本文關(guān)鍵詞：關(guān)節(jié)活動度精確測量系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 關(guān)節(jié)活動度 歐拉角 關(guān)節(jié)坐標(biāo)系 旋轉(zhuǎn)矩陣 配準(zhǔn)

【摘要】：關(guān)節(jié)活動度是臨床康復(fù)醫(yī)學(xué)以及傷殘鑒定中一個常見的檢查項目。在康復(fù)醫(yī)學(xué)中,醫(yī)生將關(guān)節(jié)活動度作為評定患者關(guān)節(jié)術(shù)后的康復(fù)程度的一項重要指標(biāo)。在傷殘鑒定領(lǐng)域,工作人員需通過測量傷者的關(guān)節(jié)活動度來判定傷者的肢體傷殘程度。如果不能準(zhǔn)確鑒定傷殘等級,將會引起大量的司法糾紛。因此,提高關(guān)節(jié)活動度的測量精度是一項十分迫切的臨床需求。目前,臨床普遍使用的測量工具是通用量角器。這種方法雖然簡單,但精度低,通常估算到5°。后來人們又提出了拍攝X光片和照相法來計算關(guān)節(jié)活動度。將X光片應(yīng)用于關(guān)節(jié)活動度的計算雖然提高了精度,但X光本身對人體有害,不易經(jīng)常使用；而照相法對拍攝的角度有嚴(yán)格的要求,可重復(fù)性低。鑒于這種情況,本文提出了使用歐拉角求解人體關(guān)節(jié)的活動度。首先在每個體膜上固定3個反光小球,并將體膜綁在待測關(guān)節(jié)的兩端,使反光小球和肢體之間保持相對靜止的運動關(guān)系。接著根據(jù)反光小球之間的空間位置關(guān)系建立適當(dāng)?shù)年P(guān)節(jié)坐標(biāo)系,將關(guān)節(jié)的運動映射為關(guān)節(jié)坐標(biāo)系繞坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動。然后通過Polaris Vicra獲取反光小球在設(shè)備坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值并將它們轉(zhuǎn)化到關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下。最后根據(jù)三個反光小球在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值計算出關(guān)節(jié)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣,并通過旋轉(zhuǎn)矩陣解出關(guān)節(jié)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)動的歐拉角。本設(shè)計還增加了配準(zhǔn)方法以消除因關(guān)節(jié)運動的連鎖反應(yīng)而引起的誤差,大大提高了算法的智能化程度和計算結(jié)果的精確度。經(jīng)過臨床實踐證明,本文設(shè)計的這套系統(tǒng)測量精度能夠達(dá)到0.2°,并且可以實時顯示計算的結(jié)果,足以滿足實際的應(yīng)用需求。
【關(guān)鍵詞】：關(guān)節(jié)活動度 歐拉角 關(guān)節(jié)坐標(biāo)系 旋轉(zhuǎn)矩陣 配準(zhǔn)
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH789
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 課題背景9-10
• 1.1.1 ROM在康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用9
• 1.1.2 ROM在傷殘鑒定領(lǐng)域的應(yīng)用9-10
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 國外的測量技術(shù)10-13
• 1.2.2 國內(nèi)的測量技術(shù)13-15
• 1.3 現(xiàn)階段存在的問題及發(fā)展趨勢15-16
• 1.3.1 現(xiàn)階段存在的問題16
• 1.3.2 未來的發(fā)展趨勢16
• 1.4 本文研究的內(nèi)容和章節(jié)安排16-18
• 第二章 關(guān)節(jié)活動度的生理學(xué)研究18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 關(guān)節(jié)及其運動方式18-23
• 2.2.1 解剖學(xué)姿勢18
• 2.2.2 解剖學(xué)平面和坐標(biāo)系18-20
• 2.2.3 關(guān)節(jié)和關(guān)節(jié)角度20
• 2.2.4 關(guān)節(jié)的運動方式20-23
• 2.3 本文對關(guān)節(jié)活動度的表示方式23-31
• 2.3.1 歐拉角的定義24-25
• 2.3.2 關(guān)節(jié)坐標(biāo)系25-31
• 第三章 關(guān)節(jié)活動度測量系統(tǒng)的設(shè)計31-36
• 3.1 系統(tǒng)框架31-33
• 3.2 硬件組成33-35
• 3.2.1 NDI Polaris Vicra33-34
• 3.2.2 醫(yī)用體膜34-35
• 3.3 軟件平臺35-36
• 第四章 算法設(shè)計及軟件實現(xiàn)36-49
• 4.1 技術(shù)要求36
• 4.2 設(shè)計思路36-41
• 4.3 算法設(shè)計41-44
• 4.3.1 標(biāo)記點匹配算法41-42
• 4.3.2 計算旋轉(zhuǎn)矩陣42-43
• 4.3.3 消除關(guān)節(jié)連鎖運動引起的誤差43-44
• 4.4 軟件實現(xiàn)44-49
• 第五章 實驗與分析49-57
• 5.1 實驗49-54
• 5.1.1 實驗材料49-50
• 5.1.2 實驗方案50-52
• 5.1.3 實驗結(jié)果52-54
• 5.2 分析54-57
• 5.2.1 精度驗證實驗的分析54-55
• 5.2.2 重復(fù)性驗證實驗的分析55-57
• 第六章 總結(jié)與展望57-58
• 6.1 全文總結(jié)57
• 6.2 展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 致謝63-64
• 碩士研究生期間主要工作及相關(guān)成果64-65

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉龍,孟光,張建國;三維攝像測量系統(tǒng)測量人體上肢運動的算法研究[J];北京生物醫(yī)學(xué)工程;2005年02期

2 曹煦;潘軍;;圖像特征點提取及匹配算法研究[J];才智;2010年14期

3 李少勇;論關(guān)節(jié)活動度喪失程度的計算[J];法醫(yī)學(xué)雜志;2001年01期

4 楊凡;李廣云;王力;于英;;一種基于羅德里格矩陣的最小二乘迭代坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法[J];工程勘察;2010年09期

5 劉志宏;正常膝關(guān)節(jié)的運動學(xué)特性[J];國外醫(yī)學(xué)(骨科學(xué)分冊);2002年03期

6 胡文川;裘祖榮;張國雄;;基于線結(jié)構(gòu)光的大尺寸空間角度檢測算法設(shè)計與實現(xiàn)[J];光電子.激光;2013年02期

7 陳為昊;;基于光學(xué)的人體運動捕捉系統(tǒng)[J];福建電腦;2013年07期

8 王新亭;張建國;張峻霞;;基于普通攝像測量系統(tǒng)的人體上肢運動分析[J];計量與測試技術(shù);2006年06期

9 吳環(huán)成;關(guān)節(jié)的近側(cè)環(huán)節(jié)及其運動[J];解剖學(xué)雜志;2005年01期

10 吳環(huán)成,胡燕;關(guān)節(jié)近側(cè)環(huán)節(jié)運動的描述[J];解剖學(xué)雜志;2005年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉卉;;三維攝影(攝像)解析中人體關(guān)節(jié)角度計算方法[A];第十屆全國運動生物力學(xué)學(xué)術(shù)交流大會論文匯編[C];2002年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 程文濤;關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量機(jī)標(biāo)定技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2011年

2 廖斌;基于特征點的圖像配準(zhǔn)技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

3 朱忠林;膝關(guān)節(jié)三維運動測量方法與應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 吳翔;人體位姿跟蹤算法研究及應(yīng)用[D];武漢理工大學(xué);2011年

2 張旋;高配準(zhǔn)率快速圖像配準(zhǔn)算法研究[D];重慶大學(xué);2011年

3 郭玉;新型人體運動位姿測量系統(tǒng)[D];上海交通大學(xué);2012年

4 秦偉;新型人體運動測量系統(tǒng)測量空間與精度研究[D];上海交通大學(xué);2013年

，

本文編號：754669