近年來,隨著人們生活習(xí)慣不規(guī)律以及人口老齡化加重,腦卒中患者數(shù)量逐年增加。如何快速、有效地使腦卒中患者回歸到日常的生活,一直是康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)問題。從病理上出發(fā),腦卒中患者往往會(huì)表現(xiàn)出某部分肌肉功能性障礙。主被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練會(huì)使這部分肌肉功能得以恢復(fù),然而只有當(dāng)肌肉活性發(fā)生質(zhì)變時(shí),康復(fù)治療效果才會(huì)體現(xiàn)出來。本文從上肢骨骼的生理結(jié)構(gòu)出發(fā),建立了上肢運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上,通過分析肌肉力的影響因素,建立了基于Hill的上肢骨肌模型,設(shè)計(jì)了上肢康復(fù)器控制系統(tǒng),結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究了主被動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練中的肌肉特性,并通過人體表面肌電信號(hào)對(duì)肌肉活性進(jìn)行了分析。在人體骨肌系統(tǒng)三維模型的基礎(chǔ)上,通過比例縮放改變肢體環(huán)節(jié)的體長(zhǎng)及體重來建立不同個(gè)體的上肢骨肌模型。根據(jù)解剖學(xué)、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)的知識(shí)設(shè)置上肢參數(shù),對(duì)上肢環(huán)節(jié)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及優(yōu)化分析,分別求取關(guān)節(jié)角度、關(guān)節(jié)力矩以及肌肉力。建立肌肉Hill模型,對(duì)影響肌肉力的因素進(jìn)行分析。通過仿真軟件OpenSim分析肌肉力與肌纖維長(zhǎng)度以及羽狀角等影響因素的關(guān)系。分別對(duì)影響肌腱力、肌纖維主動(dòng)力、肌纖維被動(dòng)力的因素進(jìn)行分析;根據(jù)肌肉的結(jié)構(gòu)特性,分析肌纖維橫截面積... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

虛擬人三維建模技術(shù)路線

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究，康復(fù)訓(xùn)練和醫(yī)師治療可以改善患者的肢體肌肉功能，但是缺少相應(yīng)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)以及指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，而作為表征肌肉活力的肌電信號(hào)引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注與研究。1.2 人體骨肌系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 人體骨肌系統(tǒng)建模國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀人體骨肌系統(tǒng)建模即在虛擬環(huán)境下進(jìn)行的可視人幾何建模，是指由許多二維切片圖片進(jìn)行三維重建，在虛擬環(huán)境下重新生成三維立體模型的技術(shù)。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，切片獲取的方法有多種，可以通過 CT、MRI 等獲取圖片。人體骨肌模型的建立是人體骨肌系統(tǒng)進(jìn)行生物力學(xué)分析的基礎(chǔ)。人體骨肌模型以及人體運(yùn)動(dòng)控制具有很高的應(yīng)用價(jià)值，其中包括運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)以及仿生學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域�；谝陨显�，人體骨肌模型引起了世界范圍內(nèi)學(xué)者們的廣泛關(guān)注和研究，骨肌建模技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。圖 1.1 表示虛擬人三維建模技術(shù)路線，圖 1.2 表示獲取的切片圖像。

圖 1.3 克勞奇步態(tài)圖國(guó)內(nèi)進(jìn)行生物力學(xué)仿真的研究主要是近五年從各大高校開始的。2014 年，吉林大胡丹博士[21]在英國(guó) Salford 大學(xué)留學(xué)期間，使用 OpenSim 軟件建立手指部分骨肌系型，計(jì)算出人手在駕駛汽車的過程中，外力作用下的手指部分肌肉的肌肉力、肌腱及關(guān)節(jié)接觸力，并將其用于分析駕駛員在駕車的過程中所造成的疲勞與損傷。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]針灸治療腦卒中患者偏癱步態(tài)療效的系統(tǒng)評(píng)價(jià)[J]. 林梅琴,柳維林.  康復(fù)學(xué)報(bào). 2015(01)
[2]上肢康復(fù)機(jī)器人治療腦卒中后上肢運(yùn)動(dòng)功能障礙新進(jìn)展[J]. 楊改清,董志強(qiáng),杜金剛.  中國(guó)康復(fù). 2014(06)
[3]Bioelectrochemical control mechanism with variable-frequency regulation for skeletal muscle contraction-Biomechanics of skeletal muscle based on the working mechanism of myosin motors（Ⅱ）[J]. YIN YueHong & CHEN Xing State Key Laboratory of Mechanical System and Vibration,Institute of Robotics,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China.  Science China（Technological Sciences）. 2012(08)
[4]康復(fù)工程中的生物力學(xué)問題[J]. 張明,樊瑜波,王喜太.  醫(yī)用生物力學(xué). 2011(04)
[5]肌肉收縮Hill特性式的理論研究[J]. 王志堅(jiān).  生物信息學(xué). 2010(04)

博士論文
[1]基于肌肉骨骼生物力學(xué)載荷的駕駛?cè)搜渴孢m性研究[D]. 孟祥杰.清華大學(xué) 2015
[2]駕駛員手部骨骼肌肉生物力學(xué)建模研究[D]. 胡丹.吉林大學(xué) 2014
[3]上肢康復(fù)機(jī)器人及相關(guān)控制問題研究[D]. 吳軍.華中科技大學(xué) 2012
[4]人體典型運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)仿真分析[D]. 唐剛.上海交通大學(xué) 2011
[5]人體骨肌系統(tǒng)的整體生物力學(xué)建模與仿真分析研究[D]. 魏高峰.上海交通大學(xué) 2010
[6]手指創(chuàng)傷功能康復(fù)機(jī)械手系統(tǒng)研究[D]. 王鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[7]人體上肢生物力學(xué)建模和典型運(yùn)動(dòng)的生物力學(xué)研究[D]. 張琳琳.上海交通大學(xué) 2009

碩士論文
[1]下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制方法研究[D]. 周海濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]基于AnyBody的汽車駕駛員坐姿生物力學(xué)特性分析及舒適性設(shè)計(jì)[D]. 李文昊.山東大學(xué) 2015
[3]融合功能性電刺激的下肢外骨骼機(jī)器人協(xié)同控制研究[D]. 任勇.上海交通大學(xué) 2015
[4]一種新型功能性電刺激對(duì)腦卒中患者上肢運(yùn)動(dòng)功能重建的臨床研究[D]. 夏揚(yáng).東南大學(xué) 2015
[5]基于肌電信號(hào)的肘關(guān)節(jié)生物力學(xué)建模[D]. 白杰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[6]駕駛員骨骼肌肉生物力學(xué)建模及坐姿舒適性研究[D]. 桑春蕾.吉林大學(xué) 2013
[7]中風(fēng)早期上肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)的研究[D]. 于青.燕山大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3007378