距腓前韧带影响踝关节不稳的生物力学研究

目的探究踝关节不稳中距腓前韧带(anterior talofibular ligament,ATFL)的厚度与弹性模量对踝关节稳定性的影响,为踝关节不稳患者的诊断提供参考依据。方法建立踝关节三维有限元模型,改变ATFL的厚度与弹性模量,计算踝关节前后向刚度(ankle anteroposterior stiffness,AAS),并作为量化指标评估踝关节稳定性。结果ATFL厚度在0.78~2.31 mm范围内引起AAS的大幅度变化,且两者关系呈S形曲线;ATFL弹性模量在60~400 MPa变化范围,AAS随韧带弹性模量增加快速上升。结论ATFL厚度与弹性模量均会影响踝关节的稳定性。

下肢助行外骨骼机器人起坐动作下的生物力学分析

探讨了下肢外骨骼起坐动作辅助过程中截瘫患者对拐杖产生大压力的原因和解决方法,通过建立人-外骨骼耦合动力学模型,将患者对拐杖的压力作为一个外力引入模型中,探究了踝关节刚度与拐杖压力的关系.为了验证踝关节刚度对减小拐杖压力的影响,设计了外骨骼起坐验证实验,通过调整AIDER下肢助行外骨骼系统踝关节的刚度,观察受试者在整个起坐动作过程中的平均能量损耗和鞋底压力中心位置变化.实验结果显示,调整踝关节刚度后受试者的平均能量损耗降低了45.18%,稳定性提高了34.99%,这表明适当的踝关节刚度可以在下肢助行外骨骼辅助的起坐动作过程中有效降低患者对拐杖的压力.