骨科生物力學實驗室整體解決方案

骨科生物力學是指應用生物力學的方法來解決骨科所遇到的問題,即將工程原理、特別是機械力學原理應用于臨床醫學。

眾所周知,骨骼肌肉系統為生物體組織,在胚胎時期,不同物種藉由不同的遺傳物質,而發生成為不同形態的骨骼肌肉系統。但是骨骼肌肉因其獨特的生理代謝方式而有所謂的重塑性(remodeling)。在個體生長過程中,會因不同的力學刺激而改變骨骼肌肉的生長方向,最后導致與原先不同的形態。了解骨骼肌肉系統在個體一生中如何受周圍力學環境的影響,就不難發現以治療骨骼肌肉系統疾病為主的骨科是多么需要將生物力學概念納入整體思考的一個領域了。

近年來骨科生物力學研究內容,諸如:
骨肌系統的力學表現;
各關節的結構認識和功能性評估;
肌腱與韌帶生物力學;
關節軟骨的雙相性能(Biphasic property)研究;
骨折修復和重塑的力學機制的研究等。骨科生物力學的眾多研究研究成果已經成為臨床骨科、康復醫學和骨科產品設計等人員在學習或診斷治療中的重要參考依據。
整體解決方案配置說明:

1)人體運動數據測量:NDI OptotrakCertus三維運動測量系統(有線標準配置,包含兩臺定位傳感器)

1、最高測量精度要求達到0.1mm
2、標識點主動發光
3、系統無需再次標定,可自由移動
4、數據實時采集
5、標識點最大發光頻率可達4600Hz系統除了能做人體運動分析以外,還能做脊柱離體生物力學測量

2)力學信號采集:a。 NDI TrueImpulse三維測力臺

1、重量不大于20kg
2、固有頻率不小于700Hz
3、測量范圍:FZ:不小于8000NFX、FY:不小于4000N
4、采樣頻率不小于4000Hz
5、分辨率可達0.02N數據輸出必須采用EtherCAT接口,以保證實時性

3)MotionLab肌電,采集人體運動時,采集肌肉參與運動電信號:

1、信號實時采集(最大延遲<2 ms)
2、至少保證10個EMG通道
3、至少保證4個其它信號通道,可采集其它力、角度等傳感器信號
4、至少8個事件開關通道
5、必須具備3種前置放大器:表面fine wire、snap lead,系統可保證3種前置放大器同時使用信號采用無線傳輸,完整的信號分析軟件

4)測力多功能跑臺,采集人體運動時特別是長距離多速度運動時,足地反應力信息,又便于后續的骨科運動解析關節受力:

1、最大載荷:FZ:5000N;FX、FY:2500N
2、0-24km/h
3、加速度:0-25m/s2
4、跑臺軌道數目:2
5、跑臺軌帶尺寸:1.75*0.5m
6、跑臺步行區域:1.75*1.0m

整體解決方案拓展應用
人體運動測量,力學信號測量結合AnyBody人體建模仿真軟件,Simpleware三維重建軟件優化設計內植物以及內植物臨床應用——手術方案模擬,術前術后評估等。 NDI OptotrakCertus運動測量,模擬脊柱離體實驗

application應用領域

骨科

關節置換、足內翻、足外翻、足下垂、足趾卷曲、拇指背伸、膝塌陷步態、膝僵直、膝過伸、膝屈曲、髖過屈、髖內收過度、髖屈曲不足、脊柱功能分析;

神經內科

小兒腦癱、偏癱、帕金森綜合癥;

康復科

康復方案制訂、康復過程監測、康復效果評估。 下面分別介紹NDI步態/體態分析系統的各個組成部分。

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