随着全民健康观念的深入,马拉松运动在我国迅猛发展,由于该运动的特殊性,随之而来的运动伤害日益凸显,因运动典型疲劳导致伤亡事故时有发生。本研究以马拉松运动典型疲劳（身体热失衡引起的肌肉热疲劳与高强度运动诱发肌肉跑疲劳）为对象,首先开展了人体内部组织热交换和热平衡研究,构建了人体热疲劳模型、进行了数值仿真验证和案例对比;其次开展了人体跑疲劳风险实验和心电、表面肌电信号的跑疲劳风险表征研究,求解跑疲劳风险距离与风险阈值;最后开展了多特征参数融合的马拉松运动典型疲劳风险的等级评价研究。人体热疲劳模型构建。依据人体热平衡机理,对人体内部传热、散热的机制进行分析,获得了人体内部组织层之间的传热-散热数学模型;对马拉松运动中人体热疲劳影响因素进行分析,表明人体新陈代谢产热、散热、环境、运动着装、运动中做功为其主要影响因素,推导出多因素对人体热平衡贡献量的控制方程,构建了人体肌肉温场分布的微分控制方程。人体热疲劳风险仿真验证和案例对比。依据马拉松运动人体热疲劳模型,对不同环境中人体温度变化情况,设置-5℃、5℃、15℃、25℃、35℃边界条件,通过Theseus-FE软件仿真,获得了人体暴露在不同温度中的人体温场分布与核心层、皮肤层的温度变化规律:人体长时间（3 h）暴露在低温环境（-5℃）中时,人体皮肤层与核心层温度均急速降低,易引发人体失温风险;人体长时间（3 h）暴露在高温环境（35℃）中时,人体皮肤层与核心层温度均会升高,导致人体过热产生心脏骤停风险,与医学相关规律进行对比,验证了马拉松运动热疲劳模型实际应用的准确性;对白银“5.22”马拉松事故案例,提取当时温度、风速、风向、湿度等天气条件与坡度、海拔等受灾场景条件,通过数值方法对人体失温风险出现时间、位置进行仿真,仿真结果与事故伤亡时空关系对比分析,求解结果与真实受灾情况基本一致;对实验室马拉松运动跑疲劳风险实验中人体温度变化进行模拟仿真,获得了半程马拉松不同运动距离人体的温度变化规律和受试者马拉松运动跑疲劳感觉数值,将人体各监测部位皮肤层与核心层的温度与马拉松运动跑疲劳感觉进行回归分析,获得拟合效果最佳部位是腹部核心层温度,建立腹部核心层温度与跑疲劳感觉之间的关系式,实现了马拉松运动跑疲劳感觉的量化评价。表面肌电信号反映马拉松运动跑疲劳风险的表征研究。招募20名受试者进行马拉松运动跑疲劳风险实验,依据最大摄氧量测定结果进行递增负荷实验,通过肌电疲劳阈、幅频联合分析与运动乳酸阈结果的分析对比,获得了最大摄氧量强度对应配速的80%是受试者跑疲劳实验的风险配速阈值,并确定内侧腓肠肌、股直肌为表征跑疲劳风险的受试肌肉;依据此配速,进行实验室跑台半程马拉松运动实验,实时采集受试肌肉表面肌电信号,获得了表面肌电信号的时域、频域、非线性特征参数,开展运动持续时间回归分析,得到了特征参数的数学表征;开展特征参数表征显著性分析,获得了表征内侧腓肠肌表面肌电信号跑疲劳风险的关键特征参数为iEMG、MF、C0复杂度,表征股直肌表面肌电信号跑疲劳风险的关键特征参数为iEMG、MPF、近似熵。心电信号反映马拉松运动跑疲劳风险的表征。实时采集受试者心电信号的时域、频域、非线性特征参数,将其与运动持续时间进行回归分析,得到了特征参数的数学表征;对运动疲劳度进行求解,计算特征参数与运动疲劳阈之间的皮尔逊相关系数,获得了 SDNN、LFnorm、HFnorm、样本熵作为跑疲劳风险等级评价的心电信号关键特征参数;招募20名未参加过半马的受试者（马拉松初学者）进行半程马拉松运动,与前述受试者（马拉松运动员）的心率、心电特征参数进行对比,获得马拉松初学者的跑疲劳风险对比值,为初学者提供参考;对前述受试者开展跑疲劳风险问卷调查,获得了人体跑疲劳程度变化趋势曲线与跑疲劳风险特征变化趋势曲线。心电、表面肌电特征参数数学表征模型的验证与马拉松运动典型疲劳风险等级评价研究。基于心电、表面肌电特征参数数学表征模型,分析获得相关特征参数的疲劳风险阈值与跑疲劳风险距离,招募10名受试者进行户外半程马拉松运动,验证了心电、表面肌电特征参数数学表征模型的准确性;融合温度、心电、表面肌电关键特征参数,基于支持向量机方法,搭建马拉松运动典型疲劳风险等级评价模型,该模型对马拉松运动典型疲劳三个风险等级评价准确率为70.0%、82.1%、90.5%,生理特征信息融合后的总体评价准确率为86.3%。本研究对极限运动典型疲劳中的人体失温、猝死及运动性损伤等风险提供科学参考,对特殊作业条件下（极端温度、高强度）人员的职业病防治提供一定的技术依据。