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关键词： 疲劳   消防救援任务   救援跑   生物力学   适应性  

摘要： 研究目的: 我国消防救援队伍改制后,“全灾种、大应急”的救援工作变得更加复杂而频繁,救援任务也从之前的单一灭火转向综合性救援,从而对消防“软”战斗力提出了更高要求。一方面,鉴于消防救援任务频繁性、高风险性和紧迫性三大特点,疲劳已成为消防救援的生理常态而高效率救援跑是其运动常模。另一方面,消防作业场景的复杂性与多元性对消防员自身状态与救援策略合理运用提出了更高要求。因此,如何降低疲劳对消防救援跑的负面影响、提高救援效率并提升救援策略合理运用已成为消防救援亟待解决的重要科学问题。基于此,本研究拟通过不同疲劳消防救援跑的生物力学共性特征与个性化适应性规律(救援“主体-客体-方法”的优化配置)两方面探索,分别解决消防救援动作技术优化/伤病减员预防和救援策略优化两大问题。以期通过优化动作技术、预防伤病减员和提出科学策略提升消防救援“软”战斗力。 研究方法: 研究一:不同疲劳消防救援跑的生物力学特征研究 本研究从桂林市消防救援支队随机招募53名健康男性消防员作为实验对象,研究设计主要关注疲劳和救援任务两大变量。其中,疲劳主要分为无疲劳、全身性疲劳、局部轻度疲劳、局部中度疲劳和局部重度疲劳共5种。全身性疲劳主要根据消防员救援运动特征设计跑至疲劳的诱导方案;局部疲劳主要根据消防员下肢易损伤特征与救援主动性原理,选取膝关节主动肌群(股四头肌)为疲劳诱导对象,设计了局部轻度疲劳(峰值力矩下降25%)、中度疲劳(峰值力矩下降50%)和重度疲劳(峰值力矩下降75%)的3种疲劳程度模型。主要根据消防常见救援任务设计无装备、装备水带(7kg)、装备煤气罐(20kg)和装备消防梯(30kg)4种救援任务。采用跑步机和Polar心率带以及Humac Norm等速测力系统分别对参与者进行全身或局部疲劳诱导;采用Qualisys红外运动捕捉系统、Kistler和AMTI三维测力台以及Noraxon无线表面肌电系统同步采集参与者实验过程中的运动学、动力学和肌电数据。要求所有测试过程中以个人最快速度进行直线冲刺跑。 研究二:不同疲劳消防救援跑的适应性研究 本研究从桂林市消防救援支队随机招募63名健康消防员作为实验对象。所有参与者根据主体5种身体疲劳条件、常见客体3种载荷重量类型和常见3种救援方式形成的随机救援任务测试安排表进行测试。测试实验运动形式依据消防训练比武科目选取5×20米折返跑测试。采用跑步机和Polar心率带以及Humac Norm等速测力系统分别对参与者进行全身或局部疲劳诱导;采用COSMED K5便携式气体代谢能耗分析仪、奥匹秒表计时器和Qualisys红外运动捕捉摄像对参与者进行氧耗、时耗和重心位移数据采集。要求所有测试过程中以个人最快速度完成。 研究结果: 研究一:不同疲劳消防救援跑的生物力学特征研究 运动学参数方面:(1)相较于无疲劳状态,其余疲劳状态下踝关节背屈角度峰值均更大(P<0.05)而踝关节跖屈角度峰值均更小(P<0.05),全身疲劳状态下单步时长和膝关节伸展角度峰值更大(P<0.05)而步速、髋关节伸展角度峰值和重心左右位移更小(P<0.05),局部轻度疲劳状态下单步时长和髋关节伸展角度峰值更大(P<0.05),局部中度和重度疲劳状态下步速、髋关节伸展角度峰值和重心左右位移更小(P<0.05)且局部中度疲劳状态下单步长更大(P<0.05);(2)与无装备相比,装备水带的髋关节伸展角度峰值更小(P<0.05)而膝关节伸展角度峰值更大(P<0.05),装备消防梯的步宽更小(P<0.05),装备水带、煤气罐和消防梯的单步长、髋和膝关节屈曲角度峰值、踝关节背屈角度峰值、踝关节活动范围和重心上下位移均更大(P<0.05)而步速更小(P<0.05);与装备水带相比,装备消防梯的踝关节跖屈角度峰值更大(P<0.05);(3)装备消防梯所有疲劳状态的支撑期时长相较于无装备、装备水带和装备煤气罐所有疲劳状态均大(P<0.05);装备消防梯全身疲劳状态的膝关节伸展角度峰值相较于无装备无疲劳以及全身和轻度所有疲劳状态均大(P<0.05)。 动力学参数方面:(1)相较于无疲劳状态,其余疲劳状态下髋关节屈曲力矩峰值和支撑期总刚度均更小(P<0.05),全身疲劳状态下膝关节伸展力矩峰值、缓冲期做功、支撑期总做功和做功贡献度均更大(P<0.05);相较于无疲劳和局部轻度疲劳状态,局部重度疲劳状态下髋关节缓冲期做功和踝关节功率谷值均更小(P<0.05);(2)与无装备相比,装备水带、煤气罐和消防梯的髋关节伸展力矩峰值、缓冲期刚度、支撑期总刚度以及膝关节蹬伸期做功、支撑期总做功和做功贡献度均更大(P<0.05)而踝关节蹬伸期刚度、支撑期总刚度和做功贡献度均更小(P<0.05);与无装备和装备水带相比,装备煤气罐和消防梯的髋关节蹬伸期做功、膝关节伸

关键词： 新型减振器模型   阻尼   载荷特性   动力学性能   节点刚度  

摘要： 在现今高速列车技术飞速进步的时代背景下,公众对列车行驶的平稳性、稳定性和安全性抱有愈发严苛的期待。鉴于减振器在决定列车整体动力学表现方面扮演着核心角色,因此本研究以高速动车组为参照体系,构建了新型减振器模型,深入探究了各类减振器阻尼及节点刚度对其所承载列车动力学特性的具体贡献,并以此为契机推动我国高速列车减振器自主研发与产业化的进程。本文主要工作如下: (1)调研了相关文献,总结了减振器发展进程以及前人对多种类型减振器计算方法和试验测试手段,获得了国内外在减振器理论计算、仿真模拟以及实验方法等方面研究进展。探讨了减振器构造与设计原理,明晰了减振器各组成部分及其功能,研究了不同类型减振器在实际应用中的效能,提出阻尼力进行了精确量化计算方法。 (2)构建了新型减振器模型和车辆系统动力学模型,研究了新型减振器模型与简化模型下车辆的动力学性能,获得了车辆参数对系统振动的影响规律,结果表明两种减振器模型对车辆运行稳定性方面影响不明显。 (3)探究了减振器阻尼参数和节点刚度对车辆动力学性能的影响,获得了不同节点刚度和阻尼参数下减振器的振动特性,结果表明,抗蛇行减振器对车辆动力学性能影响明显,当阻尼值为原始阻尼的40%及节点刚度为2MN/m及以下时,车辆各性能指标明显恶化;轴箱垂向减振器和二系垂向减振器对垂向性能影响较大,二系横向减振器对横向性能影响较大。 图80幅,表4个,参考文献52篇。

关键词： 高铁路基   安定特性   动力学参数   动力学模型   动力学设计   填筑施工控制   压实质量连续检测  

摘要： 高铁路基结构是高速列车安全平顺运行的重要基础,路基结构性能的科学设计以及可靠的压实质量连续检测控制技术是其长期耐久服役的根本保障。高铁路基结构成型与服役过程均承受循环动荷载作用,动力作用贯穿于高铁路基结构的全寿命过程,对路基结构动力学设计以及动力性能的深化研究,成为保证路基建造质量与服役性能的基础。目前路基填料与结构的动力特性演化规律缺乏系统性研究和成体系的数据积累,填料动力学参数体系不完善,难以支撑高铁路基结构精细化质量控制,且高铁路基结构动力学性能-评估检定技术-填筑压实质量连续检测控制技术之间关键控制参数和指标的相互传递与映射关系尚不明确,缺乏对路基结构填筑成型至长期服役过程物理机制的深入研究。 本文系统调研了粗粒土填料动力学特性、填筑-服役全过程动力学仿真模型及评估方法、国内外铁路路基设计理论及方法与路基填筑压实质量连续检测控制技术。综合采用理论分析、大型室内动三轴试验、室内土工试验、现场测试、数值模拟、数字编程以及硬件开发等多种研究方法,明确了典型粗粒土填料动力安定性控制阈值;构建了填筑-服役动荷载作用下路基分层结构动力学理论方程,建立了高铁路基填筑期振动压路机-粗粒土填料耦合数值仿真以及服役期高铁列车-轨道结构-路基结构耦合多层串联动力学数值仿真模型,提出了填筑-服役全过程关键动力学控制参数,构建了基于填筑-服役全过程动力学参数的施工控制方法,得到以下结论: （1）揭示了6类典型粗粒土填料动应变、动应力、骨干曲线等典型动力响应以及动模量、阻尼比等典型动力学参数随动应变发展的演化规律,阐明了不同组别粗粒土填料最大动模量,揭示了粗粒土填料最大动模量随围压线性增长规律,形成了典型动力学参数数据库;基于粗粒土填料安定状态判别方法,获取了粗粒土填料长期累计变形特性及塑性应变率发展规律,提出了基于塑性安定-塑性蠕变状态间以及塑性蠕变-增量破坏状态间的等效单位体积耗散能临界值,明确了基于等效单位体积耗散能的安定状态判别准则,揭示了高铁路基典型粗粒土填料动应力、动应变控制阈值。 （2）构建了路基填筑-服役全过程分层结构动力学方程,建立了路基填筑-服役全过程分层结构多层串联动力耦合数值仿真模型,揭示了填筑期振动压实荷载作用下振动轮与粗粒土填料时域、频域以及时频域特征,阐明了压实过程中不同压实质量连续检测指标随振动频率、幅值以及填料特性等关键参数的演化规律;揭示了路基分层结构动应力、动应变、动位移以及加速度等典型动力响应信号随列车车速、不平顺波长以及幅值的演化规律。 （3）基于高铁路基粗粒土填料动力安定与路基动变形阈值,结合填筑-服役全过程路基填料单位面积加载刚度δks及填筑质量控制要求,构建了高铁路基结构动力学设计方法;研发了具备实时检测δks与CEV值的采集分析传输一体化填筑质量连续检测装置,形成了基于动力学理论路基结构设计方法的压实质量连续检测控制技术,并在成渝中线开展了动力学设计方法以及压实质量连续检测控制技术的工程应用。

关键词： 心肌桥   冠状动脉周围脂肪组织   基于冠脉CT血管造影的血流储备分数  

摘要： 目的:探讨基于冠脉CT血管成像(CCTA)冠脉周围脂肪组织参数对心肌桥血流动力学改变的相关性研究。 方法:选取2021年1月至2025年1月在南宁市第一人民医院经CCTA检查确诊心肌桥(MB)患者137例,以心肌桥血管FFRct值等于0.8为界点分为FFRct异常组(FFRct≤0.8)36例和FFRct正常组(FFRct>0.8)101例,分析两组患者的冠脉CTA图像特征,包括MB长度、深度、冠状动脉周围脂肪组织(PCAT)体积及脂肪衰减指数(FAI),以及患者临床资料,包括年龄、性别、BMI、临床病史(高血压、糖尿病、高血脂、吸烟)、血脂四项检查结果,比较两组间资料有无差异。采用多因素logistics回归分析FFRct值异常的影响因素,并运用ROC曲线评估各影响因素对FFRct值异常的预测效能。 结果:1.(1)36例FFRct异常组中,女性7例,男性29例,平均年龄63岁;101例FFRct正常组中,女性49例,男性52例,平均年龄58岁。两组在性别、高密度脂蛋白的差异具有统计学意义(P<0.05)。 (2)FFRct异常组MB长度和深度、LAD FAI、LCX FAI、RCA FAI、MB FAI值均大于FFRct正常组,FFRct异常组PCAT体积小于FFRct正常组,两组差异具有统计学意义(P<0.05)。 2.将单因素分析中P<0.05的变量纳入多因素logistics回归分析,结果显示,高密度脂蛋白、MB长度、深度、LAD FAI和LCX FAI均为FFRct值异常的影响因素(P<0.05)。 ***曲线结果显示,MB长度对FFRct值异常预测AUC为0.817,灵敏度和特异性分别为88.9%和66.3%;MB深度对FFRct值异常预测AUC为0.657,灵敏度和特异性分别为58.3%和73.3%;LAD FAI对FFRct值异常预测AUC为0.788,灵敏度和特异性分别为83.3%和60.4%;LCX FAI对FFRct值异常预测AUC为0.793,灵敏度和特异性分别为80.6%和66.3%。 结论:***长度及深度是导致壁冠状动脉FFRct值异常的危险因素,长度和深度越大,发生FFRct值异常的概率越高。 *** FAI和LCX FAI是FFRct值异常的危险因素,其值越高,发生FFRct值异常的风险越大。 ***长度及深度、LAD FAI和LCX FAI值对FFRct值异常均具有一定的预测价值,其中MB长度的预测价值最大。

关键词： 柱形泡   高速摄影   开尔文冲量   对称翼型   保角变换  

摘要： 空化效应对水力机械运行的影响十分显著。空泡在水力机械的过流部件附近表面溃灭会产生高压冲击波及高速微射流造成空蚀损伤,极大地缩短机械设备的使用寿命。当介质流通在狭小通道中,空化形成的空泡受到空间限制,呈柱形形状发展。翼型可以作为水力机械运行中一种常见的复杂边界类型,研究其附近柱形泡的动力学行为特性能够揭示空化现象对狭小通道内零部件的侵蚀机理,从而减轻其对设备表面的破坏,对保护水力机械起到积极作用。 本文系统地研究了对称翼型附近柱形泡溃灭的动力学行为。首先,基于高速摄影实验系统,分析了对称翼型附近的柱形泡溃灭典型实验现象,定性分析了无量纲距离、位置角度及翼型厚度对空泡溃灭形变的影响,并将溃灭典型形变进行了分类。然后,基于典型实验现象,定量分析了空泡溃灭阶段泡壁的运动特性及空泡整体形状的变化规律,并利用理论模型探究了不同空间位置下泡壁周围液体速度分布特征。最后,深入分析了对称翼型附近的开尔文冲量及各分量变化规律,揭示了无量纲距离、位置角度及翼型厚度对柱形泡溃灭动力学行为的影响机理。本文主要结论如下: (1)在对称翼型附近柱形泡溃灭的典型形变可分为五种,包括扇形、B字形、心形、椭圆形和圆形。其典型形变特征及分区范围受柱形泡与翼型的无量纲距离、位置角度及翼型厚度影响。 (2)基于开尔文冲量理论模型得到的速度场分布特征中,液体高速区域液体流向空泡,空泡泡壁会出现凹陷,高速区域范围和速度越大,空泡凹陷程度越明显。而泡壁周围液体速度在对应的位置角度下,靠近翼型壁面一端达到最小值,远离壁面一端达到最大值。这都与高速摄影实验得到的泡壁凹陷程度及溃灭射流方向相对应,说明理论模型和实验结果具有很好的吻合性。 (3)在对称翼型附近的柱形泡开尔文冲量的强度大小总是随着无量纲距离的增大而减小。随着翼型厚度的增大,开尔文冲量的强度大小不断降低。随着无量纲距离的增大,开尔文冲的总强度及点源和点汇的贡献均减小。在较大的参数范围内,点汇的贡献总是占主导地位的。

关键词： 良性前列腺增生   经尿道前列腺切除术   尿动力学  

摘要： 目的:研究尿动力学参数对经尿道前列腺电切术(TURP)疗效的预测作用,为BPH患者的个体化治疗方案提供参考。 方法:本研究纳入了2021年9月至2025年2月期间在桂林医科大学第二附属医院泌尿外科接受TURP手术的113例BPH患者,收集患者的流行病学资料以及尿动力学相关资料,其中流行病学资料包括:年龄、高血压、糖尿病、COPD、饮酒史、吸烟史、急性尿潴留史、尿失禁史、围术期尿路感染。尿动力学相关资料包括:膀胱逼尿肌过度活动(DO)、膀胱逼尿肌过度活动伴收缩乏力(DHIC)、膀胱输尿管返流(VUR)、前列腺体积(PV)、膀胱壁厚度(BWT)、膀胱残余尿(PVR)、膀胱最大容量(MCC)、前列腺突入膀胱距离(IPP)、前列腺突入膀胱部分的体积(IPPV)、膀胱顺应性(BC)、膀胱收缩力指数(BCI)、膀胱出口梗阻指数(BOOI)、最大瓦特因子(WFmax)、棋盘法足点(Footpoint)、棋盘法曲率(Curvature)。根据手术疗效评定标准将患者分为手术效果良好组(A组)与手术效果不佳组(B组),通过单因素分析和多因素分析筛选出手术疗效的独立预测因子,并通过ROC曲线评价各独立影响因子的预测效能。 结果:1.基于术后Qmax改善率>50%的标准:BOOI是TURP疗效的独立预测因子(OR=1.029,95%CI:1.006-1.051,p=0.012),其预测效能最高(AUC=0.796),最佳截断值为71.50时特异性达80.6%,但敏感性较低(64.6%)。 2.探索性分析: (1)以术后Qmax>10.6ml/s为标准:PVR成为独立预测因子(AUC=0.643,截断值83.5ml),敏感性60.6%,特异性66.2%。 (2)以术后PVR<39ml为标准:PVR仍具预测价值(AUC=0.715,截断值125.0ml),特异性提升至76.1%。 (3)以术后-术前Qmax差值>5ml/s为标准:棋盘法曲率(Curvature)为独立预测因子(AUC=0.741,截断值0.675),敏感性显著提高达87.0%,但特异性较低(55.9%)。 3.流行病学因素只有年龄在单因素分析中存在组间差异,但在多因素分析中其预测价值被尿动力学参数掩盖。 结论:***作为经典梗阻指标,对排除非手术获益患者具有高特异性(80.6%),但其敏感性不足提示需结合其他参数优化预测模型。 2.在动态尿流改善标准(Qmax差值>5ml/s)下,棋盘法Curvature展现出独特的预测效能(AUC=0.741),其敏感性高达87.0%。这揭示了Curvature在TURP疗效评估中的潜在价值,为尿动力学参数研究提供了新的方向,为尿动力学评估提供了新参考。 3.本研究中不同疗效判定标准主导的预测因子各异(BOOI、PVR、Curvature),提示临床需根据不同患者、不同的治疗目标选择恰当的尿动力学预测因子,以推动个体化手术决策的精准化。

关键词： 痉挛型脑瘫   足位   座椅高度   坐-站转移   姿势控制  

摘要： 背景:足位和座椅高度是影响“坐-站转移”的重要因素,但目前对“坐-站转移”动作的研究多侧重于健康人群和帕金森患者,痉挛型脑瘫儿童在不同座椅高度和足部位置下执行“坐-站转移”任务中的下肢运动学和动力学特征尚未可知。目的:探究不同足部位置及座椅高度对脑瘫儿童执行“坐-站转移”任务过程中下肢运动学和动力学参数的影响。方法:选择7名痉挛型脑瘫儿童作为研究对象,对其进行6个任务即3种座椅高度(高、中、低凳)×2种足位(前、后足位)的“坐-站转移”动作测试,采集脑瘫儿童在不同足位和座椅高度下“坐-站转移”时的运动学和动力学数据。结果与结论:(1)时间特征结果表明,相较于低凳条件,脑瘫儿童在高凳条件下进行“坐-站转移”任务所需总时间显著减少(P=0.046);(2)动力学结果表明,抬离瞬间,双足后位条件下的膝关节屈曲力矩显著大于双足前位条件(P=0.049);相较于中凳条件,在高凳条件下膝关节屈曲力矩显著减小(P <0.001);(3)结果提示抬高座椅高度和改变足位条件均对痉挛型脑瘫儿童的“坐-站转移”表现有影响,在高凳双足后位条件下儿童使用较小的运动补偿就可以完成坐站动作;同时高座椅可作为痉挛型脑瘫儿童增强“坐-站转移”表现的辅助工具,高凳双足后位条件更有助于脑瘫儿童“坐-站转移”动作的完成。