空降兵半蹲式著陸膝關(guān)節(jié)損傷及防護(hù)的生物力學(xué)研究——隨機(jī)、對(duì)照及單盲評(píng)定膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)和地面反作用力的相關(guān)研究.pdf

1、論文一空降兵半蹲式著陸膝關(guān)節(jié)損傷及防護(hù)的生物力學(xué)研究----隨機(jī)、對(duì)照及單盲評(píng)定膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)和地面反作用力的相關(guān)研究
　　目的：運(yùn)用Vicon三維動(dòng)態(tài)捕捉系統(tǒng)捕捉空降兵半蹲式著陸(HSPL)動(dòng)作，AMTI三維測(cè)力臺(tái)測(cè)定地面垂直反作用力(vGRF)，觀察膝關(guān)節(jié)在半蹲式著陸時(shí)各運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)、地面垂直反作用力變化，探討跳臺(tái)高度（0.4m,0.8m兩種高度）及現(xiàn)有典型護(hù)具（繃帶護(hù)膝、半鋼性護(hù)膝）對(duì)膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)（運(yùn)動(dòng)學(xué)、地面垂直反作用力）影

2、響，分析比較其變化特點(diǎn)，明確半蹲著陸膝關(guān)節(jié)損傷機(jī)制及不同護(hù)具的防護(hù)性能，并為本課題下一步研究有限元仿真模型加載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研制空降兵膝關(guān)節(jié)防護(hù)設(shè)備提供理論依據(jù)。
　　方法：選取20名現(xiàn)役空軍某部空降兵戰(zhàn)士，傘齡1年以上，男性，年齡18-30歲，身高170-180cm，體重60-80kg。所有人員身體、心理素質(zhì)均良好，平時(shí)規(guī)律參加常規(guī)訓(xùn)練；1年內(nèi)無踝、膝關(guān)節(jié)外傷史及其他重大外傷史。建立實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，連接好實(shí)驗(yàn)儀器，調(diào)試Vicon三維運(yùn)動(dòng)捕

3、捉系統(tǒng)及AMTI三維測(cè)力臺(tái)完好后，受試者著統(tǒng)一發(fā)放的運(yùn)動(dòng)泳褲，穿我軍07制式傘靴，按照全身模型，在相應(yīng)的關(guān)節(jié)位置點(diǎn)粘貼反光標(biāo)記點(diǎn)。受試者分別在標(biāo)準(zhǔn)半蹲（空白）、著繃帶護(hù)膝、半鋼性護(hù)膝（三組）狀態(tài)下從40cm和80cm高的跳臺(tái)以半蹲式跳傘并腿姿勢(shì)著陸，右足跳落到測(cè)力臺(tái)上，左足落在地板上。每種狀態(tài)下獲取3次有效數(shù)據(jù)，Vicon三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)記錄運(yùn)動(dòng)、三維測(cè)力臺(tái)測(cè)定vGRF數(shù)據(jù)并儲(chǔ)存。按照各反光點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡，將遮擋部分點(diǎn)運(yùn)用Vicon Nex

4、us2.1軟件補(bǔ)全后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Visual3D三維步態(tài)分析軟件中進(jìn)行分析和計(jì)算，提取右膝關(guān)節(jié)最大屈曲角（ peak KFA）和角位移（KFD），最大外展角（peak KAA)和角位移（KAD），最大外旋角（peak KEA）和角位移（KED），記錄三維測(cè)力臺(tái)右足垂直反作用力峰值(peak vGRF)。在SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件中采用兩因素方差分析評(píng)價(jià)跳落高度和護(hù)膝裝置對(duì)所測(cè)生物力學(xué)參數(shù)的影響, P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

5、>　　結(jié)果：（1）地面垂直反作用力峰值（ peak-vGRF）：peak-vGRF均隨高度增加而增加(P<0.01)；空白組、繃帶護(hù)膝組、半鋼護(hù)膝組peak-vGRF相比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.22）。（2）膝關(guān)節(jié)屈曲：右膝關(guān)節(jié)最大屈曲角度（peak KFA）、角位移（KFD）均隨高度增加而增大(P<0.01)；與空白組相比較，繃帶護(hù)膝組和半鋼護(hù)膝組 peak KFA均減少(P<0.05)，但繃帶護(hù)膝組和半鋼護(hù)膝組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（ p

6、=0.103）；與空白組相比較，繃帶護(hù)膝組和半鋼護(hù)膝組KFD均顯著減少（P<0.05），且半鋼護(hù)膝組KFD顯著小于繃帶護(hù)膝組（P<0.05）。（3）右膝關(guān)節(jié)外展：膝關(guān)節(jié)最大外展角（peak KAA）、角位移（KAD）均隨高度增加而增大(P<0.01)；空白組與繃帶護(hù)膝組peak KAA無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p=0.072)，但半鋼護(hù)膝組較其他兩組 peak KAA均明顯減少（P<0.05）；與空白組相比較，繃帶護(hù)膝組和半鋼護(hù)膝組KAD明顯減少(

7、P<0.05)，但繃帶護(hù)膝組和半鋼護(hù)膝組KAD相比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p=0.12）。（4）右膝關(guān)節(jié)外旋：最大外旋角（peak KEA）及外旋角位移（KED）均隨高度增加而增大(P<0.05)；與空白組相比較，繃帶護(hù)膝組和半鋼護(hù)膝組peak KEA減少(P<0.05)，但繃帶護(hù)膝組和半鋼護(hù)膝組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p=0.91）；空白組、繃帶護(hù)膝組和半鋼護(hù)膝組KED差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p=0.097）。
　　結(jié)論：（1）隨跳落高度增加，半蹲式著

8、陸瞬間peak-vGRF、膝關(guān)節(jié)膝關(guān)節(jié)最大屈曲、外展、外旋角及角位移均明顯增大，說明隨著跳落高度增加膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度及受力增加，穩(wěn)定性降低,可能是引起膝關(guān)節(jié)骨折、半月板及韌帶損傷的重要因素。（2）繃帶護(hù)膝及半鋼護(hù)膝均不能有效減少peak-vGRF。（3）半鋼護(hù)膝和繃帶護(hù)膝能夠明顯降低膝關(guān)節(jié)最大屈曲角度和角位移，降幅達(dá)12-17°，但半鋼護(hù)膝限制膝關(guān)節(jié)屈曲角位移較繃帶護(hù)膝強(qiáng)，說明兩種護(hù)具均能增加膝關(guān)節(jié)失狀面的穩(wěn)定性，半鋼護(hù)膝作用可能更強(qiáng)。（4

9、）半鋼護(hù)膝能有效降低膝關(guān)節(jié)最大外展角和角位移，降幅達(dá)3-6°，而繃帶護(hù)膝只能降低外展角位移，提示兩護(hù)具均可增加膝關(guān)節(jié)冠狀面的穩(wěn)定性，但半鋼護(hù)膝作用更明顯。（5）半鋼護(hù)膝和繃帶護(hù)膝能降低膝關(guān)節(jié)最大外旋角，但降幅只有1.5°，且兩護(hù)具均不能有效降低外旋角位移，故認(rèn)為兩護(hù)具可能均不能有效地限制膝關(guān)節(jié)外旋。（6）筆者認(rèn)為在設(shè)計(jì)空降兵膝關(guān)節(jié)防護(hù)裝備時(shí)應(yīng)該綜合考慮兩種護(hù)具的優(yōu)勢(shì)，整體以彈性為主，內(nèi)外側(cè)輔以半剛性材料，提高防護(hù)性和舒適性，防護(hù)的具體設(shè)

10、計(jì)仍需要進(jìn)一步研究。（7）由于膝關(guān)節(jié)防護(hù)降低了膝關(guān)節(jié)的活動(dòng)度，限制了膝關(guān)節(jié)對(duì)能量的吸收，勢(shì)必增加臨近關(guān)節(jié)的活動(dòng)度，是否會(huì)引起臨近關(guān)節(jié)的損傷，需要進(jìn)一步去研究。
　　論文二+Gz作用下兔腰椎間盤細(xì)胞外基質(zhì)及基質(zhì)金屬蛋白酶表達(dá)的研究
　　目的：研究模擬高載荷(+Gz)環(huán)境下兔腰椎間盤細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）及基質(zhì)金屬蛋白酶-1,3（MMP-1,3）表達(dá)情況，探討+Gz環(huán)境下兔腰椎退變機(jī)制。
　　方法：40只成年新西蘭大白兔，隨

11、機(jī)分成對(duì)照組、4周組、8周組、12周組，每組10只兔。對(duì)照組不采取任何干預(yù)措施，+Gz組各兔在+7Gz環(huán)境下反復(fù)暴露。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后取L6-S1椎間盤行HE染色，免疫組化方法檢測(cè)Ⅰ、Ⅱ型膠原、MMP-1,3表達(dá)情況。
　　結(jié)果：+Gz組較對(duì)照組Ⅰ型膠原、MMP-1,3的表達(dá)均增高，Ⅱ型膠原均降低，隨暴露時(shí)間延長(zhǎng)，差異越明顯，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均<0.05)。
　　結(jié)論：+Gz環(huán)境下可引起腰椎間盤退變，隨暴露時(shí)間延長(zhǎng)退變?cè)矫?/p>