人體助行帶的研制與生物力學(xué)評(píng)估.pdf

1、目的本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)我們應(yīng)用了先進(jìn)的遙測(cè)肌電分析技術(shù)并自主創(chuàng)新的研制了微型壓力傳感器，結(jié)合人體助行帶的研制開(kāi)展了臨床生物力學(xué)測(cè)試與評(píng)估。試圖從肌動(dòng)力學(xué)與人體行走負(fù)重機(jī)制，去量化人體助行帶的作用原理與效果。 方法本項(xiàng)課題對(duì)我們自主創(chuàng)新研制的人體助行帶作一研制報(bào)告。針對(duì)這一專題：1、利用WDT—10KN微機(jī)控制電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)助行帶進(jìn)行拉伸力學(xué)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定彈力帶的有效彈性范圍；2、使用生物力學(xué)先進(jìn)的遙測(cè)肌電數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，探討使用人體助行帶的生

2、物力學(xué)作用機(jī)制；3、使用自主研制的微型壓力傳感器配合足底壓力動(dòng)態(tài)圖像分析系統(tǒng)，通過(guò)臨床生物力學(xué)實(shí)測(cè)檢驗(yàn)人體助行帶的功效。 結(jié)果1人體助行帶為一由腰至足采用雙層彈力帶作為動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)，在膝部設(shè)置輔助環(huán)形固定帶將助行帶分為上下兩部分，其配有腰帶套環(huán)、足部套環(huán)、及調(diào)整環(huán)、掛鉤組成。 2人體助行帶內(nèi)部是由兩種不同材料制成，在橡皮筋的彈性階段(0～2.61±0.19kg)載荷與變形之間呈正比變化，其彈性模量為0.53±0.04M

3、pa，是彈力帶的臨床工作階段。在棉織品的彈性階段(2.61±0.19kg～49.15±1.82kg)載荷與變形之間呈線性變化，也是彈力帶的強(qiáng)度綜合階段。人體助行帶使用的是雙層調(diào)整結(jié)構(gòu)，可以獲得雙倍有效動(dòng)力載荷。 3由我們的遙測(cè)肌電實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，在正常行走過(guò)程中，受試者股直肌肌電顯示為32.34±2.49μV，助行帶組為35.27±2.66μV，增長(zhǎng)9％；股內(nèi)側(cè)肌肌電顯示為94.08±2.91μV，其助行帶組為109.58±2

4、.47μV，增長(zhǎng)16％；股外側(cè)肌肌電顯示為77.74±2.21μV，其助行帶組為79.70±2.56μV，增長(zhǎng)2％；股二頭肌肌電顯示為72.76±2.15μV，其助行帶組為93.49±3.87μV，增長(zhǎng)29％；半腱肌肌電顯示為175.01±3.63μV，其助行帶組為223.75±8.27μV，增長(zhǎng)28％。 在正常行走過(guò)程中，受試者脛前肌肌電顯示為102.8±0.93μV，助行帶組為138.95±4.99μV，增長(zhǎng)35％；腓骨長(zhǎng)肌

5、肌電顯示為103.46±2.02μV，其助行帶組為128.09±4.36μV，增長(zhǎng)24％；腓腸肌肌電顯示為19.58±1.15μV，其助行帶組為25.05±2.51μV，增長(zhǎng)31％。 4正常受試者測(cè)定結(jié)果表明：第1跖骨頭13.08±5.18kg，第2、3跖骨頭7.97±1.45kg，第4、5跖骨頭8.87±1.65kg，前足負(fù)重為29.92kg，占體重的49％。足內(nèi)側(cè)弓負(fù)重1.31±0.66kg，足外側(cè)弓負(fù)重3.87±0.91k

6、g，其中足內(nèi)側(cè)弓負(fù)重小于足外側(cè)弓負(fù)重，中足負(fù)重為5.18kg，相當(dāng)于體重的7％。后足負(fù)重為26.81±4.12kg，相當(dāng)于體重的44％，中足與后足共同承擔(dān)體重的51％。 根據(jù)以上我們的測(cè)試結(jié)果可以看出，在受試者行走過(guò)程中，前足負(fù)重承擔(dān)體重的49％，中足與后足共同負(fù)擔(dān)體重的51％，這與國(guó)內(nèi)外大多數(shù)學(xué)者所做出的結(jié)果是相近的。 5股二頭肌的損傷患者在佩帶助行帶前后，前足的負(fù)重力由19.4kg升至24.15kg，增長(zhǎng)26％；中足

7、負(fù)重力由9.9kg升至13.5kg，增長(zhǎng)35％；后足負(fù)重力由35.5kg降至27.5kg，減小23％。足下垂患者在佩帶助行帶前后，前足的負(fù)重力由22.46kg降至21.88kg，減少3％；中足負(fù)重力由6.78kg升至8.05kg，增長(zhǎng)4％；后足負(fù)重力由5.98kg升至8.75kg，增長(zhǎng)46％。胸12椎體壓縮骨折伴不全癱患者在佩帶助行帶前后，前足的負(fù)重力由28.05kg降至27.35kg，減少3％；中足負(fù)重力由7.43kg升至8.47kg

8、，增長(zhǎng)14％；后足負(fù)重力由8.62kg升至12.21kg，增長(zhǎng)42％。 結(jié)論1人體助行帶為一由腰至足采用雙層彈力帶作為動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)，在膝部設(shè)置輔助環(huán)形固定帶將助行帶分為上下兩部分，其配有腰帶套環(huán)、足部套環(huán)、及調(diào)整環(huán)、掛鉤組成。 2人體助行帶內(nèi)部是由兩種不同材料制成，在橡皮筋的彈性階段載荷與變形之間呈正比變化，是彈力帶的臨床工作階段。在棉織品的彈性階段載荷與變形之間呈線性變化，也是彈力帶的強(qiáng)度綜合階段。人體助行帶使用的是

9、雙層調(diào)整結(jié)構(gòu)，可以獲得雙倍有效動(dòng)力載荷。 3人體助行帶作為我們自行研制輔助下肢行走的工具，就其生物力學(xué)功效來(lái)說(shuō)，該助行帶的膝上部分在行走擺動(dòng)相對(duì)我們測(cè)試的大腿肌群有增強(qiáng)肌電效果，其膝下部分在行走支撐相對(duì)我們測(cè)試的小腿肌群有增強(qiáng)肌電效果。 4我們應(yīng)用自主研制的微型壓力傳感器并組裝成測(cè)力鞋對(duì)正常受試者與臨床病人進(jìn)行了動(dòng)態(tài)負(fù)重實(shí)測(cè)。在受試者行走過(guò)程中，是由前足、中足與后足共同負(fù)擔(dān)體重。 5人體助行帶具有能夠增強(qiáng)股內(nèi)側(cè)肌