《人體運動生物力學測量、分析和模擬》是依託中國科學院大學，由孫應飛擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：人體運動生物力學測量、分析和模擬
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：孫應飛
- 依託單位：中國科學院大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
運動生物力學是關係人們運動健康、運動技術和運動康復的重要學科。因其發展制約於測量、分析和模擬技術，在探討人類運動功能、運動技術和運動康復深層次機理的工作上至今仍差強人意。本項目將從微型感測器高精度運動捕獲、表面肌電的陣列獲取和解析、神經-肌肉-骨骼運動系統模型和模擬方面入手，尋求運動生物力學測量、分析和模擬理論和方法上的突破，使運動生物力學的研究深度深入到肌肉肌腱單元，研究範圍擴展到運動控制和肌肉協同，研究手段從定性和巨觀進步到定量數字模擬。並將研究成果套用於中風病人的運動康復和運動員運動技術分析之中，以求對運動缺失和運動效率的機理探討和數位化描述，達到數字康復和數字型育的水平。
結題摘要
運動生物力學是關係人們運動健康、運動技術和運動康復的重要學科。目前相關研究僅局限於體育和康復界。由於缺乏在測量、分析和模擬技術上的跨學科研究突破，使得在探討人類運動技術和運動康復深層次機理的工作上至今仍差強人意，我國數千萬運動功能缺失者的康復仍然沿用國外手工量表。本項目從微型感測器高精度運動捕獲、表面肌電陣列獲取、肌肉骨骼運動系統模型和模擬入手，尋求運動生物力學測量、分析和模擬理論和方法上的突破，使運動生物力學的研究深度深入到肌肉肌腱單元，研究範圍擴展到運動控制和肌肉協同，研究手段從定性進步到定量數字模擬。以求對運動缺失和運動效率的機理探討和數位化描述，達到精準康復和數字型育的目標。本項目取得的主要成果包括：1．對人體肌肉骨骼的運動生物力學模型的理論和實驗模擬方法進行了深入的研究。在國際上首次建立了一個完善的上肢肌肉骨骼模型，使用同步獲取的運動和肌電數據，完成模型的正向和反向最最佳化模擬，從而獲得個性化的模型參數，為運動技術和運動康復的定量和機制研究提供關鍵技術和關鍵數據。2．肌肉冗餘度很高，肌肉間的協調和控制成為運動生物力學必須解開的謎團。我們在國際上首次提出並驗證了肌肉協同學說：*人的動作由基本的簡單動作組成，複雜動作的肌肉協同也由多個相應簡單動作的基本肌肉協同模式所組成；*簡單動作由一組穩定的基本肌肉協同模式所驅動，動作的幅度和角度變化僅改變激勵大小，不改變肌肉協同模式。這一學說對於研究人體運動、設計假肢和機器人控制，具有重要意義。3、研製了一套128通道的高密度陣列式表面肌電信號採集系統。以腓腸肌、肱二頭肌、指伸總肌等骨骼肌為研究對象，實現了肌肉肌腱單元的準確定位和激活水平分析。4、與康復專家一起，提出了替代現有運動功能評估的國際通用量表的“運動功能數字度量”，同時測量與之對應的肌肉激勵序列，為準確定量評測運動功能缺失、定位相應的神經肌肉問題提供手段。並融康複評估與訓練為一體，研發了定量化、可視化、遊戲化的智慧型運動康復設備。正在推動制定相應的康復標準。
