本文關鍵詞：基于LabVIEW的離體脊柱穩(wěn)定性測量系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：脊柱具有支撐和承受載荷的作用，它的生物力學性質一直是臨床醫(yī)生和科研人員的一項重要研究內容。對脊柱的三維運動穩(wěn)定性進行精確、定量的描述，對于理解脊柱疾病損傷的發(fā)生機制從而確定合理的治療方法、正確評估外科手術和植入器械對脊柱運動行為的影響有著極其重要的意義。然而，脊柱作為柔性的負載體，其運動方式復雜多樣，這給脊柱的生物力學穩(wěn)定性測量帶來了不少困難。這也間接導致了以往的測量系統(tǒng)結構復雜、軟件功能單一等問題。針對這些問題，，本文研制出了既簡單又能真實準確地反映脊柱在生理狀態(tài)下運動的測試系統(tǒng)，以LabVIEW為開發(fā)工具的軟件系統(tǒng)，能夠測量脊柱的應變、運動范圍等信息，最后通過實驗對系統(tǒng)的有效性進行驗證。本研究的主要內容包括以下兩個部分： ①設計一套由傳感器、特制夾具、材料試驗機、單片機等構成的脊柱應變測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠模擬脊柱側彎、前屈、后伸、軸向壓縮等方向的運動，記錄載荷、位移、應變等信息。基于LabVIEW平臺開發(fā)的數據采集模塊用于控制數據采集過程，數據綜合模塊用于整合傳感器所測的應變信號和試驗機記錄的載荷、位移數據，分析顯示模塊對這些數據進行分析，獲得直接反映脊柱穩(wěn)定性的應變、剛度等特征參數。利用該系統(tǒng)對5具人體脊柱標本T12-L2節(jié)段進行穩(wěn)定性測試獲得了準確、可靠的測量數據。 ②設計一套由圖像采集裝置、特制夾具、材料試驗機、PC機等構成的脊柱運動范圍（Range of motion，ROM）測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠實施側彎、前屈、后伸、扭轉等方向的加載。實驗前在目標椎體中插入標記針，利用LabVIEW開發(fā)環(huán)境和圖像處理技術，提取原始圖像中的感興趣區(qū)域（Region of Interest，ROI）,經過圖像增強、形態(tài)學運算等步驟后，提取標記針的角度信息。實驗中使用6具人體T7-T10節(jié)段脊柱標本，分別實施左\右側彎、前屈、后伸、順\逆時針扭轉方向的加載，記錄T8、T9椎體上的標記針角度信息。最終測得T8-T9節(jié)段的ROM從1Nm至5Nm表現為逐漸增加，且數值大小與前人的研究相符。 總之，本文所設計的脊柱穩(wěn)定性性質測量系統(tǒng)，結構簡單且操作性強，特別是軟件部分界面友好功能齊全，彌補了以往采集和分析數據需要多個開發(fā)系統(tǒng)且操作繁瑣的不足，為脊柱的生物力學測量提供了新的方法。這些系統(tǒng)為骨科醫(yī)生及研究人員提供評價脊柱疾病損傷與手術方法的可靠工具。
【關鍵詞】：脊柱 應變 運動范圍 LabVIEW 圖像處理技術
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R318.01
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 人體脊柱的運動測量方法研究進展10-12
• 1.2.1 測試模型種類10-11
• 1.2.2 國內外研究現狀11-12
• 1.3 LabVIEW 在脊柱生物力學測量中的應用12-13
• 1.4 本課題的研究目的、內容和技術路線13-15
• 1.4.1 研究目的13
• 1.4.2 研究內容13-14
• 1.4.3 技術路線14-15
• 2 脊柱的穩(wěn)定性機制及測量標準15-24
• 2.1 脊柱的穩(wěn)定性機制15-17
• 2.1.1 椎體結構和骨密度15-16
• 2.1.2 椎間盤和椎間關節(jié)16
• 2.1.3 椎小關節(jié)16
• 2.1.4 韌帶16-17
• 2.1.5 生理曲線17
• 2.2 脊柱的個體差異性17-18
• 2.2.1 遺傳因素17-18
• 2.2.2 年齡18
• 2.2.3 負載歷史18
• 2.3 脊柱的穩(wěn)定性測試標準18-22
• 2.3.1 相關概念、術語和定義18-21
• 2.3.2 測試過程要求21-22
• 2.4 本章小結22-24
• 3 脊柱的應變直接測量系統(tǒng)24-37
• 3.1 測量系統(tǒng)的硬件設計24-27
• 3.1.1 應變式傳感器24-26
• 3.1.2 配套夾具設計26
• 3.1.3 Instron 1011 萬能材料試驗機26-27
• 3.2 軟件部分27-32
• 3.2.1 串口通信模塊27-28
• 3.2.2 數據采集模塊28-29
• 3.2.3 數據綜合與分析顯示模塊29-32
• 3.3 生物力學測試實驗32-35
• 3.3.1 標本制備32
• 3.3.2 生物力學測試32-33
• 3.3.3 實驗結果33-35
• 3.3.4 討論35
• 3.4 本章小結35-37
• 4 基于圖像處理技術的脊柱運功范圍測量系統(tǒng)37-52
• 4.1 基于 LabVIEW 的圖像處理技術37-43
• 4.1.1 圖像點運算37-39
• 4.1.2 圖像二值化39
• 4.1.3 直方圖變換39-40
• 4.1.4 圖像二維卷積40-41
• 4.1.5 圖像濾波41
• 4.1.6 形態(tài)學圖像處理41-43
• 4.2 系統(tǒng)的硬件構成43-45
• 4.2.1 MTS 858 材料試驗機43-44
• 4.2.2 配套夾具設計44-45
• 4.2.3 圖像采集裝置45
• 4.3 系統(tǒng)的軟件設計45-48
• 4.3.1 提取感興趣區(qū)域45-46
• 4.3.2 感興趣區(qū)域圖像增強46-47
• 4.3.3 標記針角度判定47-48
• 4.4 精度測量48
• 4.5 實驗及結果48-51
• 4.5.1 標本制備48-49
• 4.5.2 生物力學測試49
• 4.5.3 實驗結果49-50
• 4.5.4 討論50-51
• 4.6 本章小結51-52
• 5 總結與展望52-54
• 5.1 結論52-53
• 5.2 后續(xù)工作展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-59
• 附錄59

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中國期刊全文數據庫 前10條

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7 寧歆;李U

本文編號：402504