志愿者實(shí)驗(yàn)雖然能為深入研究跳傘著陸損傷及其防護(hù)提供大量重要數(shù)據(jù)，但是也有局限性。首先，由于志愿者之間的個(gè)體差異，受訓(xùn)練程度不同和主觀意識(shí)的影響，志愿者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性往往需要大樣本的測試，并依賴于昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，需要花費(fèi)大量的測試分析時(shí)間。其次，由于在測試過程中要考慮志愿者的人身安全，不能真正去完成有可能造成實(shí)際損傷的動(dòng)作，所以實(shí)驗(yàn)條件下要比真實(shí)跳傘環(huán)境下風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)大大減小，這降低了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說服性。另外，由于在測試過程中只能考慮無損測量方法，所取得的數(shù)據(jù)形式具有很大局限性，對(duì)諸如組織內(nèi)部應(yīng)力、關(guān)節(jié)壓力等重要數(shù)據(jù)不能獲取。應(yīng)用數(shù)值模擬方法，建立標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型，通過控制邊界條件和加載條件，可以得到良好的結(jié)果，可比較性和可重復(fù)性都優(yōu)于志愿者測試。

人體多剛體動(dòng)力學(xué)模擬目前已經(jīng)作為一種成熟的技術(shù)被普遍應(yīng)用。得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多剛體動(dòng)力學(xué)模型一方面可以分析自由度和運(yùn)動(dòng)形式更復(fù)雜的問題，另一方面也便于與其他模擬方法結(jié)合，更靈活地解決人體運(yùn)動(dòng)問題。例如，第四軍醫(yī)大學(xué)劉鐵漢等[13]和北京航空航天大學(xué)張俊等[14]都曾建立數(shù)學(xué)模型對(duì)著陸沖擊力進(jìn)行分析，其建模和分析都使用了高速攝影資料。

有限元方法是現(xiàn)代計(jì)算力學(xué)發(fā)展的一個(gè)里程碑。由于有限元計(jì)算精度高，能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為有效的生物力學(xué)分析手段，極大地促進(jìn)了生物力學(xué)的發(fā)展，在損傷生物力學(xué)研究中有重要的應(yīng)用價(jià)值。美國軍方已經(jīng)開展了有限元方法研究跳傘著陸損傷。美國軍方研究人員基于GEBOD程序建立了人體全身有限元模型研究跳傘著陸。模型中身體除下肢以外的部分都被定義為剛體，剛體之間的聯(lián)結(jié)性質(zhì)通過適當(dāng)?shù)妮d荷偏移曲線定義。這項(xiàng)研究分析了直立著陸和跳傘著陸不同姿勢下踝關(guān)節(jié)豎直方向速度、角速度和沖擊力，還分析了各種因素對(duì)跳傘著陸沖擊力的影響[15]。在后續(xù)的研究中，將這個(gè)模型進(jìn)行了改進(jìn)，尤其對(duì)足踝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了更為精確的建模[16]。他們將這個(gè)模型應(yīng)用于評(píng)價(jià)跳傘著陸時(shí)不同護(hù)具對(duì)踝關(guān)節(jié)的防護(hù)作用，比較分析了不同護(hù)踝，著陸速度、負(fù)荷條件和地面傾斜度對(duì)著陸時(shí)足沖擊力、背屈、內(nèi)翻和外翻的影響[17]。

以上研究使用的有限元模型無論在結(jié)構(gòu)還是組織力學(xué)性質(zhì)上都并非基于解剖，不能預(yù)測踝關(guān)節(jié)各組織的應(yīng)力，所以依然存在較大的局限性[1517]。借助計(jì)算機(jī)硬件軟件的飛速發(fā)展和醫(yī)學(xué)影像、數(shù)字圖像處理技術(shù)的進(jìn)步，人體各節(jié)段生物力學(xué)有限元模型越來越成熟。所以在當(dāng)前技術(shù)條件下，應(yīng)用基于解剖的生物力學(xué)有限元模型解決著陸損傷的部分問題，已經(jīng)具備了可能性。

雖然有限元方法在很多生物力學(xué)問題的解決中有明顯的優(yōu)勢，但是也有其自身的不足，比如對(duì)肌肉力的模擬能力有限。雖然在靜力學(xué)分析中，可以使用集中載荷模擬肌力作用。但是在著陸等動(dòng)作的動(dòng)態(tài)分析中，肌肉活動(dòng)性隨動(dòng)作的變化不斷變化，不同肌肉之間互相協(xié)調(diào)，以此保證身體各節(jié)段和關(guān)節(jié)的正常平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)和平衡，這時(shí)有限元模擬就存在較大困難。在這種情況下，肌骨系統(tǒng)逆向動(dòng)力學(xué)分析模型可以被用來計(jì)算肌肉活動(dòng)性、韌帶拉力和關(guān)節(jié)力傳遞等動(dòng)態(tài)參數(shù)。Spagele等人[18]使用二維肌骨系統(tǒng)模型計(jì)算起跳到著陸的整個(gè)過程中9條下肢肌肉的活動(dòng)性。Shin等人[18，19]結(jié)合離體實(shí)驗(yàn)?zāi)M了著陸沖擊條件下膝關(guān)節(jié)肌肉力和韌帶拉力的變化。

隨著技術(shù)的發(fā)展和科學(xué)問題的需要，通常在一個(gè)任務(wù)中使用兩種或兩種以上不同形式的模型來解決運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)問題。不同模型通過數(shù)據(jù)交換將一方的計(jì)算結(jié)果作為邊界或加載條件，來完成模型各自所適用的任務(wù)。事實(shí)上，隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，在有些情況下不同模型之間的界限也不是特別清晰。例如近年來興起的肌骨系統(tǒng)模型在一定程度上可以看作傳統(tǒng)的多剛體動(dòng)力學(xué)模型框架下添加了肌肉功能模擬單元。在已經(jīng)商業(yè)化的肌骨系統(tǒng)模擬軟件和開源軟件中，逆向和正向人體動(dòng)力學(xué)分析已經(jīng)變成其肌肉功能分析的基礎(chǔ)。而如果將剛體節(jié)段和肌肉分別看作有限單元，其與有限元法的聯(lián)系便自然而然。目前大多數(shù)商業(yè)有限元軟件都提供剛體的模擬功能，也正是淡化了和多剛體動(dòng)力學(xué)模擬的差別。Halloran等人[21]聯(lián)合使用肌骨動(dòng)力學(xué)和有限元分析來研究步態(tài)足底組織的應(yīng)力變化，為著陸研究提供了良好的借鑒。