整体式膝关节免荷矫形器的设计与性能评价

发布时间：2017-09-02 02:41

  本文关键词：整体式膝关节免荷矫形器的设计与性能评价

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【摘要】：膝关节作为人体最复杂最大的承重关节,其伤病率也位于所有关节之首。膝关节骨性关节炎是中老年人的高发疾病,关节载荷过大是导致或加速其病变的主要原因之一。因此,减小关节压力是治疗膝关节骨性关节炎的重要方式。而免荷矫形器作为减小膝关节压力的一种外部辅具,在康复工程中得到广泛的使用。本文首先介绍了膝关节的解剖结构和运动特征,以及骨性关节炎的病理学特征和病因,详细分析了关节压力对于骨性关节炎的影响。列举了减肥、“三点力学”免荷矫形器和整体关节松动手术三种降低膝关节压力方式的研究成果,说明了“免荷”对于治疗膝关节骨性关节炎的重要性。其次,从生物力学的角度出发,建立了膝关节的力学模型,阐述了楔形鞋和“三点力学”免荷矫形器的工作原理。定性分析使用楔形鞋和“三点力学”免荷矫形器后膝关节的受力情况的改变,发现使用后膝关节患侧的压力减小,另一侧的压力增大,这两种器械对于双侧骨性关节炎患者是无治疗效果的。因此,本文提出了整体免荷矫形器的概念,阐述了整体免荷矫形器的原理与设计,建立了佩戴整体免荷矫形器后膝关节的力学模型。然后,针对提出的整体免荷矫形器的设计与力学模型,搭建了生物力学实验平台,验证了该矫形器对膝关节免荷的可行性。该实验定性分析了矫形器的安装位置以及大腿托与大腿之间的压力对矫形器免荷能力的影响。实验结果显示,矫形器的安装位置位于膝部的前侧偏上方时,矫形器的免荷力较大;增大绑带与大腿间的压力能够提高矫形器的免荷能力,但压力过大会导致膝关节的运动受阻。最后,从运动学的角度出发,设计步态实验,对比佩戴矫形器前后,人体步态的步幅、步长、步速等时空参数以及膝关节的屈伸角度、内旋外旋角度和内收外展角度的变化。实验结果显示,该矫形器对于步态的时空参数的影响不大,佩戴矫形器后不影响膝关节的屈伸动作,初步评价了整体免荷矫形器的有效性。
【关键词】：骨性关节炎 膝关节矫形器 关节免荷 力学模型 步态实验
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R684;R496
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题概述9-12
• 1.1.1 研究背景9-11
• 1.1.2 问题的提出11-12
• 1.2 国内外的研究现状12-16
• 1.2.1 矫形器的研究现状12-14
• 1.2.2 膝关节免荷矫形器的研究现状14-16
• 1.3 研究目的及主要研究内容16-18
• 第二章 膝关节骨性关节炎与关节载荷的概况18-31
• 2.1 膝关节的解剖结构与关节运动概况18-23
• 2.1.1 膝关节的生物解剖结构18-20
• 2.1.2 膝关节的生物力学特征20-23
• 2.2 膝关节骨性关节炎的病理症状、原因与治疗方法23-26
• 2.2.1 膝关节骨性关节炎的病理特征及原因23-24
• 2.2.2 膝关节骨性关节炎的治疗方法24-26
• 2.3 膝关节免荷的研究26-30
• 2.3.1 膝关节免荷的生物意义26
• 2.3.2 膝关节免荷的方式26-29
• 2.3.3 膝关节的整体免荷29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 整体免荷式矫形器的力学模型31-40
• 3.1 膝关节力学模型31-35
• 3.2 整体免荷矫形器的设计与力学模型35-39
• 3.2.1 整体免荷矫形器的原理与设计35-36
• 3.2.2 整体免荷矫形器的力学模型36-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第四章 整体免荷矫形器的免荷力评价40-52
• 4.1 矫形器的评价要素40
• 4.2 整体免荷矫形器的免荷力的评价实40-50
• 4.2.1 实验概述40-44
• 4.2.2 实验结果44-48
• 4.2.3 实验结果分析与讨论48-50
• 4.3 本章小结50-52
• 第五章 整体免荷膝关节矫形器的步态评价52-62
• 5.1 步态分析的概况52-55
• 5.2 步态实验评价整体免荷矫形器55-61
• 5.2.1 实验概述55-57
• 5.2.2 实验结果与分析57-61
• 5.3 本章小结61-62
• 第六章 全文总结与展望62-65
• 6.1 研究工作总结62-63
• 6.2 本文的主要贡献与创新点63-64
• 6.3 今后研究工作展望64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文71-73

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本文编号：775946