基于便携式步态测试仪的不同接受腔单侧大腿截肢者行走特点研究

目的探讨穿戴坐骨包容接受腔与四边形接受腔大腿假肢的单侧大腿截肢者在日常生活中行走时的步态差异,为临床制定大腿假肢使用处方提供指导。方法选取7位大腿截肢患者作为试验组,为患者分别适配四边形和坐骨包容接受腔大腿假肢。同时选取7位年龄、性别、身高和体质量相匹配的健康受试者作为对照组。所有受试者以舒适的步速在室外平路上行走240 m,应用便携式步态测试仪(intelligent device for energy expenditure and activity,IDEEA)采集步态数据,包括7个时空参数和4个加速度参数,通过IBM SPSS Statistics 23对数据进行处理。对比患者穿戴两种假肢与健康受试者之间、患者分别穿戴同种假肢时患侧与健侧之间、患者穿戴两种假肢时患侧之间、健侧之间的参数差异。结果与健康受试者相比,患者分别穿戴两种假肢行走时,两种假肢健侧和患侧的站立时间和步态周期增大(P<0.05),步速、步频、跨步长减小(P<0.05);两种假肢患侧的摆动时间延长(P<0.05),地面冲击和足落地控制减小(P<0.05);四边形接受腔假肢双侧和坐骨包容接受腔假肢健侧的单步时间延长(P<0.05)。四边形接受腔假肢患侧摆动时间长于健侧(P=0.03);坐骨包容接受腔假肢患侧摆动时间长于健侧(P=0.02),地面冲击小于健侧(P=0.04)。四边形接受腔假肢患侧的步态周期长于坐骨包容接受腔假肢(P=0.01);四边形接受腔假肢健侧的步态周期长于坐骨包容接受腔假肢(P=0.03)。结论患者穿戴两种假肢在室外行走时,步行速度均明显慢于健康受试者;患者步行过程中健侧均有代偿;患者穿戴坐骨包容接受腔假肢行走时的速度快于穿戴四边形接受腔假肢时的速度;患者穿戴坐骨包容接受腔假肢行走时假肢侧在支撑期的稳定性比穿四边形接受腔假肢更好。

FDM打印双材料小腿假肢接受腔的算法研究

提出适合于FDM打印双材料小腿假肢接受腔的放置方向、分层方法和路径规划,提高FDM工艺打印软、硬双材料接受腔的可行性和实用性。模型放置方向主要遵循使打印方向和模型的特征面最多的成垂直或平行的原则,减少阶梯现象的产生;打印分层方法主要是利用Z轴特征曲线确定模型的外轮廓曲线,进行分段处理后,分析外轮廓曲线与打印正向间的夹角关系,确定外轮廓分层厚度,最后运用概率统计、叠加求和等方法得出;打印路径规划,则以髌韧带为分界线,根据上下2部分的形状特征和性能需求,采用多种扫描方式相结合来得出。根据以上方法提出,沿打印Z方向的模型放置方向;根据模型轮廓而改变层厚的自适应分层方法;对于接受腔下部分截面轮廓是环形形状的,采用优化的螺旋偏置扫描方式,对于髌骨两侧的接受腔部分,采用复合扫描和分层扫描相结合的方式。

假肢接受腔3D打印模型的正逆向混合建模

针对传统工艺制作假肢接受腔依赖于石膏取型,以及金属阳四爪连接盘与假肢接受腔依赖于人工手动加工连接的问题,提出了一种基于SLA3D打印技术的假肢接受腔制作方法。通过仿真分析软件迭代设计得到承压合理的接受腔模型;通过正逆向混合建模,将光敏树脂接受腔和金属阳四爪连接盘复合。结果表明:3 mm厚的光敏树脂材料符合假肢接受腔的应用要求;切片层厚为0.2 mm时,光敏树脂接受腔和金属阳四爪连接盘的复合效果最佳。用SLA 3D打印假肢接受腔是可行性的。

大腿假肢接受腔几何建模方法和实验研究

目的探讨大腿假肢接受腔的几何建模方法。方法通过统计分析建立接受腔参考形状并集成进计算机辅助接受腔设计CASD软件。接受腔设计时,根据残端的测量数据,利用参考形状变化得到个体化的初始接受腔形状;借助OpenGL环境下的三维交互选择和修改方法,得到最终的接受腔几何形状。在专用数控设备上进行加工试验。结果该方法操作简便,设计和制作的接受腔阳模形状一致,满足精度要求。结论本方法基本符合临床需求,但需要进一步优化交互修改时的模型表面变化规律。

小腿截肢术后残肢与假肢接受腔适配问题的探讨

目的 :探讨截肢手术后的残肢与现代假肢接受腔相适配因素。方法 :对本院近五年收治的 46例 (截肢 2 9例、残肢修整 1 7例 )患者进行统计与分析。结果 :从病例分析中发现需行残端修整者达 36 .9% ,其中小腿残肢修整又占全部残肢修整中的大多数 58.8%。结论 :目前仍有较大比例的截肢手术方法欠妥 ,应重视截肢平面选择和残端处理。

小腿假肢接受腔的三维有限元分析

通过建立三维非线性有限元模型来分析小腿假肢接受腔与残肢之间的载荷分布。此模型基于残肢 ,骨头 ,软套和接受腔的三维几何形状 ,考虑界面摩擦滑动条件和软组织的大变形等非线性因素。模型可以预测不同外载下残肢和接受腔之间的压力 ,剪切力和相对滑动情况。并分析了不同的接受腔形状对载荷分布的影响。

个体化下肢小腿假肢接受腔设计的生物力学评价技术研究

作为传递体重、固定假肢的部件 ,接受腔对于小腿假肢使用的舒适性和方便程度有决定性的作用。本研究建立了基于有限元应力分析的小腿假肢生物力学评价技术平台 ,实现了小腿残端 /接受腔 3D几何建模与信息交互、三维有限元自动建模及应力分析。 3D模型与信息交互的实现基于得到广泛支持的OpenGL技术 ,有限元模型的构建采用了专门针对小腿残端 /接受腔结构特点的自动建模方法 ,通过构建档案数据库系统作为整个系统的操作平台。该技术平台可与现有的CAD/CAM系统相结合 ,为接受腔的个体化设计提供生物力学定量化依据。其临床应用将改善传统的设计流程 ,提高设计效率。同时 ,它也是未来构建接受腔设计专家 /智能系统的基础。

惯性载荷对截肢患者残肢/接受腔界面应力的影响研究

接受腔/残肢界面压力分布特征是假肢优化设计的基础,传统的有限元模型只限于静态分析,不符合实际情况。本文以小腿截肢患者为研究对象,建立了三维非线性有限元模型,给出了一个步态周期内残肢界面压力的变化规律,并对惯性载荷的影响进行了定量比较。结果表明:界面压力主要分布在髌韧带、胫骨内外侧和窝区,一个平地正常速度行走的步态周期内,站立相压力变化呈双峰蝶形,惯性载荷引起的平均压力幅值变化为8.4%;而在摆动相压力幅值变化高达20.1%,并且变化规律相反。行走过程中惯性载荷的影响不能忽略。

假肢接受腔应力测试及受力分析

应用先进的应力测量设备，对残肢／接受腔界面的受力情况进行了实际测量通过对所测数据的分析，总结了静态和动态步态周期各阶段残肢表面的受力情况，并将实际测量结果与理论分析进行了比较．

小腿假肢接受腔-残肢生物机械系统三维重构

目的:建立小腿假肢接受腔-残肢生物机械系统三维几何模型。方法:以一名25岁男性小腿截肢患者为对象,采用三维坐标测量和核磁共振成像获得原始数据,利用软件MIMICS、SURFACER、SOLIDWORKS等实现了接受腔和残肢的三维重构,并根据接受腔修型模式等完成了系统装配。结果:数字化三维模型较精确的反映了接受腔-残肢系统的几何特征。结论:这种低成本方法可用于假肢数字化设计、有限元分析和计算机辅助制造。

小腿假肢接受腔计算机三维模型的构建

背景:假肢接受腔作为截肢患者肢体残端和假肢之间载荷传递的惟一通道,是影响假肢适配性的重要部件。假肢接受腔的三维建模是接受腔实用性的关键,可以在测量时得到更准确的数据。目的:建立假肢接受腔计算机三维模型,为接受腔有限元分析提供数据基础,为加工制造接受腔提供可靠的参数。方法:选择1例32岁右侧小腿截肢的男性患者,髋关节各肌力正常,髋18°屈曲挛缩,其他关节活动度正常。根据患者CT和核磁共振扫描图像,采用Mimics10.0软件处理数据,构建假肢接受腔计算机三维模型,准确模拟残肢和接受腔的结构。结果与结论:建立的小腿残肢和接受腔计算机三维模型比较准确地反映了接受腔和残肢的几何特征和外部轮廓。假肢接受腔三维模型的建立有助于提高制作的成功率,从根本上改变传统依靠手工设计、测量、取型、修型等落后的生产模式。

基于三维重建的大腿假肢接受腔定制研究

假肢接受腔是连接残肢和假肢的关键部件,假肢接受腔的定制质量和残疾人的体验直接相关。针对假肢接受腔定制中取模精度不高,修型依赖假肢技师经验等问题,在分析残肢表面特征的基础上,提出了残肢表面三维重建算法和接受腔修型方法。通过深度相机扫描残肢,计算残肢点云数据的快速点特征直方图(FPFH)特征,应用采样一致性初始配准(SAC-IA)算法和迭代最近点(ICP)算法分别实现了点云初始配准和精确配准,基于仿射变换的特性提升了点云配准精度,实现残肢表面高精度重建。通过有限元仿真分析了大腿残肢-接受腔系统的受力情况,得出残肢几何形状规则时普遍的正应力和剪切力分布情况,与假肢技师经验平台相结合提出了修型建议,应用3D打印技术实现了接受腔快速成型。实验与仿真表明,三维重建均方误差仅有2. 1 mm,接受腔修型方法可以与医师经验平台互补,应力最大可减少34 k Pa。

假肢接受腔数字化技术研究进展

本文对近 10年来假肢接受腔的研究与发展状况进行了回顾 ,包括残肢轮廓形状的采集和数字化、计算机辅助分析和接受腔的设计与制造三方面内容。基于生物医学工程领域与制造领域的最新研究动向 ,展望了假肢接受腔朝CASD CAM集成化发展的趋势。

残肢与接受腔的三维有限元动态分析

以小腿残肢为研究对象,建立了残肢与接受腔三维有限元模型.根据行走过程中残肢与接受腔的动态边界条件,对残肢在一个步态周期内的5个典型步态时相进行了动态受力分析.结果表明,残肢的受力主要分布在髌韧带、胫骨内突、胫骨前脊、胫骨远端、腓骨头及腓骨远端.有限元动态分析较精确地分析了残肢在行走中的受力情况,克服了静态分析不能模拟残肢随步态变化的受力情况的局限性,为假肢接受腔的优化提供了科学的设计依据.

残肢与接受腔的三维建模及力学分析

目的:对残肢与接受腔进行三维重建及力学分析,寻求残肢与接受腔间生物力学交互作用,为假肢接受腔的设计提供科学依据。方法:利用CT扫描、图像处理和反求技术重构骨骼、皮肤及接受腔三维模型建立残肢与接受腔的有限元模型,进行有限元受力分析。结果:残肢的主要受力部位是膑韧带、后肌群、胫骨内凸、胫骨远端、腓骨头及腓骨远端;骨骼对力的传递作用显著。结论:残肢受力由穿戴受腔引起,通过骨骼从接受腔传递给软组织,通过改变接受腔形状可以改变残肢的受力分布,残肢与接受腔力学分析是假肢接受腔制定的前提和基础。

小腿近端截肢部位与假肢接受腔选择问题的探讨

目的 :探讨小腿近端截肢部位及假肢接受腔的选择问题。方法 :对我中心自 1 985年以来残长 1 1cm以下截肢患者的假肢接受腔进行统计与分析。结果 :髌韧带止点以下截肢部位即可装配假肢。结论 :目前对小腿近端截肢部位及假肢接受腔的选择没有统一的标准。应予以高度重视。

一种加工假肢接受腔阳模刀位点算法的实现

针对在传统的假肢接受腔制作中,残肢形状信息易丢失或扭曲、配制的重复性差、存在测量误差等缺点,把计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)引入了假肢接受腔的制作过程,建立了假肢接受腔制作系统。此系统采用三轴联动方式,高速铣削接受腔阳模,进而制作接受腔,并提出了一种加工假肢接受腔阳模刀位点的新算法,通过试验验证,此算法能够满足加工接受腔的要求。

假肢接受腔界面应力的有限元分析

假肢是用来代偿正常人体截肢部位机能和外表形状的装置,安装假肢是截肢患者恢复活动能力和外观的主要康复手段。假肢接受腔作为人与机械系统之间生物力学的界面,是截肢患者肢体残端和假肢之间载荷传递的惟一通道,必须根据患者的具体情况因人而异,以满足功能性、舒适性的要求。一个完整的残肢接受腔有限元模型包括几何模型、材料特性、载荷状况和模型边界条件。下肢残肢-假肢接受腔界面应力的有限元理论仿真要求能够达到快速建立几何模型、准确模拟不同部位的材质特性、定义人机界面的接触特征、精确施加动态载荷。假肢接受腔以人工假肢个性化制造为研究对象,运用有限元法进行生物力学分析,并集成了生物医学、三维计算机辅助设计技术和快速成型技术。

19例假肢穿戴者接受腔消毒效果的评价

目的探索假肢接受腔常规消毒的可行性。方法 2016年6月至8月,采用复合季铵盐消毒剂对19名下肢假肢穿戴者穿戴的假肢接受腔进行擦拭消毒,对套袜喷雾消毒,每天晚上1次,持续3周。每周现场调查和采样,行菌落计数,分离鉴定金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、大肠杆菌、白色念珠菌。结果消毒后,假肢接受腔细菌菌落数降低1.8~3.0个对数值,真菌总数降低1.6~1.9个对数值;消毒前样本分离到金黄色葡萄球菌1株,大肠杆菌1株,消毒后样本中分离出铜绿假单胞菌1株;持续消毒后,假肢接受腔异味除去效果明显,湿疹及瘙痒症状减轻或消失。结论假肢接受腔经复合季铵盐消毒后,可有效减少微生物污染,去除异味,减少湿疹等皮肤病的发生。

基于先进制造平台的假肢接受腔计算机辅助制造系统(英文)

目的:为了克服手工制作假肢接受腔的缺点,将计算机辅助制造技术用于加工假肢接受腔,提高接受腔的质量和加工效率,减少对操作者知识和经验的要求。方法:基于先进制造平台建立假肢接受腔计算机辅助制造系统,进行系统的硬件设计和软件实现。先进制造平台的主要部件包括工控机,运动控制卡,松下全数字交流伺服控制系统,丝杠导轨,铣刀主轴电机,变频器,开关电源,限位开关及接近开关。软件主要包括参数设置、测试机器及开始加工 3 个功能模块。通过设置不同的指令脉冲输入和驱动器参数,调试出不同的电机转速。结果:实验结果显示,电机不仅有着自我保护的最高转速限制,而且即使在极低速运转的情况下,电机的运转现象仍然非常平稳,不会出现振动现象,更符合假肢接受腔的加工特点,可以加工出满足残疾人需要的高质量假肢接受腔。结论:基于先进制造平台的假肢接受腔计算机辅助制造系统可以克服手工制作的缺点,确保产品质量,降低成本。可以把优秀假肢制作师长期积累的经验编入计算机设计程序,减少对操作者知识和经验的要求,提高假肢接受腔一次制作成功率,降低接受腔的质量不确定性,从根本上改变了过去依靠手工设计、测量、取型、修型等落后的生产模式。