生物学论文_人体肌骨的多柔体系统动力学研究进

文章摘要:人体肌肉骨骼系统简称肌骨系统，包括骨骼、骨骼肌与关节连接，其力学模型是典型的多柔体系统。从多体动力学角度研究肌骨系统，主要关注其在运动过程中的肌肉内力、关节力矩及产生的动力学影响，属于动力学与生物力学的交叉融合。肌骨系统的多体动力学模型已被广泛地应用于临床医学、竞技体育、军事训练、人机工程等诸多领域，其仿真结果可为提高人体运动能力、降低关节载荷与能耗、避免运动损伤、加快康复进程等提供重要计算参考数据。与此同时，上述研究亦对肌骨动力学研究提出了许多新挑战。本文综述了人体肌骨多柔体系统动力学相关研究进展，包括骨骼肌功能解剖与生物力学建模、神经—肌肉控制理论、肌骨系统动力学问题与求解方法，以及近年来肌骨多体动力学在步态分析、飞行员抗荷动作、口颌手术规划等领域的典型应用。与工程领域的机械多体系统相比，人体肌骨多体系统具有肌肉内力主动性与肌肉控制冗余性两大特征。现有骨骼肌模型难以同时考虑肌肉的解剖结构、三维几何与肌力产生的生物化学机制。已有大多数肌骨模型采用静态优化假设消除肌肉冗余性，忽略了肌肉—肌腱内力平衡及兴奋收缩耦联机制。此外，目前仍缺乏实现肌骨模型个性化的无创在体测试手段。未来，人体肌骨多体动力学研究将会向更精确、智能、个性化的方向发展，成为动力学与生物力学交叉的热点研究领域。

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项目基金:《力学季刊》 网址: http://www.lxjkzz.cn/qikandaodu/2022/0123/913.html