脊柱生物力學(xué)加載控制及檢測(cè)裝置的研究與開(kāi)發(fā).pdf

1、脊柱生物力學(xué)測(cè)試研究對(duì)于了解和掌握脊柱的功能以及正確評(píng)估脊柱損傷、外科手術(shù)對(duì)其運(yùn)動(dòng)行為的影響有著重要的意義。對(duì)脊柱生物力學(xué)的測(cè)試研究包括對(duì)脊柱的加載方法及對(duì)脊柱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述兩個(gè)方面?！畬?duì)脊柱的加載方法經(jīng)歷了從逐級(jí)加載到連續(xù)加載的過(guò)程；而對(duì)脊柱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的測(cè)量經(jīng)歷了從二維測(cè)量到三維測(cè)量、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從估算到精確計(jì)算的過(guò)程。本文研究與開(kāi)發(fā)一種脊柱生物力學(xué)加載控制及檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)受測(cè)脊柱的自動(dòng)加載，使脊柱發(fā)生前屈、后伸、左右側(cè)彎、縱向加壓

2、和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)可測(cè)量脊柱在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，所受的壓力、扭力大小及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 論文研究的主要內(nèi)容及特色如下： (1)針對(duì)脊柱生物力學(xué)測(cè)試研究現(xiàn)狀，分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，總結(jié)現(xiàn)有的測(cè)試研究方法并對(duì)其進(jìn)行了綜述。 (2)設(shè)計(jì)并搭建了脊柱生物力學(xué)加載控制及檢測(cè)裝置，描述了裝置的工作原理和組成。該裝置采用持續(xù)性加載方式進(jìn)行加載，并控制好加載速度，可用于測(cè)量脊柱前屈、后伸、左右側(cè)彎、縱向加壓和扭轉(zhuǎn)等空間三維運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)中所受的壓力

3、和扭力。 (3)設(shè)計(jì)并構(gòu)建了自動(dòng)加載驅(qū)動(dòng)設(shè)備。自動(dòng)加載驅(qū)動(dòng)設(shè)備從脊柱運(yùn)動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)入手，選擇了合適的同步電機(jī)；并研制了加載控制電路，控制脊柱的運(yùn)動(dòng)方式，從而可實(shí)現(xiàn)受測(cè)脊柱的三維六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。 (4)開(kāi)發(fā)了基于自動(dòng)加載電路的單片機(jī)加載控制程序。將單片機(jī)作為同步電機(jī)下位機(jī)控制器，通過(guò)串口接收PC機(jī)傳來(lái)的控制命令，驅(qū)動(dòng)脊柱運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造靈活、編程控制方便，為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供了有效的控制手段。 (5)設(shè)計(jì)并構(gòu)建了脊柱運(yùn)動(dòng)及受力狀態(tài)測(cè)量