肩关节体外生物力学模拟器的设计与实验

发布时间：2021-11-15 11:46

　　肩关节骨肌系统模拟器是深刻研究肩关节生物力学特性的关键设备,其研究成果可用于不可修复肩袖撕裂病理及其修复策略的研究。人体肩关节运动受力的复杂性使得模拟器的研发具有极大挑战性。因此,本文基于解剖学和机械设计方法开发了一套肩关节体外生物力学模拟器并进行了实验研究,主要工作内容及成果如下:1)从肩关节的运动机理及其生物力学参数的测量要求出发,运用质量功能展开和功能分析方法明确了设计目标。依据实验需求和肩关节解剖特征,设计了肩关节骨端夹具、外展模拟驱动机构和测量装置的结构方案,建立了模拟器的三维模型。其中加载系统采用了电动与气动混合驱动的方式以提供准确稳定的仿生肌力输出。2)针对肩关节模拟器的关键机构,进行了运动学和动力学分析。通过对肩胛外展驱动机构和盂肱外展加载系统的行程与拉力输出估算,为致动器的选型提供了理论参考。从运动学角度分析了盂肱外展角度测量机构的测量误差,确认了其机构设计的合理性。基于CREO软件的运动仿真分析,证明了模拟器整体设计方案的可行性。3)根据测控系统的需求,搭建了集中控制式的硬件系统和程控架构的软件系统。以比例压力阀为核心建立了力闭环阀控系统;以电动推杆和角度编码器实现... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

肩关节在肩肿平面内外展示意图侣一上方，卜侧方，A-前方，P一后方)

肩袖腱性部分的缺失和肌性部分的变性。其中前就已经存在，也可能是肩袖断裂后吸收造成缺损过大，而肌性部分因为变性而失去延伸性难。当因为各种原因不能使肩袖应力链对合时者不可修复的肩袖撕裂［１３＿１５］，如图１－２所示。??

第一章绪论??肩关节标本做了大量实验研宄，设定了多个生物力学参数来定量评估上关节前后的稳定性，具有新颖性。然而，就模拟器本身而言，采用悬挂重物的肌肉力，使得加载系统不具有灵活性，力的调节操作麻烦。在图１－３右侧显示队早期设计的软件界面［２１］，功能单一，近期的软件系统未见报道。??

【参考文献】：
期刊论文
[1]巨大及不可修复肩袖损伤的治疗进展[J]. 叶鹏,李奉龙,姜春岩,杨海波,朱涛.  中华肩肘外科电子杂志. 2017(03)
[2]肩胛骨的解剖学研究[J]. 孙贺,李哲,王建华,刘正蓬,孙志杰,徐昆,王雅辉.  临床和实验医学杂志. 2015(22)
[3]巨大肩袖撕裂:病理机制、治疗方法和临床结果[J]. 陈建海,Greenspoon JA,Petri M,Warth RJ.  中华肩肘外科电子杂志. 2015(04)
[4]巨大不可修复性肩袖损伤治疗的现状与展望[J]. 徐才祺,王蕾.  中国骨与关节杂志. 2015(07)
[5]不可修复性巨大肩袖损伤手术治疗策略[J]. 吴晓明,高伟,王秋根.  国际骨科学杂志. 2009(05)
[6]QFD及其发展动向[J]. 熊伟,权婧雅.  中国质量. 2008(10)
[7]中国力学虚拟人[J]. 王成焘.  医用生物力学. 2006(03)
[8]国人肱骨之测量[J]. 张培建,张世功.  四川解剖学杂志. 1984(03)

博士论文
[1]人体关节生物力学实验及仿真研究[D]. 韩树洋.中国矿业大学 2014
[2]人体上肢生物力学建模和典型运动的生物力学研究[D]. 张琳琳.上海交通大学 2009

硕士论文
[1]基于Mimics人体膝关节有限元模型的研究[D]. 张军文.北京化工大学 2013
[2]基于QFD的模块化系列产品绿色设计方法[D]. 耿凯阳.上海交通大学 2013
[3]钢铁墙壁面爬壁机器人的研究[D]. 丁鹏.太原理工大学 2012
[4]自行车机器人的嵌入式控制系统设计[D]. 仲明伟.北京邮电大学 2010



本文编号：3496713