新型卧式下肢康复训练机器人机械系统设计

目的:面向长期卧床的脑卒中偏瘫患者和下肢行走功能虚弱的患者,研究一种卧式下肢康复训练机器人,帮助他们在床上完成下肢的日常康复训练.方法:在对多种康复训练模式进行分析的基础上,本文设计了一种新型卧式四自由度下肢康复训练机器人.本文详细叙述了四自由度机械腿的机械结构设计和控制系统的构成,并制作出了实验样机.结果:经过多模式重复实验,机器人动作平稳,正常人上机体验,下肢感觉舒适,关节活动角度与设定角度一致,能够很好地满足多种康复训练模式的要求满足人体关节运动需求.结论:该卧式康复结构具有可行性,有助于脑卒中患者做下肢早期的康复训练,可以减轻康复治疗师的工作负担.     

人体髋关节受力的建模与动力学仿真

目的：探讨人在正常行走下髋关节的受力参数变化、角度大小变化以及相关肌肉群的受力情况。方法依据中国成年人人体尺寸建立人体髋关节模型，运用C3D运动数据驱动模型运动，并进行动力学及逆向动力学仿真计算。结果得到髋关节的受力大小，以及髋关节角度的变化，包括髋关节屈曲/伸展、髋关节外展/内收、髋关节外旋/内旋等参数变化，下肢主要肌肉受力。结论比传统方法更清楚直观的得到髋关节生物力学数据，避免了在体测量的不便及误差。     

颈椎牵引过程中颈部肌电信号变化规律与力学特点

目的观察颈椎牵引在不同加载质量和牵引角度时颈部肌肉表面肌电(electromyography,EMG)信号的变化特点,并与Any Body软件颈椎建模仿真所得的相关肌肉力活性变化特点进行对比,验证仿真结果的合理性。方法选取10例青年志愿者,行仰卧位颈椎牵引,JE-TB0810表面肌电仪测试颈部双侧胸锁乳突肌、斜方肌上部EMG信号,利用平均肌电值(average EMG,AEMG)和平均功率频率(mean power frequency,MPF)分析颈部EMG信号的变化规律。结果斜方肌上部和胸锁乳突肌AEMG均随着加载质量和牵引角度的增大而增大,差异均具有统计学意义(P0.05),斜方肌上部AEMG较胸锁乳突肌高,差异有统计学意义(P0.05);2对肌肉在不同牵引角度和加载质量下MPF比较,差异无统计学意义(P0.05);实验结果与颈椎牵引建模仿真所得斜方肌上部和胸锁乳突肌肌肉力活性特点相符。结论仿真结果具有一定的合理性,临床上可根据颈部肌肉的兴奋程度和疲劳时间合理施加牵引重量,既达到治疗效果,也提高患者的舒适性,为颈椎牵引设备的进一步研制和改进提供重要参考。     

基于MOTOMAN机器人的髓内钉自动打孔系统

本文介绍了骨科手术中一种新的髓内钉的打孔方法.由双目空间定位系统获得标志点的空间坐标,通过一系列的计算得出电钻到达正确的空间位置和方向所需的旋转量和平移量,将计算的结果显示在计算机屏幕上,同时传递给MOTOMAN机器人系统,使机器人手持电钻获得正确的平移量和旋转量,从而达到在髓内钉上正确打孔,避免人为因素造成不必要的手术伤害.     

低频超声波对双氯芬酸钠体外经皮渗透的影响

背景:双氯芬酸钠是临床上常用的强效非类固醇抗炎镇痛药物,经皮渗透可以避免肝的首过作用和胃肠道破坏,但受角质层影响,渗透量小;低频超声波能够改善皮肤通透性,促进药物经皮吸收。目的:通过对低频超声对促进双氯芬酸钠药物经皮的吸收效果研究,确定适合该类药物的低频超声经皮渗透物理参数。方法:30只大鼠随机均分为10组,9组用于正交试验,1组用于不加超声波时的对照试验。取大鼠背部皮肤进行透皮实验,以超声波的频率、强度及作用时间为影响因素,渗透量为指标,采用正交试验法,对双氯芬酸钠进行大鼠离体皮肤体外渗透试验,考察双氯芬酸钠渗透效果最好时,低频超声波各个参数值最优配比,并与空白组对比,观察其显著意义。结果与结论:渗透量随着超声波的作用时间的延长而增加,且超声波频率和强度都对渗透量有一定的影响。正交试验筛选的低频超声波最佳配比的参数为频率20kHz,强度0.75W/cm2,作用时间15min。结果提示,低频超声波频率、强度、作用时间均对渗透量的影响显著(P<0.01),三者相比较,作用时间对双氯芬酸钠渗透性的影响最大。     

基于断层图像股骨的三维重建质量优化研究

目的 研究股骨三维重建的质量优化问题.方法 基于股骨CT、MRI的医学影像图片,提取股骨轮廓,进行阀值、灰度值等调节,利用轮廓差值、减少矩阵等使其图像清晰,质量符合生物解剖结构.结果 模型与人体的实际符合,建立了可用于有限元分析的生物力学模型.结论 生成的股骨的模型准确可靠,为医学诊断、生物力学仿真计算、假肢设计等提供可靠的参考模型.     

低频超声波对双氯芬酸钠体外经皮渗透的影响

背景：双氯芬酸钠是临床上常用的强效非类固醇抗炎镇痛药物,经皮渗透可以避免肝的首过作用和胃肠道破坏,但受角质层影响,渗透量小;低频超声波能够改善皮肤通透性,促进药物经皮吸收。 目的：通过对低频超声对促进双氯芬酸钠药物经皮的吸收效果研究,确定适合该类药物的低频超声经皮渗透物理参数。 方法：30只大鼠随机均分为10组,9组用于正交试验,1组用于不加超声波时的对照试验。取大鼠背部皮肤进行透皮实验,以超声波的频率、强度及作用时间为影响因素,渗透量为指标,采用正交试验法,对双氯芬酸钠进行大鼠离体皮肤体外渗透试验,考察双氯芬酸钠渗透效果最好时,低频超声波各个参数值最优配比,并与空白组对比,观察其显著意义。 结果与结论：渗透量随着超声波的作用时间的延长而增加,且超声波频率和强度都对渗透量有一定的影响。正交试验筛选的低频超声波最佳配比的参数为频率20 kHz,强度0.75 W/cm²,作用时间15 min。结果提示,低频超声波频率、强度、作用时间均对渗透量的影响显著(P < 0.01),三者相比较,作用时间对双氯芬酸钠渗透性的影响最大。     

仿真环境下医学器官的三维有限元建模方法

背景：通过医学影像图片数据进行三维重建的模型主要应用于医学临床分析,而采用激光扫描进行逆向重建时建立的模型主要用于生物力学分析。生物力学模型建立的精确程度,直接影响分析结果。 目的：分析采用医学影像图片数据和三维激光扫描重建医学器官模型的两种方法及意义。 方法：①通过人体CT断层扫描医学影像图片数据,并运用医学重建软件进行三维重建。②采用三维激光扫描仪对医学模型进行扫描得到点云数据,再利用逆向处理软件实现医学器官模型的逆向重建。 结果与结论：两种方法都可以建立符合人体解剖结构、可进行生物力学仿真计算的几何模型和有限元模型。医学影像CT/MRI数据重建的三维模型,能够真实再现被扫描对象的表面特征及内部结构,该模型为临床辅助诊断、手术规划、整形、假肢设计及解剖教学等方面提供了可靠的参考模型。三维激光扫描所得点云数据进行逆向重建,具有测量精度高、速度快,能够反映所测标本的表面形态,该模型可在交通运输、军事领域中因发生钝性冲击对人体内部器官造成的损伤进行计算机仿真分析。     

手术导航系统在股骨干骨折手术中的应用

手术导航近年来是微创外科技术的重要组成部分之一, 是世界学术界研究的热点。国外已有产品及相关应用, 国内仍处于研发阶段。文章简要介绍了手术导航系统的概念、组成及应用。针对股骨干骨折手术中交锁髓内钉定位的难点, 论述了应用骨折手术导航系统的必要性; 并针对股骨干骨折手术导航应用的可行性分析和相关研究进行了相应的讨论; 对所研制的系统进行了试验验证和总结分析,结果证明是可行的。