隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展,截肢患者對接受腔的舒適度要求日益提高。為了使截肢患者穿戴接受腔更舒適,減小對殘肢的損傷,加速接受腔的制作周期,非常需要改進假肢接受腔設計制作方法。殘肢-接受腔界面生物力學特性的研究不僅會直接影響假肢的適配性,而且也是對接受腔結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計的基礎(chǔ)。本文根據(jù)小腿截肢患者的CT圖像經(jīng)三維重建得到骨骼、軟組織的幾何模型。根據(jù)修型原理進行接受腔的計算機輔助設計。利用有限元分析方法研究站立狀態(tài)下的殘肢-接受腔界面正應力及剪切應力的分布情況,然后根據(jù)有限元結(jié)果反饋指導,對接受腔進行迭代設計,并再次進行評估,最終得到了能較好實現(xiàn)功能傳遞性和安全舒適性的接受腔模型。論文主要內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)將患者殘肢的CT掃描數(shù)據(jù)導入到醫(yī)學圖像處理軟件Mimics進行處理,并經(jīng)過Geomagic、UG三維重建得到殘肢的股骨、脛骨和軟組織的幾何模型。(2)通過使用計算機輔助設計技術(shù),根據(jù)殘肢各個部位的組織結(jié)構(gòu)不同的承受能力作為修型原理對接受腔進行正向建模設計。(3)選用Mooney-Revlin超彈性模型定義軟組織的材料特性,通過有限元分析站立狀態(tài)下的殘肢-接受腔界面正應力及剪切應力的分布情況。使用超彈性材料定義軟組織的材料特性,可以更好地模擬系統(tǒng)的非線性特點以及殘肢接受腔接觸界面的大變形情況,提高了有限元分析結(jié)果的可靠性。(4)根據(jù)有限元結(jié)果反饋指導,對接受腔進行迭代設計,并對再次修型后的接受腔與殘肢界面應力進行分析,得出殘肢表面的應力分布情況與參考文獻的計算結(jié)果基本一致,殘肢軟組織各區(qū)域的應力值均低于疼痛閾值,符合設計標準。最終得到了能較好實現(xiàn)功能傳遞性和安全舒適性的接受腔模型。(5)根據(jù)人體步態(tài)分析結(jié)果,通過有限元分析得到了殘肢-接受腔系統(tǒng)在步態(tài)周期內(nèi)的界面正應力的分布情況及各時相下的變化規(guī)律。本文采用逆正向結(jié)合的建模方法對接受腔進行迭代設計,并根據(jù)有限元結(jié)果進行反饋指導,最終設計好的接受腔模型可以利用3D打印快速制造得到接受腔實體,相對于現(xiàn)有的研究只是通過在有限元軟件中對節(jié)點強制施加位移來實現(xiàn)接受腔的修型,更具有直接的臨床使用價值。建立了小腿假肢接受腔設計及評估系統(tǒng),將數(shù)字化技術(shù)與康復醫(yī)學工程結(jié)合在一起,有效地提髙了假肢接受腔的制作效率和質(zhì)量。
【學位單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TP391.41;R496
【部分圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論1.1 課題研究背景截肢可能是一個人生命中最具創(chuàng)傷性的事件之一。除了活動能力的喪失，截肢者的心理影響和經(jīng)濟損失都是巨大的。當人由于意外事故、暴力行為、嚴重創(chuàng)傷或者各種血管疾病被截肢時，可以通過安裝假肢來恢復外觀和活動能力，提高獨立生活的能力，從而提高截肢患者的生活質(zhì)量，減輕家庭及社會的負擔。安裝假肢的目的是：使用假肢作為完整身體的代償，恢復患者的自尊[1]，使患者能夠正常和獨立的行走（如圖 1-1 所示）。近年來，患者對假肢功能、穿著舒適度、輕便耐用性和外觀的要求越來越嚴格。

內(nèi)蒙古工業(yè)大學碩士學位論文生理條件、病變過程和發(fā)病機制，試圖從從生理學角度殘端和接受腔之間界面應力分布的研究。但截至目前，的解決，壓瘡、深層軟組織損傷、肌肉萎縮等仍在不斷結(jié)構(gòu)和接受腔功能般由懸吊裝置、接受腔、支撐構(gòu)件和假腳 4 個部分組件的結(jié)構(gòu)設計直接影響患者活動能力和外觀的恢復水

c）制作陽型 d）抽真空注塑制作接受腔（2）取型：小腿假肢取型并不是對患者殘肢的簡單復制過程。它的制作原理需假肢懸吊原理、承重原理、運動和力傳遞原理來實現(xiàn)。取型過程如下：在殘肢上記，具體的標記有髕韌帶中點、脛骨殘端、腓骨殘端，給患者殘肢穿上用水浸濕型襪，用石膏繃帶纏繞殘肢，并施加取型手法，使殘肢在一定壓縮量下得到陰模。（3）灌漿修型：將石膏漿倒入石膏陰模內(nèi)，經(jīng)冷卻固化得到石膏陽模。用石膏、砂紙等工具對適合承重區(qū)進行刮削，刮削深度在 2-12mm 不等；而對于壓力敏，則需要進行填補修型，增補厚度控制在最小限度內(nèi)，以防接受腔過松。（4）調(diào)試：根據(jù)修型后的石膏陽模制作接受腔，經(jīng)患者試戴后對患者感覺不舒地方進行修改；（5）塑型：調(diào)試完成后，焊接聚乙烯醇薄膜，套纖維增強材料，灌入丙稀酸樹附在陽模上經(jīng)過抽真空冷卻定型，然后把石膏震碎除掉，打磨接受腔使其圓滑，圖 1- 3 傳統(tǒng)小腿假肢的制作過程Figure 1- 3 The production process of traditional calf prosthesis
【參考文獻】

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本文編號：2838774