小腿假肢穿戴者步态中的脊柱生物力学分析

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作者 宋亮 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期515-515,共1页

目的通过实验证明小腿假肢穿戴者的腰痛与穿戴假肢后行走产生的脊柱生物力学参数改变有关。方法对小腿假肢穿戴者步态中的脊柱生物力学进行运动学和动力学分析,利用三维动态捕捉系统和地面反力采集设备采集正常人和穿戴者的步态,对比分... 目的通过实验证明小腿假肢穿戴者的腰痛与穿戴假肢后行走产生的脊柱生物力学参数改变有关。方法对小腿假肢穿戴者步态中的脊柱生物力学进行运动学和动力学分析,利用三维动态捕捉系统和地面反力采集设备采集正常人和穿戴者的步态,对比分析了正常步态与穿戴者产生的下肢不等长步态在时空参数、地面反力、脊柱骨盆关节角度和重心高度数据结果。结果小腿假肢穿戴者步态中的脊柱骨盆倾斜角度与正常人存在很大差异,且在整个步态周期中明显不同。穿戴者脊柱生物力学参数改变是为了弥补截肢后小腿和足部功能损失引起的不稳定,穿戴者的异常步态引起了脊柱相关肌肉和骨骼状态的改变。同时,假脚的设计可能会对穿戴者脊柱生物力学参数产生影响。结论行走产生的脊柱生物力学参数改变很可能是小腿假肢穿戴者腰痛的发病原因。不同假脚的设计产生的穿戴者脊柱生物力学参数改变有不同影响。 展开更多

关键词 脊柱生物力学 下肢不等长 小腿假肢 地面反力 重心高度 关节角度 步态 腰痛

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FDM打印双材料小腿假肢接受腔的算法研究

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作者 孙祁 谭跃刚 《科技创新与应用》 2023年第4期16-20,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 FDM打印 双材料 小腿假肢接受腔 放置方向 分层方法 路径规划

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壁面厚度对一体化小腿假肢应力分布的影响 被引量：7

3

作者 刘展 樊瑜波 +3 位作者 张明 蒋文涛 蒲放 陈君楷 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 2004年第4期562-565,共4页

一体化假肢是以聚合物为材料从接受腔到假腿一体成型的新型下肢假肢 ,它比传统型假肢更经济、美观、轻便 ,具有较大的应用前景。如同传统假肢 ,应力分析对于一体化假肢的构型设计和优化具有重要的意义。由于假肢中的应力大小及分布与其... 一体化假肢是以聚合物为材料从接受腔到假腿一体成型的新型下肢假肢 ,它比传统型假肢更经济、美观、轻便 ,具有较大的应用前景。如同传统假肢 ,应力分析对于一体化假肢的构型设计和优化具有重要的意义。由于假肢中的应力大小及分布与其所用材料的力学特性密切相关。本文的工作是基于一实验用内骨架一体化小腿假肢的真实几何构型 ,考虑残端软组织和骨 ,建立一体化小腿假肢的三维有限元模型 ;在保持假肢的几何形状不变的前提下 ,建立三个不同壁面厚度的一体化小腿假肢的三维模型 ,应用有限元分析方法 ,计算这些模型在模拟 Heel Off步态时相的载荷作用下的应力分布 ,分析壁面厚度对一体化小腿假肢应力分布的影响 ,为一体化小腿假肢壁面厚度的设计标准提供参考。结果表明 ,可以通过适当增加壁面厚度来减小一体化假肢的应力及软组织表面的压力。 展开更多

关键词 壁面厚度 一体化小腿假肢 应力分布 假肢运动

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小腿假肢接受腔的三维有限元分析 被引量：8

4

作者 张明 麦福达 樊瑜波 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期403-406,共4页

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 ,... 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。 展开更多

关键词 有限元分析 接受腔 设计 小腿假肢

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一体化小腿假肢的三维有限元应力分析 被引量：6

5

作者 刘展 樊瑜波 +1 位作者 张明 蒋文涛 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 2003年第4期622-625,共4页

建立一体化小腿假肢和残肢的三维模型 ,应用有限元分析方法 ,计算此模型在模拟 Mid- Stance步态时相的载荷作用下各节点的应力 ,从而得到此模型内外表面的应力分布 ,为一体化假肢设计的 CAD\CAM系统提供理论依据。计算结果表明 ,接受腔... 建立一体化小腿假肢和残肢的三维模型 ,应用有限元分析方法 ,计算此模型在模拟 Mid- Stance步态时相的载荷作用下各节点的应力 ,从而得到此模型内外表面的应力分布 ,为一体化假肢设计的 CAD\CAM系统提供理论依据。计算结果表明 ,接受腔的应力值较小 ,假腿的应力值较大 ,高应力区出现在假腿下端及接受腔与假腿的交界区域。 展开更多

关键词 一体化小腿假肢 三维有限元应力分析 有限元分析 应力分布

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一体化小腿假肢在不同步态时相的应力分布 被引量：2

6

作者 刘展 樊瑜波 张明 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 2004年第5期25-29,共5页

在典型步态时相对一体化假肢进行应力分析,为一体化假肢的设计提供参考。采用一实验阶段的内骨架一体化小腿假肢的真实几何构型,并考虑残端软组织和骨,建立三维有限元模型,分别施加HeelStrike、FootFlat、Mid Stance、HeelOff和ToeOff5... 在典型步态时相对一体化假肢进行应力分析,为一体化假肢的设计提供参考。采用一实验阶段的内骨架一体化小腿假肢的真实几何构型,并考虑残端软组织和骨,建立三维有限元模型,分别施加HeelStrike、FootFlat、Mid Stance、HeelOff和ToeOff5个典型步态时相的载荷,计算假肢内的应力分布,采用VonMises应力为分析指标。结果表明:一体化假肢和软组织各区域的应力在HeelOff步态时相均为最大,假腿、接受腔、交界区域的最大VonMises应力分别为30MPa、18MPa、32.1MPa,软组织表面最大正应力为703.8kPa。HeelOff为步态周期中最不利的步态时相,一体化假肢的设计应该重点考虑满足该步态时相的强度要求。 展开更多

关键词 一体化小腿假肢 步态周期 步态时相 有限元应力分析

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碳纤维增强复合材料储能小腿假肢的最新进展 被引量：1

7

作者 丁国华 《中国组织工程研究》 CAS CSCD 2013年第47期8228-8234,共7页

背景:碳纤维增强复合材料小腿假肢是由碳纤维复合材料设计制作而成,其强度高、质量轻,使假肢功能更完善,尤其是残疾竞技运动员发挥运动能力的理想截肢替代物。目的:通过探讨由碳纤维复合材料制成的碳纤维增强复合材料小腿假肢在竞技运... 背景:碳纤维增强复合材料小腿假肢是由碳纤维复合材料设计制作而成,其强度高、质量轻,使假肢功能更完善,尤其是残疾竞技运动员发挥运动能力的理想截肢替代物。目的:通过探讨由碳纤维复合材料制成的碳纤维增强复合材料小腿假肢在竞技运动小腿假肢的应用和研究进展,了解不同运动项目小腿假肢的应用特点,为设计运动员假肢提供有益借鉴。方法:以"碳纤维增强复合材料、储能假肢、小腿假肢、残疾运动员"为中文关键词,以"CFRP,Energy-storing Prosthesis,Between-knee(Transtibial)prosthesis,Disable athletes"为英文关键词,采用计算机检索PubMed和维普数据库中1985年1月至2012年12月的相关文章。纳入与碳纤维增强复合材料储能小腿假肢应用相关的文章。结果与结论:目前的研究重点包括穿戴碳纤维增强复合材料储能小腿假肢运动员的步态分析、能量消耗和应力分析3个方面。目前的研究表明碳纤维增强复合材料储能小腿假肢确实比传统假肢具有更大的优势,而与正常肢体相比,差别明显。在实际应用中,如何根据运动员的自身和项目特点设计碳纤维增强复合材料储能小腿假肢仍存在很多研究的难点问题。 展开更多

关键词 生物材料 生物材料综述 小腿假肢 碳纤维增强复合材料 碳纤维 储能 运动能力 残疾运动员 截肢替代物 康复工程

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悬吊方式和步速对小腿假肢悬吊的影响 被引量：3

8

作者 周大伟 徐晴岩 方新 《中国康复理论与实践》 CSCD 2007年第10期992-993,共2页

目的分析悬吊方式和步速对两种小腿假肢接受腔悬吊的影响。方法制作带聚乙烯基（EVA）内衬套的PTK小腿假肢和带锁硅胶衬套小腿假肢,由一位熟练使用小腿假肢的患者穿戴,使用红外线摄像仪进行步态分析测试,采集一个标准步态周期数据进行... 目的分析悬吊方式和步速对两种小腿假肢接受腔悬吊的影响。方法制作带聚乙烯基（EVA）内衬套的PTK小腿假肢和带锁硅胶衬套小腿假肢,由一位熟练使用小腿假肢的患者穿戴,使用红外线摄像仪进行步态分析测试,采集一个标准步态周期数据进行数据分析。结果PTK接受腔和带锁硅胶衬套接受腔的小腿假肢悬吊位移差异有显著性意义（P〈0.05）;PTK小腿假肢在不同步速下产生的悬吊位移差异有显著性意义（P〈0.05-0.001）。结论PTK小腿假肢和带锁硅胶小腿假肢在不同的步速下行走对假肢的悬吊可产生不同程度的影响。 展开更多

关键词 小腿假肢 接受腔 步态分析

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《电动小腿假肢》国家标准解读 被引量：1

9

作者 罗椅民 《标准科学》 2019年第7期96-99,共4页

本文介绍了《电动小腿假肢》国家标准的编制主要内容,指明了制定该标准的重要意义。该标准的编制将为实现我国未来假肢技术向人工智能假肢方向发展奠定坚实基础。

关键词 电动小腿假肢 国家标准

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小腿假肢-触觉振动反馈系统的设计

10

作者 袁丽 胥泽华 +1 位作者 林恒 胥方元 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期793-797,共5页

目的:为了提高小腿假肢穿戴者的步态协调与对称性,降低长期穿戴假肢造成的腰背痛、膝骨关节炎等并发症,我们设计了一套小腿假肢-触觉振动反馈系统,以达到对小腿假肢穿戴者的步态进行自动识别,并根据设定的参数提供振动反馈,从而帮助提... 目的:为了提高小腿假肢穿戴者的步态协调与对称性,降低长期穿戴假肢造成的腰背痛、膝骨关节炎等并发症,我们设计了一套小腿假肢-触觉振动反馈系统,以达到对小腿假肢穿戴者的步态进行自动识别,并根据设定的参数提供振动反馈,从而帮助提高小腿截肢者的平衡功能与行走能力,以及适应各种变化的外在环境。方法:通过在健侧和假肢侧的大小腿位置,以及假脚的足背共安装5个陀螺仪传感器来采集肢体运动信息,控制主板进行比对数据处理,然后通过固定在假肢侧大腿前后左右的振动马达来对患者行走状态进行提醒并建立条件反射,进而达到调节小腿假肢穿戴者步态平衡性和对称性的目的。招募了6例小腿截肢者参与实验,对穿戴该系统前后的步态参数进行比对。结果:6例小腿截肢者使用触觉振动反馈系统4周后,步速、健侧单步时长/假肢侧单步时长、健侧摆动期/假肢侧摆动期差异均有显著性意义(P≤0.05),穿戴4周后3项指标均高于穿戴前。穿戴前后健侧步长/假肢侧步长差异无显著性意义(P=0.052)。结论:该小腿假肢-触觉振动反馈系统可帮助提高小腿假肢穿戴者的步态对称性和平衡功能,提高假肢使用的安全性,降低跌倒风险,增加患者对假肢的接受度和依从性,具有实用性和可行性。 展开更多

关键词 小腿假肢 可穿戴 振动反馈 步态对称性

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智能动力小腿假肢

11

作者 林楠 《设计》 2016年第10期68-69,共2页

＂风行者＂是我国首款智能动力小腿假肢,是为了实现肢体完美替代而设计的高性能助残肢体。整机结构包含传感器、计算机芯片和机电装置,从而高度模拟生物神经、大脑和肌肉骨骼组织的功能。它是世界上最早几个可以将机器人技术与假肢制造... ＂风行者＂是我国首款智能动力小腿假肢,是为了实现肢体完美替代而设计的高性能助残肢体。整机结构包含传感器、计算机芯片和机电装置,从而高度模拟生物神经、大脑和肌肉骨骼组织的功能。它是世界上最早几个可以将机器人技术与假肢制造技术完美结合的产品之一。过现场调研与用户测试、焦点小组模式等前期调研工作,设计师了解到产品需要满足用户体验者的人性化需求,包括使用环境定位,以及适配各种路况,具体到外形和人体差距不能太大,体积尽可能小, 展开更多

关键词 小腿假肢 机电装置 生物神经 人性化需求 前期调研工作 计算机芯片 整机结构 肌肉骨骼 体验者 焦点小组

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面向速度适应的动力小腿假肢蹬地时刻在线识别 被引量：2

12

作者 许东方 冯仰刚 +1 位作者 麦金耿 王启宁 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期1321-1330,共10页

本文开展了针对残疾人穿戴动力假肢行走时蹬地时刻的在线识别及面向速度的适应性问题研究.实验中,残疾人被试穿戴我们自主设计的智能动力小腿假肢.该动力假肢通过角度传感器测量踝关节角度,利用角度传感器信号可以将运动划分为两个模式... 本文开展了针对残疾人穿戴动力假肢行走时蹬地时刻的在线识别及面向速度的适应性问题研究.实验中,残疾人被试穿戴我们自主设计的智能动力小腿假肢.该动力假肢通过角度传感器测量踝关节角度,利用角度传感器信号可以将运动划分为两个模式(模式转换时刻即为蹬地时刻).两个惯性测量单元和一套电容传感系统被用来识别这两种运动模式及蹬地时刻.实验中,我们首先采集了被试穿戴动力假肢在0.9 m/s速度下行走的数据进行模型训练,然后基于此模型研究在不同速度下(0.7, 0.9, 1.1 m/s三种情况)对蹬地时刻的在线识别效果.结果如下:首先,在不同的速度下,针对两种模式的在线识别分别取得了97.59%, 98.17%, 93.39%的准确率;其次,我们发现,在三种速度下行走的每一步均可以正确识别出蹬地时刻,识别出的蹬地时刻与准确的蹬地时刻之间存在时延,通过对时延的统计分析,结果表明三种速度下的识别时延统计结果相应为1.5±8.75 ms,–12.38±5.39 ms,–29.52±15.64 ms.结合识别准确率与时延分析,可以得出结论:本文提出的在线模式识别方法识别蹬地时刻,具有准确率高、延时短的特点,同时显示出良好的速度适应性. 展开更多

关键词 速度适应性 动力小腿假肢 蹬地时刻 在线识别

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小腿残肢负重压力取型系统的设计及应用 被引量：3

13

作者 魏晨婧 曹学军 +1 位作者 宋佳佳 王林 《中国康复理论与实践》 CSCD 2011年第4期386-389,共4页

目的设计小腿残肢负重压力取型系统实现全面承重的小腿假肢在取型中合理分配残肢末端的承重量。方法设计制作小腿假肢接受腔负重压力取型系统。6例患者均穿戴该方法制作的接受腔和传统手法取型制作的髌韧带承重接受腔,对比接受腔界面压... 目的设计小腿残肢负重压力取型系统实现全面承重的小腿假肢在取型中合理分配残肢末端的承重量。方法设计制作小腿假肢接受腔负重压力取型系统。6例患者均穿戴该方法制作的接受腔和传统手法取型制作的髌韧带承重接受腔,对比接受腔界面压力,评价取型效果。结果与髌韧带承重接受腔相比,使用本系统制作的接受腔承重更加均匀,在取型时就能完成对残肢的压缩和对残端压力的控制。结论负重压力取型技术可以制作全面负重的小腿假肢,提高接受腔适配性。 展开更多

关键词 小腿假肢 接受腔 全面承重 压力取型

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小腿截肢对线调节系统对患者步态的影响 被引量：1

14

作者 罗布 《西藏科技》 2009年第8期42-44,共3页

假肢的对线是非常重要的一步,通过正确对线和患者本身的了解。对下肢假肢要有一个仔细认真有步骤的步行分析,在这前提条件下,掌握好对线的要领和对线与体重支撑力的分布,同时要认清对线对患者的影响。

关键词 小腿假肢 对线 接受腔

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现代假肢、矫形器技术与医学的结合问题

15

作者 狄亚 《中国医院管理》 1984年第12期39-41,共3页

一、假肢学和医学的密切关系近二十多年来,随着科学技术的飞速发展,科技成果在假肢学上的应用越来越多。假肢技术的发展与许多学科都有密切关系,特别是与医学的关系更加密切。(一)接受腔的合理化和新截肢术的出现。近代假肢是三十年代... 一、假肢学和医学的密切关系近二十多年来,随着科学技术的飞速发展,科技成果在假肢学上的应用越来越多。假肢技术的发展与许多学科都有密切关系,特别是与医学的关系更加密切。(一)接受腔的合理化和新截肢术的出现。近代假肢是三十年代从国外传入的。几十年来,我国的假腿都是采用末端开放式接受腔。穿戴这种接受腔假腿的人,在行走时都会出现活塞运动,于是不得不在残肢上包绕布条,而且在假腿上部还要加皮靿或腰带、背带,不仅负担沉重,还影响正常的血液循环,甚至引起残肢并发症。在1950和1957年,美国首创大腿假肢的四边形接受腔,并研制了以髌韧带为主要承重部位的P T B 小腿假肢。西德在此基础上又设计了大腿假肢的“心”形接受腔和全面接触式接受腔的两种小腿假肢新品种。 展开更多

关键词 假肢技术 小腿假肢 矫形器 大腿假肢 承重部位 残肢 截肢术 血液循环 截肢手术 截肢者

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对血管性疾患所致下肢截肢问题的探讨

16

作者 崔寿昌 赵利 王子旭 《中国骨肿瘤骨病》 2002年第3期160-164,共5页

近20年来,造成截肢的原因在逐渐地发生着变化,因为周围血管病或同时合并糖尿病而截肢者已越来越多见,尤其是在西方国家,在美国已占截肢发生率的50%.根据美国1988～1992年的统计数字表明,每年约有130 000例下肢截肢患者,其中伴有糖尿病者... 近20年来,造成截肢的原因在逐渐地发生着变化,因为周围血管病或同时合并糖尿病而截肢者已越来越多见,尤其是在西方国家,在美国已占截肢发生率的50%.根据美国1988～1992年的统计数字表明,每年约有130 000例下肢截肢患者,其中伴有糖尿病者占51%,上升到截肢原因的第一位.在我国虽然仍以外伤为主,但近年来因血管疾病而截肢者逐渐增加,呈现上升趋势.主要原因是人的平均寿命明显提高,老龄人群患有糖尿病和周围血管病的比例在加大,所以从截肢发生年龄来讲也有增高的趋势.根据中国康复研究中心近10年住院截肢者的统计数字表明,下肢截肢大约占85%,其中因血管性疾患在我院行截肢者约占12%. 展开更多

关键词 下肢截肢 疾患 小腿假肢 肌肉固定术 膝关节 患者 缺血肢体 残肢 血运障碍 骨端 血管性 皮瓣 假肢接受腔

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旋转成形术治疗股骨慢性骨髓炎

17

作者 董凤权 王海军 李连秋 《伤残医学杂志》 2005年第2期30-31,共2页

目的:探讨应用旋转成形术治疗超长病程慢性骨髓炎。方法:对一名患右股骨中下1/3慢性骨髓炎长达40年,大腿屈肌挛缩,膝关节强直于屈曲90度位,其间经手术及保守治疗无效,窦道经久不愈,病灶周围活检无恶变的患者,利用功能良好的小腿代替大腿... 目的:探讨应用旋转成形术治疗超长病程慢性骨髓炎。方法:对一名患右股骨中下1/3慢性骨髓炎长达40年,大腿屈肌挛缩,膝关节强直于屈曲90度位,其间经手术及保守治疗无效,窦道经久不愈,病灶周围活检无恶变的患者,利用功能良好的小腿代替大腿,用向后旋转180度的踝关节代替膝关节,术后装配小腿假肢。结果:患者术后效果满意,装配小腿假肢后恢复行走功能。结论:旋转成形术治疗股骨慢性骨髓炎可避免患者高位截肢所带来的不良后果。安装假肢后可极大的恢复患者的肢体功能。 展开更多

关键词 慢性骨髓炎 旋转成形术 股骨 小腿假肢 膝关节强直 保守治疗 经久不愈 效果满意 行走功能 不良后果 肢体功能 患者 肌挛缩 踝关节 大腿 装配 术后 恢复

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对线对小腿截肢患者残侧下肢生物力学特性的影响 被引量：5

18

作者 李小兵 贾晓红 +1 位作者 王人成 金德闻 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期644-646,共3页

为定量研究假肢对线对小腿截肢患者行走过程中残侧下肢生物力学特性的综合影响,建立了考虑对线设置的三维刚体动力学模型,并结合步态实验,得到膝关节力矩、步态时相对称性和残端界面压力等参数。结果表明:异常对线主要影响残侧膝关节力... 为定量研究假肢对线对小腿截肢患者行走过程中残侧下肢生物力学特性的综合影响,建立了考虑对线设置的三维刚体动力学模型,并结合步态实验,得到膝关节力矩、步态时相对称性和残端界面压力等参数。结果表明:异常对线主要影响残侧膝关节力矩和步态时相对称性,对残端压力影响较小;腿管近端适配器的调整在对线设置中的作用较远端适配器明显;由于患者的自身调节作用,假肢正常对线要实现患者下肢生物力学性能的总体最优而非单项最优。 展开更多

关键词 生物力学特性 小腿假肢 对线

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