中文

Absement:准等长肌肉加载过程中代谢成本的定量评估

生物物理 2025-12-17 v1 定量方法

摘要

准确量化静态姿势保持过程中的代谢成本是生物力学和生理学中的一个战略重要问题。诸如'张力持续时间'等传统指标从根本上是不充分的,因为它们是标量量,忽略了偏差的时间历史,即姿势的微动力学,这具有不可忽视的能量后果。在本工作中,我们通过引入偏差 absement(ΔA\Delta\mathcal{A}_\ell)的概念提出了一种具有理论依据的方法论,该概念定义为肌肉-肌腱单元长度偏离参考值的时间积分。我们严格证明,对于一大类准静态模型,absement 作为主导一阶状态变量出现。对于参考姿势邻域内的小偏差,总代谢成本 Emet()\mathcal{E}_{\mathrm{met}}(\ell) 可表示为如下通用渐近展开式:\nEmet()=P0T+C1ΔA+C20T((t)0)2dt+O(0L3)\mathcal{E}_{\mathrm{met}}(\ell) = P_0 T + C_1 \Delta\mathcal{A}_\ell + C_2 \int_0^T(\ell(t)-\ell_0)^2\,dt + O(\|\ell-\ell_0\|_{L^\infty}^3)\n其中 TT 为加载持续时间,P0,C1,C2P_0, C_1, C_2 是由系统局部性质确定的常数。因此,偏差 absement(ΔA\Delta\mathcal{A}_\ell)是允许人们量化和分离姿势均值系统性漂移的能量贡献与由二次项描述的微振荡(震颤)贡献的唯一一阶充分统计量。这一结果对参数识别具有直接影响:所提出的形式化方法使得可以通过对来自标准运动学测量和间接量热法的实验数据进行线性回归来恢复物理上有意义的系数 (P0,C1,C2)(P_0, C_1, C_2)

关键词

引用

@article{arxiv.2512.13720,
  title  = {Absement: Quantitative Assessment of Metabolic Cost during Quasi-Isometric Muscle Loading},
  author = {Serhii V Marchenko},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.13720},
  year   = {2025}
}