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《第一军医大学》 2001年
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基于压敏片材料的接触压力测量系统的研制及其在人体关节压力分析中的应用

樊继宏  
【摘要】: 关节的接触压力与关节创伤,关节退行性变有着密切的关系,临床 上有关术式的目的也是为了恢复或减小关节的接触压力,但关节接触压 力的测量一直没有较好的直接测量方法。本课题以富士公司生产的压敏 片为敏感材料,依据其受力大小的不同而显示不同浓度的红色的显压原 理,研制出基于压敏片材料的关节接触压力测量系统,并测量了不同关 节内的压力大小和压力分布。 基于压敏片材料的接触压力测量系统所用仪器设备及材料包括高精 度扫描仪、高性能计算机各一台,压敏片材料若干。扫描仪将载有受力 信息的压敏片扫描进计算机内存储,应用自行编制的程序读出压敏片上 受力部位的浓度并将其转换为压力,通过统计软件分析压力数据得出相 关结论。 本课题分两部分,第一部分基于压敏片材料的接触压力测量系统的 研制,第二部分基于压敏片材料的接触压力测量系统在人体关节压力分 析中的应用。系统研制包括系统标定和程序设计。程序设计中开发了浏 览任意大小图片、任意范围选定、不同范围的计算方法、模板保存和数 据保存等功能;系统标定中,对扫描仪的各项设置作了优化选择,标定 出了压敏片的灰度值—压强对应关系曲线。在第二部分,通过应用压敏 片材料关节接触压力测量系统,对腕关节三角纤维软骨复合体、桡骨头、 腰椎等关节部位作了接触应力测量,分别得出如下结论: 1.在正常情况下,腕部的压力载荷约20%通过尺骨传递,80%通 过桡骨传递。当三角纤维软骨复合体水平部分切除后尺骨传递载荷的比 例则减小。三角纤维软骨复合体水平部分1/3切除后减小不明显;1/2 切除或全部切除后尺骨传递载荷的比例较完整标本显著减小。 2.桡骨头传导应力的大小约占所施加应力的55%。桡骨头切除后, 所施加的应力完全由肱尺关节承受,但肱尺关节面不同部位的变化并不 一致,肱尺关节外侧关节面应力增加的幅度明显较内侧关节面大,而尺 骨鹰嘴中间嵴承受的应力无明显增加。桡骨头传导应力的大小随肘关节 的位置不同而异,当肘关节处于伸直旋前位时,肱桡关节的接触面积最 大,经饶骨头传导的应力亦最大。 3.前屈时腰椎小关节承载下降,后路韧带拉伸,导致椎间盘内的 压力明显升高。后伸时前纵韧带和前纤维环拉伸,后路韧带松驰,小关 节面的接触应力明显增大,椎间盘内压减小。
【学位授予单位】:第一军医大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:R318.6

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