有限空间环境下颈部侧屈肌肉受力与疲劳特征

发布时间：2020-12-31 05:33

　　近年来肌肉骨骼损伤已成为我国防控职业病的重点问题之一,为降低职业性肌肉疾病发病率,首先,通过AnyBody平台建立颈部骨肌模型,并进行逆向动力学仿真分析,得到颈部侧屈姿势下肌肉的受力情况;然后,选取8名健康被试,运用表面肌电(s EMG)技术采集胸锁乳突肌和斜方肌的肌电信号,使用中值频率(MF)作为指标,根据MF下降速率评定肌肉的疲劳程度;最后,通过设置不同的温湿度环境,探究有限空间高温高湿环境对于颈部肌肉疲劳的影响。结果表明:随着侧屈角度的增加,颈部肌肉承担的负荷在逐渐增大,疲劳发生速度变快;同时,高温高湿作业环境也会加快侧屈姿势下颈部肌肉的疲劳速度。 

【文章来源】：中国安全科学学报. 2020年06期 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

Any Body环境下的颈部骨骼肌肉模型

被试坐在4脚固定的椅子上，头部处于自然垂立姿势，眼睛平视前方，背部挺立。两臂自然垂落放于大腿外两侧，髋关节呈90°，模拟颈部左侧屈姿势，因此，被试头部左侧正对拉力装置，试验过程中保持绳子平行于水平面，拉力方向始终水平，被试大腿小腿膝关节自然放松成90°，双脚平行肩宽放置于地面，头部在试验过程中保持初始位置不变，进行静态等长收缩，如图2所示。3)试验过程。预试验中颈部侧屈45°姿势下，300 s时4名被试头部均出现轻微晃动，难以保持标准姿势。为保证各组试验时间的一致性，将单次试验时间设为300 s。不同的侧屈角度，颈部肌肉承担的负荷不同，因此施加于被试的拉力按照侧屈角度进行处理，具体如图3所示，肌肉负荷的转化数据见表1。图3中，设颈部的侧屈角度为θ，头部的重力设为G，对其进行正交分解。由于骨骼的生理特点，只能承受平行于它的拉力或压力，因此，平行于颈椎的分量Gcosθ由颈椎承担，而Gsinθ由颈部肌肉承担。由表1可知:在侧屈变化范围内，颈椎承担的负荷Gcosθ始终大于颈部肌肉承担的负荷Gsinθ，这与目前医学上认为颈椎在承担头部重量上起关键作用的观点一致[19]。

3)试验过程。预试验中颈部侧屈45°姿势下，300 s时4名被试头部均出现轻微晃动，难以保持标准姿势。为保证各组试验时间的一致性，将单次试验时间设为300 s。不同的侧屈角度，颈部肌肉承担的负荷不同，因此施加于被试的拉力按照侧屈角度进行处理，具体如图3所示，肌肉负荷的转化数据见表1。图3中，设颈部的侧屈角度为θ，头部的重力设为G，对其进行正交分解。由于骨骼的生理特点，只能承受平行于它的拉力或压力，因此，平行于颈椎的分量Gcosθ由颈椎承担，而Gsinθ由颈部肌肉承担。由表1可知:在侧屈变化范围内，颈椎承担的负荷Gcosθ始终大于颈部肌肉承担的负荷Gsinθ，这与目前医学上认为颈椎在承担头部重量上起关键作用的观点一致[19]。每位被试单次试验完成后至少休息60 min再进行下一轮试验。被试之间禁止交流，避免相互干扰。

【参考文献】：
期刊论文
[1]长时间颈部前屈对颈部肌肉疲劳的影响[J]. 徐明伟,金龙哲,于露,刘建国,张安琪.  工程科学学报. 2019(11)
[2]受限空间钻孔工人的肌肉疲劳特性研究[J]. 徐胜,金龙哲,徐明伟.  中国安全科学学报. 2019(03)
[3]驾驶员颈部肌肉疲劳试验研究[J]. 包萨日娜,朱守林,戚春华,高明星,杨锋.  中国安全科学学报. 2014(05)
[4]基于AnyBody的汽车驾驶中人体腿部逆向动力学仿真[J]. 丁晨,王君泽,高瞻.  中国生物医学工程学报. 2013(01)
[5]有限空间作业危险因素分析与安全措施[J]. 黄郑华,李建华,边成,周杰.  中国公共安全(学术版). 2009(04)
[6]颈部旋转与侧屈活动对椎动脉血供的影响[J]. 姜建元,马昕,张爱敏,黄煌渊,周建伟,夏军,陈文钧,吕飞舟.  中华骨科杂志. 2004(11)
[7]应用肌电中值频率对高原汽车驾驶员腰背肌疲劳的监测研究[J]. 梁红英,吴闻文,于红,侯树勋,王生,何丽华,孙菲.  中华劳动卫生职业病杂志. 2002(06)

博士论文
[1]基于时频和时间尺度分析的表面肌电信号研究及应用[D]. 牟永阁.重庆大学 2004

硕士论文
[1]高温环境对矿工生理及行为影响实验研究[D]. 白煜坤.西安科技大学 2015
[2]颈椎三维运动数字图像测量方法及力学特性的研究[D]. 郑伟龙.天津大学 2014
[3]基于表面肌电的拖拉机驾驶员作业疲劳试验研究[D]. 赵永超.东北农业大学 2009



本文编号：2949063