一种人体臀部肌肉-骨骼系统的3D建模方法

发布时间：2022-01-10 05:25

　　坐具是人们工作和生活常用工具,其舒适性直接影响人体健康。研究使用不同坐具时人体臀部肌肉-骨骼的受力情况,成为了改善坐具性能的重要研究方法。Spiral computed tomography （CT）, Magnetic Resonance Tomograph （MRT）断层扫描数据可以观察不同片层组织变形情况,但是很难量化应变能、剪切力等力学参数。为获取坐姿状态下臀部组织、骨骼的力学特性,需要建立其姿态下的3D生物力学模型。由于国内尚未引进坐姿的MRI设备,坐姿情况下的臀部外廓形提取成为了建立模型时需要解决的重要问题。为解决这一难题,搭建了可用于模仿坐姿的臀部外廓形测量系统。通过Mimics、Solidorks、Geomagic studio等软件工具建立了臀部-肌肉骨骼系统的3D生物力学模型。该模型可通过有限元仿真,深层次地分析臀部组织内层的受力情况,从而用于座椅及轮椅的舒适性研究或压疮的病理研究。 

【文章来源】：河北工业大学学报. 2020,49(01)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

肌肉-骨骼系统建模流程图

为解决这一测量问题，本文建立了反求臀部廓形的测量系统，用于模仿人体坐姿时臀部的定位和数据采集，确保获得测试者与标准坐姿一致完整臀部廓形。如图2所示，志愿者竖直坐姿坐于座椅上，其上身与大腿之间的夹角，记为夹角∠1(108°）[12]。然后志愿者摆放好扫描时的位姿，如图3所示，人体的腹部与其身下的定位平面完全贴合，调整下肢与上半身角度∠2与图2中∠1相同，人体的臀部与其臀部后侧定位装置完全贴合。待定位完成后，人体保持其姿势，撤走其臀部后方的定位平面，利用Go!SCAN50型号的手持式三维扫描设备对模仿坐姿人的臀部廓形进行扫描。图3 模拟人体坐姿定位装置

图2 人体坐姿上身与下肢角度关系测量本文中扫描臀部的志愿者与CT数据提供的志愿者为同一人，因此臀部尺寸信息与CT骨骼信息可以完全匹配。志愿者信息如表1所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]中国人口老龄化的空间非均衡及分布动态演进:19892011[J]. 刘华军,何礼伟,杨骞.  人口研究. 2014(02)
[2]人体坐姿与坐椅界面间之生物力学分析[J]. 周有礼,江升修,罗世忠.  医用生物力学. 1999(02)
[3]座椅舒适度与人体工程学[J]. 肖艳荣.  铁道车辆. 1997(05)



本文编号：3580132