主动和被动的腰部组织之间的负荷转移及其对依赖时间的EMG辅助生物机械建模的影响
Sang Hyeon Kang1, Gary A Mirka2
1The Physical Ergonomics and Biomechanics Laboratory, Department of Industrial and Manufacturing Systems Engineering, Iowa State University, Ames, IA, USA; Human Performance Institute, Department of Industrial and Entrepreneurial Engineering and Engineering Management, Western Michigan University, Kalamazoo, MI, USA.
Journal of biomechanics
|March 4, 2025
概括
持续的干部曲通过将抵抗从活跃的肌肉转移到被动的组织来增加脊柱负荷. 这导致L4/L5光盘的压缩和剪切力更高,突出了对时间依赖生物机械模型的需求.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 脊柱负荷增加 脊柱负荷增加
- 肌肉骨系统建模
背景情况:
- 腰椎的电肌图 (EMG) 辅助生物机械模型估计脊柱负荷,但往往缺乏被动组织贡献.
- 持续的干部曲可能会增加被动组织抵抗力,因为伸展肌肉疲劳,可能会改变脊柱负荷.
研究的目的:
- 为了研究这个假设,脊柱负荷增加,由于负载转移在持续的干部曲过程中,积极和被动组织之间的负载转移.
- 评估脊柱负荷和组织力分布的时间依赖性变化.
主要方法:
- 十六名参与者保持了近全干曲姿势12分钟,间歇性休息.
- 收集了行李箱动力学和EMG数据.
- 一个经过修改的EMG辅助模型包含被动组织组件,估计了时间依赖的L4/L5力和时刻.
主要成果:
- 在每个区块内,被动组织在抵抗外部时刻中的比例随着时间的推移从39.9%增加到49.5%.
- 这种负载转移导致L4/L5盘压缩 (181.7N) 和前后剪切力 (125.2N) 的时间依赖显著增加.
- 所有的p值都小于0.001,表明了统计学意义.
结论:
- 在持续的干部曲过程中,从活性组织转移到被动组织的负荷转移会增加L4/L5盘的压缩和剪切力.
- 包括被动组织在内的依赖时间的EMG辅助模型提供了更准确的脊柱组织应力估计.
- 这些发现强调了在腰椎脊柱生物力学中考虑被动组织行为和时间依赖的影响的重要性.
