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关键词： 机器学习   土壤抗剪强度   多传感器   特征向量   预测模型  

摘要： 土壤抗剪强度参数包括粘聚力和内摩擦角,是评价土壤侵蚀敏感性和反映耕层耕作性能的重要指标。为实现农田土壤抗剪切强度参数的快速检测,提出了一种基于机器学习的土壤抗剪切强度参数检测方法。以STM32单片机为核心处理器,采用圆锥杆、滚珠丝杆滑台、三角支架等构建土壤数据采集装置,利用DYMH-103柱式压力传感器和FlexiForce薄膜传感器分别检测圆锥杆贯入土壤的锥尖阻力和锥侧压力,采用CSF11土壤水分传感器获取土壤含水率信息,通过多传感器数据特征向量提取构建建模数据集。数据集相关性分析结果表明:土壤抗剪强度参数与锥尖阻力、锥侧压力和土壤含水率之间具有明显相关性。利用蒙特卡罗交叉验证(Monte Carlo Cross Validation,MCCV)剔除了数据集中的4个异常样本;同时,提出了一种ELM-PLSR组合建模算法,以决定系数R^(2)和RPD为评价指标,对比评估了ELM、PLSR和ELM-PLSR 3种不同机器学习模型,结果表明:ELM-PLSR模型预测性能优于ELM模型和PLSR模型;检测粘聚力时,对应的R^(2)、RPD分别为0.919和3.475;检测内摩擦角时,对应的R 2和RPD分别为0.910和3.304。研究结果可为土壤抗剪强度参数快速测量提供参考。

关键词： 高强度抗阻训练   有氧运动   血流限制训练   体成分   肌肉力量   动脉弹性功能  

摘要： 背景:高强度抗阻训练能有效提高肌肉力量,但动脉硬化风险较高;高强度抗阻训练结合有氧运动可有效降低动脉硬化水平;低强度抗阻结合血流限制训练不需要高负荷力量刺激肌肉,或许是提高肌肉力量、保持动脉弹性的科学训练方法。目的:探讨12周的低强度抗阻训练结合血流限制训练对青年人体成分、肌肉力量及动脉弹性功能的影响,为制定个性化训练方案提供理论支撑。方法:随机招募55名大学生并通过抽签的方式随机分为高强度抗阻训练组、高强度抗阻结合有氧运动组及低强度抗阻结合血流限制训练组,分别进行为期12周的高强度抗阻训练、高强度抗阻训练结合有氧运动、低强度抗阻训练结合血流限制训练,训练结束后进行身体成分、肌肉力量及动脉弹性功能测试。结果与结论:12周的训练干预后,高强度抗阻训练组、低强度抗阻结合血流限制训练组的瘦体质量显著增加(P<0.05),3组的最大重复次数(1RM)和膝关节等速肌力均显著增加(P<0.05),高强度抗阻结合有氧运动组、低强度抗阻结合血流限制训练组的动脉弹性功能显著改善(P<0.05)。结果表明:12周的高强度抗阻训练、低强度抗阻训练结合血流限制训练能显著改善身体成分;3种训练方式均能增加肌肉力量;12周的高强度抗阻训练结合有氧运动、低强度抗阻训练结合血流限制训练均能改善动脉弹性功能,且低强度抗阻训练结合血流限制训练的效果优于高强度抗阻训练结合有氧运动。因此,建议将低强度抗阻训练结合血流限制训练作为首选训练方式,以改善动脉弹性,降低动脉硬化的风险。

关键词： 挖坑机   螺旋式   冻土   钻头  

摘要： 针对目前市场上缺少适宜冻土环境作业挖坑机械的问题,以适用于北方寒地的螺旋式挖坑机为研究对象,通过测量哈尔滨的冻土参数并与硬质土壤进行对比,获得工作对象土壤参数。结合移栽白桦树苗所需穴坑尺寸,对挖坑机工作部件进行参数设计。根据运动学分析确定了升运土壤的临界转速,对挖坑机的工作参数进行分析,并得到了装置所需的功率。为便于开展试验验证,运用相似理论对试验装置和作业穴坑进行了等比例缩放,试验用钻头长度为400 mm,叶片长度为200 mm,钻尖半径为100 mm,转速大于155 r/min,动力源额定功率为4 kW。试验结果表明:当刀片组合方式为平刀-锯齿刀时,可以获得最短的挖坑时间。研究结果可为北方寒地秋冬季节冻土条件下,树苗移栽时螺旋式挖坑机的设计提供参考。

关键词： 梁柱节点   装配式建筑   疲劳损伤检测   梁柱损伤   检测方法  

摘要： 常规的装配式建筑梁柱节点疲劳损伤检测主要采用梁柱图像分析实现，忽略了节点内部损伤的影响，导致检测结果相对变化量系数与实际系数的差值较大。本文对装配式建筑梁柱节点疲劳损伤检测方法进行了研究，于装配式建筑梁柱周围布置测点对梁柱节点的应变状态进行分析；根据分析结果，结合梁柱内部能量耗散值，计算节点疲劳损伤能量系数；将该系数作为节点应变能密度因子分析节点轴向力，由此得出检测的梁柱节点疲劳损伤值。实验结果表明，所提方法应用后梁柱节点疲劳损伤检测结果表现出的相对变化量系数差值较小，检测结果准确率较高，满足了装配式建筑梁柱安全运维工作的现实需求。

关键词： 最大脂肪氧化强度   超重   肥胖   身体成分   心肺耐力   血脂  

摘要： 背景 研究证实,超重或肥胖人群体质(体成分、心肺耐力、脂质代谢)与肥胖密切相关,并可能存在双向关联。最大脂肪氧化强度(FATmax)运动作为一种新型运动干预手段,可有效促进体质改善,但改善效果的量化关系需要进一步探讨。目的 系统评价FATmax运动对超重或肥胖人群体质相关指标的干预效果。方法 检索Pubm Med、Web of Science、EBSCO、中国知网、维普网、万方数据知识服务平台,检索FATmax运动对超重或肥胖患者身体成分、心肺耐力、脂质代谢相关指标干预效果的随机对照试验,检索时间为2001年1月—2024年1月。基于Cochrane风险偏倚评估工具评估纳入文献的质量,Meta分析由Rev Man 5.4软件完成。结果 共纳入16项随机对照试验,包含568例超重或肥胖患者。Meta分析结果显示,与对照组相比,FATmax运动干预组身体成分[BMI:WMD=-1.82,P<0.01;体脂百分比(BFR):WMD=-2.86,P<0.01;腰臀比(WHR):WMD=-0.04,P<0.01]、心肺耐力[最大摄氧量(VO2_(max)):WMD=3.34,P<0.01],除总胆固醇(TC)外脂质代谢状况[三酰甘油(TG):WMD=-0.24,P<0.05;高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C):WMD=0.14,P<0.05;低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C):WMD=-0.27,P<0.05]显著改善。经亚组分析得出最佳干预方案为:干预周期≥12周,3~5次/周的训练,60 min/次的跑步,以优化身体成分;而提升VO2_(max)的最佳方案为5次/周、<60 min/次的组合运动。在脂质代谢方面,对TG的改善最佳方案为3次/周、60 min/次的跑步;对HDL-C的最佳改善方案为4次/周、60 min/次的组合运动;对LDL-C则是4次/周、>60 min/次的组合运动。结论 FATmax运动可显著改善超重或肥胖患者BMI、BFR、WHR、VO2_(max)、TG、HDL-C、LDL-C结局指标,但对TC并无改善作用。

关键词： 低容量高强度间歇训练   中等强度持续训练   心血管疾病   心脏代谢   血压效果   体脂   血脂   肥胖   超重   随机对照试验   Meta分析  

摘要： 目的:通过Meta分析综合定量评价低容量高强度间歇训练对预防肥胖或超重人群心血管疾病的效果,进一步验证低容量高强度间歇训练在肥胖等特殊人群中应用的可行性。方法:在中国知网、PubMed、Web of Science、Cochrane Library和EBSCO-SPORTD运动科学全文数据库检索关于低容量高强度间歇训练相关研究的随机对照试验文献,检索时限为各数据库建库至2024年2月。由2名研究人员对所纳入的研究进行筛选、质量评价和数据提取,采用RevMan 5.4和Stata 17.0软件对结局指标进行Meta分析,包括合并效应量、亚组分析、Leave-One-Out敏感性分析以及发表Egger检验和绘制漏斗图。该方案已在国际系统综述前瞻性注册中心注册(CRD42024534409)。结果:①最终筛选纳入符合要求的13项随机对照试验,共包含349例受试者,纳入文献整体质量较高。②低容量高强度间歇训练干预对心肺适能(SMD=-0.65,95%CI:-0.87至-0.43,P<0.05)、收缩压(SMD=0.38,95%CI:0.11-0.65,P<0.05)、舒张压(SMD=0.42,95%CI:0.15-0.68,P<0.05)和体脂百分比(SMD=0.25,95%CI:0.02-0.49,P<0.05)4项指标具有改善效果。③低容量高强度间歇训练与中等强度持续训练相比在改善超重或肥胖人群心肺适能、收缩压、舒张压、体脂百分比、标准体质量、体质量指数、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白和总胆固醇指标方面干预效果相似(P>0.05),但在改善三酰甘油效果方面中等强度持续训练优于低容量高强度间歇训练(SMD=-0.30,95%CI:-0.57至-0.02,P<0.05)。④亚组分析结果进一步显示,低容量高强度间歇训练和中等强度持续训练干预对各项指标的改善效果相似。结论:当前证据表明,低容量高强度间歇训练可以有效提升超重或肥胖人群的心肺适应能力以及促进减脂和血压调控,且改善效果与中等强度持续训练相似。短时间的低容量高强度间歇训练相比于长时间的中等强度持续训练更具有时间效益。建议未来通过更多研究确定适用于超重或肥胖人群最佳的低容量高强度间歇训练运动处方。

关键词： 糖尿病肾病   足细胞   自噬   高强度间歇运动   中等强度持续性运动   PI3K   AKT   mTOR  

摘要： 背景:2型糖尿病损害肾功能。研究表明运动干预可以保护肾脏;鸢尾素可以通过抑制磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白信号通路恢复自噬,保护糖尿病肾病患者的肾功能。目的:探讨运动能否通过抑制肾脏磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白信号通路过度激活来恢复自噬,改善肾损伤,以及分析不同方式运动产生影响的差异。方法:将6周龄的SD大鼠随机分为空白对照组(正常大鼠)和糖尿病组,其中糖尿病组大鼠经过高脂高糖喂养加腹腔注射低剂量1%链脲佐菌素(30 mg/kg)建立2型糖尿病模型。造模成功后再将糖尿病组大鼠随机分成糖尿病模型组、中强度持续运动组和高强度间歇运动组。两个运动组大鼠分别进行8周不同强度运动干预。取材后采用葡萄糖氧化酶法检测大鼠空腹血糖,使用试剂盒检测糖化血红蛋白水平,Elisa法检测血清胰岛素浓度,计算胰岛素抵抗指数,RT-PCR检测肾组织磷脂酰肌醇3-激酶、蛋白激酶B、雷帕霉素靶蛋白、Beclin-1、podocin、nephrin的基因表达量,Western Blot检测肾组织雷帕霉素靶蛋白及自噬标记蛋白LC3-1、LC3-2、Beclin-1的蛋白表达量。结果与结论:①2型糖尿病大鼠空腹血糖和糖化血红蛋白水平极显著性升高,胰岛素抵抗水平显著上升,胰岛素水平显著下降;两种运动均能使2型糖尿病大鼠空腹血糖和糖化血红蛋白水平极显著下降,胰岛素抵抗水平显著下降,胰岛素水平显著上升;与中强度持续运动组相比,高强度间歇运动组胰岛素水平显著上升。②2型糖尿病大鼠podocin、nephrin基因表达量显著降低;两种不同形式运动均能显著提高其表达;与高强度间歇运动组相比,中等强度持续性运动组足细胞相关蛋白基因表达有进一步上升趋势,但无显著性差异。③2型糖尿病大鼠肾组织磷脂酰肌醇3-激酶、蛋白激酶B、mTORC1的mRNA及蛋白的表达量显著增加,自噬标志蛋白Beclin-1、LC3-2表达量以及LC3-2/LC3-1显著降低;两种不同形式运动均能使肾组织磷脂酰肌醇3-激酶、蛋白激酶B、mTORC1的mRNA及雷帕霉素靶蛋白蛋白的表达量显著降低,自噬标志蛋白Beclin-1、LC3-2以及LC3-2/LC3-1显著升高;与中等强度持续性运动组相比,高强度间歇运动的磷脂酰肌醇3-激酶、蛋白激酶B、mTORC1的mRNA及雷帕霉素靶蛋白的蛋白表达量有进一步下降的趋势,Beclin-1、LC3-2以及LC3-2/LC3-1有进一步升高的趋势,但仅Beclin-1有显著性差异。④结果说明2型糖尿病肾脏足细胞损伤,自噬受到抑制,与磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/mTORC1信号通路被异常激活密切相关。高强度间歇运动和中等强度持续性运动可以保护糖尿病肾脏,减少足细胞损伤,促进自噬恢复,这可能与运动抑制磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白信号通路过度激活有关。与中等强度持续性运动相比,高强度间歇运动恢复自噬的效果呈更优趋势,但足细胞蛋白表达稍有下降。

关键词： 肌肉功能网络   下肢蹬伸   膝关节   肌电   Borg CR-10量表   疲劳   运动损伤   复杂网络指标   相干性  

摘要： 背景:表面肌电已经被广泛用于监测肌肉疲劳,但传统肌电指标通常针对于单块肌肉,无法评价一组肌肉在疲劳过程中的变化。目的:建立肌肉功能网络,提取复杂网络参数,研究不同疲劳程度下的肌肉功能网络拓扑特性变化,为疲劳的监测、预防提供理论和方法依据。方法:11名受试者进行直到力竭的50%1RM单腿下肢蹬伸运动,同步采集股直肌、股外侧肌、股内侧肌、股二头肌长头、胫骨前肌、腓肠肌外侧肌、腓肠肌内侧肌7块肌肉的肌电信号,以及心电信号和Borg CR-10量表评分;根据Borg CR-10量表评分划分为轻度、中度和重度三个疲劳阶段,采用心率和心率变异性验证疲劳阶段划分的有效性;以7块肌肉为节点,使用肌肉信号的相干性构建肌肉功能网络,提取聚类系数、平均加权度、全局效率、特征向量中心性4个复杂网络参数;提取肌电信号的均方值振幅、中位频率、瞬时平均频率和共激活比4种指标,并在3种疲劳程度下进行比较。结果与结论:①3种疲劳阶段在心率及心率变异性上产生显著性差异,证明了疲劳阶段划分的有效性;②对于不同肌肉在3种疲劳程度下的肌电指标:均方值振幅和共激活比未表现出差异,中位频率在股外侧肌、股内侧肌和股二头肌长头表现出稳健的疲劳趋势,瞬时平均频率则在股直肌、股外侧肌、股内侧肌和股二头肌长头表现出稳健的疲劳趋势;瞬时平均频率的性能优于中位频率和均方值振幅,但三者仅在主要工作肌群能够获得较好的稳健趋势,共激活比不受疲劳因素的影响;③股外侧肌-股内侧肌、股外侧肌-股二头肌长头、股外侧肌-腓肠肌内侧肌和股内侧肌-股二头肌长头连接强度逐渐增加,平均加权度、聚类系数和全局效率在疲劳后表现出显著差异,并且与疲劳程度之间显著相关。结果表明:肌肉功能网络内的连通强度变化能够反映疲劳过程中肌肉间的协同性和互补性;聚类系数、平均加权度、全局效率可作为一组肌肉疲劳的监测指标。

关键词： 低负荷血流限制   高强度抗阻   微循环功能   肌肉力量   微血管血流灌注量   经皮氧分压   肌氧饱和度   一氧化氮   内皮素1   血管内皮生长因子  

摘要： 背景:微循环作为人体物质能量代谢交换的唯一场所,与人体运动能力密切相关。抗阻运动是提高微循环功能的有效方式,但也有研究指出血流限制训练也能提高微循环功能,且具有负荷小和安全性高等优点。目的:比较6周低负荷血流限制运动、高强度抗阻运动对运动型男性青年大腿微循环功能的影响,并从血管内皮功能角度探讨运动改善微循环功能的可能机制。方法:将湖北民族大学60名体育专业男性大学生按照随机数表法分为对照组、高强度抗阻运动组和低负荷血流限制运动组,每组20人。低负荷血流限制运动组进行6周(每周3次、每次90 min、运动强度为30%1RM)的低负荷血流限制运动;高强度抗阻运动组进行6周(每周3次、每次90 min、运动强度为70%1RM强度)的抗阻训练;对照组该时间段不进行任何形式的运动训练。分别在干预开始的前1 d以及6周干预结束后次日的晨起空腹状态下对3组受试者微血管血流灌注量、经皮氧分压、肌氧饱和度、一氧化氮、内皮型一氧化氮合酶、内皮素1、血管内皮细胞生长因子及大腿围、肌力等指标进行测试。结果与结论:①运动干预后,低负荷血流限制运动组和高强度抗阻运动组的微血管血流灌注量加热值、血细胞移动速度加热值与对照组及运动干预前相比有显著差异(P<0.05);低负荷血流限制运动组微血管血流灌注量加热值、血细胞移动速度加热值与高强度抗阻运动组相比有显著差异(P<0.05);经皮氧分压和肌氧饱和度与干预前相比有显著性差异(P<0.05)。②运动干预后,低负荷血流限制运动组和高强度抗阻运动组一氧化氮、内皮型一氧化氮合酶、内皮素1、血管内皮细胞生长因子与对照组及运动干预前相比有显著差异(P<0.05)。③运动干预后,低负荷血流限制运动组和高强度抗阻运动组大腿围和大腿肌肉力量与运动干预前相比有显著差异(P<0.05)。④上述结果证实,6周低负荷血流限制运动和高强度抗阻运动可能通过调节内皮型一氧化氮合酶、内皮素1、血管内皮细胞生长因子等血管因子的分泌,提高体育专业大学生大腿微循环功能,并增加大腿肌肉的收缩力量,且低负荷血流限制运动对微血管血流灌注量、血细胞移动速度的干预效果更佳,因此低负荷血流限制运动较高强度抗阻运动在提高微循环功能方面更具优势。

关键词： 高强度间歇性运动   2型糖尿病   肠道菌群   糖代谢   干预  

摘要： 背景:运动对肠道菌群和糖代谢具有调节作用,但高强度间歇性运动对2型糖尿病患者肠道菌群和糖代谢的影响尚不明确。目的:探究高强度间歇性运动对2型糖尿病患者糖代谢及肠道菌群的影响。方法:招募11例2型糖尿病患者,脱落2例,最终有9例进入试验。对患者进行为期6周、每周3次的高强度间歇性运动干预,干预前后收集受试者的空腹血液和粪便样本,对血液样本进行糖代谢指标检测,对粪便样本进行肠道菌群检测,比较干预前后2型糖尿病患者糖代谢指标和肠道菌群指标的变化。结果与结论:①患者经6周的高强度间歇性运动干预后,血液指标中的空腹血糖和糖化血清蛋白水平显著降低(P<0.05);空腹胰岛素虽无显著变化,但比干预前有所下降;②Alpha多样性分析显示,患者肠道菌群群落的多样性(Shannon指数)、丰富度(Chao指数)和覆盖度(Coverage指数)无显著变化;③Venn图显示,患者肠道菌群中的拟杆菌门、放线菌门、变形菌门和梭杆菌门的相对丰度增加,厚壁菌门的相对丰度降低,显著降低的是厚壁菌门中的扭链瘤胃球菌与活泼瘤胃球菌,这两种菌属均与糖代谢相关性指标异常以及其他疾病的发展呈正相关;④结果显示,高强度间歇性运动干预对2型糖尿病患者糖代谢相关指标具有改善作用,患者肠道中的有益菌群丰度增加,有害菌群丰度减少,增强了患者肠道菌群的稳定性。