不同类型身体活动的躯干肌群sEMG反应模式

发布时间：2018-10-25 07:03

【摘要】：研究背景：躯干肌群特指位于人体背部、腹部和盆骶等躯干部位的骨骼肌,参与躯干运动实现和脊柱稳定性维系等,在日常生活、工作、学习和劳动过程中发挥重要作用。研究表明,躯干肌群既是躯干运动的动力来源,同时部分躯干肌肉尤其是背部深层肌肉和腹部肌肉也是维系躯干和脊柱稳定的基本要素,躯干肌群运动控制障碍、肌肉力量减小和肌肉耐力减弱不仅影响躯干肌群乃至机体整体做功能力和做功效率,而且还与包括慢性腰痛等在内的多种脊柱相关疾病的发病密切相关。近年来,随着人类劳动和工作方式的转变,研究不同活动条件下躯干肌群基本活动规律,探讨躯干肌群中枢运动控制机制,已成为工程心理学、工程生理学和劳动卫生学等领域倍受关注的研究课题。目的：采用表面肌电信号分析技术,研究躯干肌群分别在完成意向性运动、反射性运动和形式化运动过程中表面肌电信号变化规律,探讨躯干肌肉活动的中枢运动控制策略。在此基础上,以搬举、疲劳和长期卧床为例,研究不同作业姿势、运动性肌肉疲劳和30天头低位卧床对躯干肌群活动水平、中枢运动控制和肌肉功能状态等方面的影响,深化躯干肌群人机工效学基础理论及其应用研究。方法：采用表面肌电信号分析技术,观察躯干肌群在完成随意前屈、后伸、左屈、右屈、左旋、右旋及不同负荷条件下表面肌电信号活动的基本规律,探讨躯干肌群随意运动控制策略；采用躯干肌群前馈控制研究范式,研究反射性运动条件下躯干肌群表面肌电信号活动特征,探讨主观心理预期效应和运动性肌肉疲劳对躯干肌群前馈控制作用的影响；采用表面肌电步态分析方法,研究步行速度和负荷重量对躯干肌群表面肌电活动的影响；选取四种常见搬举作业姿势,研究不同搬举姿势和负重对相关躯干肌群信号活动的影响；通过30天头低位卧床试验,研究限制运动对背伸肌MVC、腰部肌肉抗疲劳能力、突发加载下腰部肌肉快速反应时间及屈放松能力的影响。结果：(1)躯干在完成前屈和后伸运动时腰腹部肌肉表面肌电呈现对称活动现象,前屈时腰部多裂肌和腹横肌活动在负荷重量超过20%体重时出现明显增强；后伸时腹外斜肌活动随负荷增大明显增强；躯干在完成侧屈运动时腰部多裂肌和竖脊肌表面肌电呈现对称活动现象,而腹外斜肌呈现对侧增强效应；躯干旋转时多裂肌活动和腹外斜肌活动不存在单侧效应,而竖脊肌活动存在同侧增强效应,其活动也随负荷增加而增加；(2)步行速度对腰腿部肌肉表面肌电活动有明显影响,其中腿部肌肉肌电活动增强更明显,而负荷重量在30%体重以下对腰腿部肌肉表面肌电活动没有显著影响。(3)心理预期不影响突发失衡下的腰腹部肌肉快速反应时间及快速反应强度,肌肉疲劳可使同侧多裂肌和竖脊肌快速反应时间延长,其排序为：腹横肌多裂肌竖脊肌。肌肉疲劳使双侧多裂肌快速反应强度明显减小。(4)睁闭眼不影响突发失衡下的腰腿部肌肉快速反应时间及快速反应强度,有预期的情况下同侧胫骨前肌快速反应时间明显延长,突发失衡时异侧胫骨前肌快速反应时间最短、快速反应强度最大。胫骨前肌活动存在对侧增强现象,失衡时异侧胫骨前肌快速反应时间小于同侧胫骨前肌,而快速反应强度则大于同侧胫骨前肌,腓肠肌活动存在同侧增强效应,同侧腓肠肌快速反应强度大于异侧腓肠肌。(5)搬举作业过程中腹直肌不受搬举姿势和搬举重量的影响,随着搬举重量增加腰部多裂肌和腰部竖脊肌活动相应增加。右侧腰部多裂肌和右侧腰部竖脊肌受搬举姿势的影响,双膝弯曲的搬举姿势动用肌肉活动较小；(6)30天头低位卧床能够明显诱发受试者腰部多裂肌和竖脊肌屈放松消失现象,可使腰部多裂肌和竖脊肌的AEMGmvc下降36%和47%,使MPF下降率提高64%和56%,分别使腰部多裂肌和竖脊肌的快速反应时间延长21%和25%,但是用于观察主观心理预期作用的睁眼和闭眼因素并不构成对该两块肌肉运动控制的影响。结论：(1)躯干在完成意向性躯干运动时腰部多裂肌通过双侧协同收缩的控制策略维系脊柱稳定性；(2)人体在完成型式化步行运动时,腰腿部肌肉活动水平随步行速度加快而提高,其中以腿部肌肉活动增强更为明显；(3)主观心理预期对突发失衡条件下腰腹部肌肉快速反应时间及快速反应强度没有显著影响,但可以明显加快腿部同侧胫骨前肌的快速反应时间。(4)下肢突发失衡条件下,躯干稳定肌的活动早于躯干运动肌；(5)肌肉疲劳可使同侧腰部多裂肌和竖脊肌快速反应时间延长；(6)双膝弯曲的搬举作业姿势对躯干肌群活动水平影响较小,建议搬举作业应采用双膝弯曲的方式且搬举重量不宜超过60%体重；(7)30天头低位卧床能够造成受试者腰部多裂肌和竖脊肌肌电活动屈放松消失,并使腰部多裂肌和竖脊肌的MVC和抗疲劳能力大幅下降；能够是腰部多裂肌和竖脊肌快速反应时间明显延长,但睁闭眼不对肌肉快速反应时间产生影响。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R363

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