Способ определения жесткости и демпфирования мышцы человека

)5 А 61 В 5 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСА Е ИЗОБ И ТЕ(71) Государственныйтут физической культу(54) СПОСОБ ОПРЕДИ ДЕМПФИРОВАНИ 1це льный инс рилуцк(57) Изобретен ки параметров парата челов повышение то длину тела чел менты инерции сегментов тел мышцы, укре Изо цины иретение относится к об ожет быть использова и параметров моделеи рата человека.изобретения - повыш асти медио в спортедвигательля о ного а ел ние т и существляется сле мо ют массу и длину тела человека, массы, моменты инерции и полоров масс сегментов тела, движу- действием мышцы. Укрепляют исследуемых сегментах тела и в ижения человека синхронно рекоординаты точки приложения ой реакции и координаты маркееляют управляющие моменты ров,Способ разом,Измеря вычисляют жения цент щихся под маркеры на процессе дв гистрируют силы опорн Определьство СССР 5/05, 1985.ЕЛЕНИЯ ЖЕСТКОСТИЯ МЫШЦЫ ЧЕЛОВЕе предназначено для оценмоделей двигательного апка. Цель изобретения ности, Измеряют массу и века, вычисляют массы, мои положения центров масс движущихся под действием яют маркеры на исследуе-. мых сегментах тела, В процессе движения человека синхронно регистрируют координаты точки приложения силы опорной реакции и координаты маркеров, определяют управляющие моменты между сегментами и углы между сегментами, вычисляют изменение длины, скорость изменения длины и плечо тяги мышцы, определяют площадь физиологического поперечника мышцы, вычисляют силу тяги мышцы и по величине силы тяги, изменения длины и скорости изменения длины мышцы определяют жесткость и демпфирование. Синхронная регистрация координат точки приложения силы опоркой реакции и координат маркеров, измерение и вычисление ряда параметров позволяет определить биомеханические свойства любой мыщцы или группы мышц в любом движении, что приводит к повышению точности, 1 табл. между сегментами и углы между сегментами, вычисляют изменение длины, скорость изменения длины и плечо тяги мышцы, определяют площадь физиологического поперечника мышцы, Вычисляют силу тяги мышцы и по величине силы тяги, изменения длины и скорости изменения длины мышцы определяют жесткость и демпфирование.П р и м е р 1. Определяли жесткость и демпфирование прямой мыщцы бедра испытуемого Н,М, (рост 183 см, вес 78 кг) при пробеге 8 и 32 0 ь времени цикла.Испытуемый бежал по специальной дорожке с вмонтированной в нее тензометрической платформой. Синхронно регистрировались опорные реакции и координаты пяти маркеров на теле испытуемого с по 1586680мощью фотограмметрических камер, Маркеры устанавливались на проекции поперечныхосей вращения плюсне-фалангового, голеностопного, коленного, тазобедренного и плечевого суставов,По зарегистрированным характеристикам движения (координатам маркеров иопорным реакциям) с помощью ЭВМ вычислялись управляющие моменты в суставах исустэвные углы. По углам в суставах с использованием эмпирических уравнений регрессии вычислялись удлиненияи плечитяги О мышц.,д = -3,63975+ 0,12107 к -0,00043 кЬ = 11,8-0,0397 гРк -0,00015 У 7 кг = 12,0+0,106 дл,0001 ср,1 =Ь+ 1 гггде фк,у - углы в коленном и тазобедренном суставах;О иг - удлинения прямой мышцы бедра, вызванные изменением угла в коленноми тазобедренном суставах соответственно;- ,полное удлинение прямой мышцыбедра,По росту и массе испытуемого с использованием уравнений регрессии определялись массы, моменты инерцииотносительно главных центральных осейзвеньев тела, положения центров масс напродольных осях звеньев. Затем вычисляютпараметры геометрии масс бедра испытуемого: масса бедра = -2,649 + 0,1463 Х 78 4+0,0137 Х 183 = 11,3 кг; положение центрамасс на продольной оси бедра =. - -2,42 ++0,038 Х 78+ 0,135 Х 183 =- 25,3 см; главныйцентральный момент инерции относительн о са гиттал ь ной оси бедра =- -3557 + 31,7Х 78+ 18,61 Х 183 = 2321,2 кгl см; главныйг,центральный момент инерции относительно фронтальной оси бедра = -3690 +32,02 Х 78 + 19,24 Х 183 .= 2328,5 кг см;главный центральный момент инерции относительно продольной оси бедра = -13,5+11,3 Х 78 - 2,28 Х 183 = 1285,1 кг см,Значения усилий мышц вычислялисьпо формулегде т - время; 1 - номер мышцы; ) - номер степени свободы тела человекэГц(т) - сила тяги мышцы;М 1(т) - управляющий момент в суставе;М 1-1(т) - условное обозначение суммы моментов, вызванных действием мышц, ща -- 93857 Н/м, г.зг - Гв 1-зг 20 Коэффициент демпфирования определялся как отношение изменения силы к изменению скорости изменения длины 25 мыщцы; т 9 Р25765 Н С/м. /зг 1/и Положительный эффект подтвержден результатами экспериментального исследования, показавшими, что способ позволяет определить биомеханические свойства любой мышцы или группы мышц в любом движении человека, Таким образом, предлагаемый способ более точен по сравнению с известным,Формула изобретения40 Способ определения жесткости и демпфирования мышцы человека путем воздействия на мышцу и регистрации силы опорной реакции,отл ич э ю щи йся тем, 45 что, с целью повышенияточности, измеряютмассу и длину тела человека, вычисляют массы, моменты инерции и положения центров масс сегментов тела, движущихся под действием мышцы, укрепляют маркеры на исследуемых сегментах тела, в процессе движения человека синхронно регистрируют координаты точки приложения силы опорной реакции и координаты маркеров, определяют управляющие моменты между сегментами и углы между сегментами. вычисляют изменение длины, скорость изменения длины и плечо тяги мышцы, определяют площадь физиологического поперечника мышцы, вычисляют силу тяги обслуживающих несколько степеней свободы, включая данную, и определенных напредыдущем шаге;А; - площадь физиологического попереч 5 ника мышцы (табличная величина);а 1;Щ - . плечо тя ги мы ш цы.Величины площади физиологическогопоперечника отдельных головок 4-главоймышцы бедра равны, м: наружная широкаяг,10 мышца 0,0148; внутренняя широкая мышца0,0046; промежуточная широкая мышца0,0088; прямая мышца 0,0054,В таблице приведены результаты промежуточных расчетов,15 Коэффициент жесткости определялсякак отношение изменения силы мышцы кизменению ее длины;1586680 определяют жесткость и демпфированиемышцы,мышцы и по величине сила тяги, изменения длины и скорости изменения длины мышцы Значения показателей при и оценте в емени цикла бега, а А, где 1- номер головки 4-главой мышцы =1бедра, А- физиологический поперечник 1-й головки, м 0,001633 0,001643 30 Сила тяги прямой мышцы бедра,НУдлинение прямой мышцы бедра,м 1344 0,04 0,054 Скорость изменения длины прямой мышцыбед а, м/с 0,231 0,18 Составитель Н.ЯковлеваРедактор Н,Бобкова Техред М,Моргентал Корректор В.Гирняк Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2379 Тираж 552 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5