高冲击动作中在体膝关节6自由度运动学和动力学载荷研究

基本信息
批准号:81572213
项目类别:面上项目
资助金额:57.00
负责人:刘宇
学科分类:
依托单位:上海体育学院
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孙宇亮,傅维杰,伍勰,王少白,黄灵燕,王东海,梁雷超,王勇,殷可意
关键词:
有限元模型在体膝关节高冲击动作膝关节损伤风险高速双平面正交荧光成像
结项摘要

The lower extremity of the human body often bear a great articular load due to high impact activities, which has been widely accepted as a major risk factor for knee injuries and osteoarthritis. However, comprehensive understanding of the in vivo knee kinematics and loads has met a bottleneck so far both in theory and technology. A novel synchronized high-speed biplane fluoroscopic imaging system and motion capture system, accompanied with an automatic 2D–3D fluoroscopic image-model registration technique as well as an explicit dynamic 6DOF finite element model of the knee, will be used to 1) measure the 3D in vivo knee kinematics and kinetics of healthy participants during high-speed and high-impact activities; 2) establish an individualized 6DOF finite element model of the knee in order to further simulate the biomechanical contact features the loading rate of the articular cartilage and meniscus; 3) build relationships between movement and loading both on the external / internal and temporal / spatial aspects; 4) explore the potential risk factors and possible biomechanical mechanism of knee joint injuries and diseases with knee kinematics, kinetics and dynamics characteristics. These results will provide valuable information for the improvement of sports training, the pathology treatment, and the rehabilitation program of the knee joint injury.

高冲击运动中人体下肢所承受的巨大关节负荷,被认为是造成膝关节损伤和慢性退行性骨关节病的重要原因。但到目前为止,准确认识和理解高冲击运动过程中在体膝关节的三维运动和载荷仍存在理论和技术上的瓶颈。本研究拟采用国际领先的高速双平面正交高速荧光成像技术和运动捕捉系统,结合医学影像二维/三维关节自动配准技术、个体6自由度运动驱动膝关节动态有限元建模等方法,系统研究:① 正常人高速、高冲击性动作过程中在体膝关节结构连续且完整的运动学和动力学特征;② 建立个体化6自由度膝关节有限元模型,获取在体膝关节运动过程中内部骨骼、软骨等结构的生物力学载荷特征;③ 结合逆向动力学等宏观生物力学分析,建立运动和负荷特征在内/外部和时/空上的耦合关系;④ 引起膝关节损伤和关节疾病的运动学以及动力学潜在危险因素和可能的生物力学新机制,为进一步改进运动训练方法、完善膝关节损伤的预防、治疗和康复奠定理论和方法学基础。

项目摘要

高冲击运动中人体下肢所承受的巨大关节负荷,被认为是造成膝关节损伤和慢性退行性骨关节病的重要原因。本研究① 自主研发了国际领先、国内首套高速双平面荧光透视成像系统,搭建了该系统、三维运动捕捉系统和三维测力系统组成的从宏观到微观全面分析关节内部骨性结构和软组织运动的测试平台;② 整合并开发适用于采集运动速度较快的高冲击动作的系统分析软件,结合个体6自由度膝关节模型,医学影像二维/三维关节自动配准技术等方法,验证了该平台测试结果的有效性;③ 获取和对比受试者完成高冲击和低冲击动作,在体膝关节完整、连续的6自由度运动特征及差异,并将其与运动捕捉系统结果进行对比分析;④ 利用个性化骨骼和软骨模型,深入分析探讨高冲击动作膝关节软骨连续、完整的接触特征。在综合上述研究的基础上,探讨引起膝关节损伤和关节疾病的潜在危险因素和可能的生物力学新机制,并进一步探讨改进运动训练方法、完善膝关节损伤的预防、治疗和康复的方法,最终完成理解损伤机理、科学预防损伤发生的目标。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
2

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
3

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

DOI:10.11999/JEIT150995
发表时间:2016
4

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
5

自然灾难地居民风险知觉与旅游支持度的关系研究——以汶川大地震重灾区北川和都江堰为例

自然灾难地居民风险知觉与旅游支持度的关系研究——以汶川大地震重灾区北川和都江堰为例

DOI:10.12054/lydk.bisu.148
发表时间:2020

刘宇的其他基金

批准号:21602015
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50903036
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51606129
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31701021
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60606019
批准年份:2006
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30471895
批准年份:2004
资助金额:21.00
项目类别:面上项目
批准号:41604132
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11372194
批准年份:2013
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:60775049
批准年份:2007
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:59786001
批准年份:1997
资助金额:12.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51072211
批准年份:2010
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:31700308
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31670531
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51405182
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71073012
批准年份:2010
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:81904153
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81503024
批准年份:2015
资助金额:17.90
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50476002
批准年份:2004
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:11671031
批准年份:2016
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:11772146
批准年份:2017
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:81301852
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51175535
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51205332
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21371172
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:21506051
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41203016
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81503600
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51907024
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51373062
批准年份:2013
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:50776002
批准年份:2007
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:51573126
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:U1233110
批准年份:2012
资助金额:40.00
项目类别:联合基金项目
批准号:41673059
批准年份:2016
资助金额:71.00
项目类别:面上项目
批准号:50603017
批准年份:2006
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91026007
批准年份:2010
资助金额:90.00
项目类别:重大研究计划
批准号:61672128
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:41606022
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41301032
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81602211
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31000546
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51275027
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81000530
批准年份:2010
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51277169
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51405058
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51875074
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:81603111
批准年份:2016
资助金额:17.30
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71771039
批准年份:2017
资助金额:49.00
项目类别:面上项目
批准号:71473242
批准年份:2014
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:31672607
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51875094
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21776070
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:30871210
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:60803074
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10901018
批准年份:2009
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51173064
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:10672105
批准年份:2006
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:71101017
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51105067
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51704073
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41802122
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21907091
批准年份:2019
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51306069
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10726064
批准年份:2007
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:51807119
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81700396
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51773078
批准年份:2017
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:41671186
批准年份:2016
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:71371042
批准年份:2013
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:21602056
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61177080
批准年份:2011
资助金额:71.00
项目类别:面上项目
批准号:61575186
批准年份:2015
资助金额:70.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

生理载荷下上颈椎活动度的在体三维运动学研究

批准号:81601955
批准年份:2016
负责人:蔡璇
学科分类:H0611
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
2

胞体材料在冲击载荷作用下的力学行为

批准号:10302002
批准年份:2003
负责人:刘颖
学科分类:A1202
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
3

在高应变率强冲击疲劳载荷下材料的力学行为

批准号:58971075
批准年份:1989
负责人:杨平生
学科分类:E01
资助金额:3.70
项目类别:面上项目
4

高冲击载荷作用条件下磁流变减振器的动态特性和控制研究

批准号:50675106
批准年份:2006
负责人:王炅
学科分类:E0503
资助金额:28.00
项目类别:面上项目