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适当的力学环境对于维持骨骼的正常结构和功能至关重要.我们最近的研究表明步态周期中人体胫骨主要经受前后弯曲和扭转形变.尽管越来越多的证据表明骨骼的适应性与骨骼肌的活动密切相关,但迄今为止,局部肌肉的收缩会引起何种力学载荷加载于骨骼仍不清楚.因此,本研究着重探讨不同运动状态下人体胫骨骨骼形变模态及其与局部骨骼肌收缩的关系.本项研究利用一种新的光学方法检测了5名男性志愿者不同运动状态下的胫骨骨骼形变.检测骨骼形变的光学方法中,6个反光小球分别固定在两个骨钉上(每个骨钉固定3个不共线的小球),手术将骨钉分别插入人体胫骨近端和远端的皮质骨内.人体运动时,利用动作捕捉系统以300Hz的采样率追踪反光小球在三维空间内的轨迹.胫骨骨骼形变则可通过计算反光小球之间的相对位移而得出.此外,骨骼肌活动状况由肌电监测.结果表明：步态周期内胫骨主要产生后向弯曲(弯曲角度：0.15-1.3度)及内向弯曲(0.38-0.90度),此外近端骨骼产生外向扭转(扭转角度：0.67-1.66度).最大后向弯曲和扭转分别发生在起步相前半段(步态周期的22％处)和后半段(步态周期的76％处).前后弯曲角度峰-峰值与步态及慢跑速度线性相关,而扭转形变峰-峰值在不同运动速度时保持不变.不同运动状态中,最大弯曲角度发生在单脚跳跃的过程中,前后弯曲角度的峰-峰值高达5.05±0.33度.前脚掌上台阶和慢跑时胫骨扭转角度的峰-峰值大于全脚掌上台阶和慢跑.最大等长跖屈肌收缩时产生胫骨扭转形变(1.35°±0.07°)远大于弯曲形变(0.52°±0.07°).综上所述,研究结果表明弯曲和扭转是不同运动状态下人体胫骨骨骼形变的主要模态,提示力学负荷的模态的可能与力学载荷幅度对骨骼的力适应性同样重要.此外,潜在的由肌肉收缩引起的扭转形变可能在长骨力适应过程中起重要作用,上述发现进一步提示骨骼肌活动可能在维持骨骼结构功能中不可忽视的作用.