本文關(guān)鍵詞：基于LabVIEW的離體脊柱穩(wěn)定性測(cè)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(xué)性質(zhì)一直是臨床醫(yī)生和科研人員的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。對(duì)脊柱的三維運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性進(jìn)行精確、定量的描述，對(duì)于理解脊柱疾病損傷的發(fā)生機(jī)制從而確定合理的治療方法、正確評(píng)估外科手術(shù)和植入器械對(duì)脊柱運(yùn)動(dòng)行為的影響有著極其重要的意義。然而，脊柱作為柔性的負(fù)載體，其運(yùn)動(dòng)方式復(fù)雜多樣，這給脊柱的生物力學(xué)穩(wěn)定性測(cè)量帶來(lái)了不少困難。這也間接導(dǎo)致了以往的測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軟件功能單一等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，，本文研制出了既簡(jiǎn)單又能真實(shí)準(zhǔn)確地反映脊柱在生理狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)的測(cè)試系統(tǒng)，以LabVIEW為開發(fā)工具的軟件系統(tǒng)，能夠測(cè)量脊柱的應(yīng)變、運(yùn)動(dòng)范圍等信息，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。本研究的主要內(nèi)容包括以下兩個(gè)部分： ①設(shè)計(jì)一套由傳感器、特制夾具、材料試驗(yàn)機(jī)、單片機(jī)等構(gòu)成的脊柱應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠模擬脊柱側(cè)彎、前屈、后伸、軸向壓縮等方向的運(yùn)動(dòng)，記錄載荷、位移、應(yīng)變等信息�；贚abVIEW平臺(tái)開發(fā)的數(shù)據(jù)采集模塊用于控制數(shù)據(jù)采集過(guò)程，數(shù)據(jù)綜合模塊用于整合傳感器所測(cè)的應(yīng)變信號(hào)和試驗(yàn)機(jī)記錄的載荷、位移數(shù)據(jù)，分析顯示模塊對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得直接反映脊柱穩(wěn)定性的應(yīng)變、剛度等特征參數(shù)。利用該系統(tǒng)對(duì)5具人體脊柱標(biāo)本T12-L2節(jié)段進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試獲得了準(zhǔn)確、可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)。 ②設(shè)計(jì)一套由圖像采集裝置、特制夾具、材料試驗(yàn)機(jī)、PC機(jī)等構(gòu)成的脊柱運(yùn)動(dòng)范圍（Range of motion，ROM）測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)嵤﹤?cè)彎、前屈、后伸、扭轉(zhuǎn)等方向的加載。實(shí)驗(yàn)前在目標(biāo)椎體中插入標(biāo)記針，利用LabVIEW開發(fā)環(huán)境和圖像處理技術(shù)，提取原始圖像中的感興趣區(qū)域（Region of Interest，ROI）,經(jīng)過(guò)圖像增強(qiáng)、形態(tài)學(xué)運(yùn)算等步驟后，提取標(biāo)記針的角度信息。實(shí)驗(yàn)中使用6具人體T7-T10節(jié)段脊柱標(biāo)本，分別實(shí)施左\右側(cè)彎、前屈、后伸、順\逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)方向的加載，記錄T8、T9椎體上的標(biāo)記針角度信息。最終測(cè)得T8-T9節(jié)段的ROM從1Nm至5Nm表現(xiàn)為逐漸增加，且數(shù)值大小與前人的研究相符。 總之，本文所設(shè)計(jì)的脊柱穩(wěn)定性性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且操作性強(qiáng)，特別是軟件部分界面友好功能齊全，彌補(bǔ)了以往采集和分析數(shù)據(jù)需要多個(gè)開發(fā)系統(tǒng)且操作繁瑣的不足，為脊柱的生物力學(xué)測(cè)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(píng)價(jià)脊柱疾病損傷與手術(shù)方法的可靠工具。
【關(guān)鍵詞】：脊柱 應(yīng)變 運(yùn)動(dòng)范圍 LabVIEW 圖像處理技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：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(yùn)動(dòng)測(cè)量方法研究進(jìn)展10-12
• 1.2.1 測(cè)試模型種類10-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 LabVIEW 在脊柱生物力學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用12-13
• 1.4 本課題的研究目的、內(nèi)容和技術(shù)路線13-15
• 1.4.1 研究目的13
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.4.3 技術(shù)路線14-15
• 2 脊柱的穩(wěn)定性機(jī)制及測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)15-24
• 2.1 脊柱的穩(wěn)定性機(jī)制15-17
• 2.1.1 椎體結(jié)構(gòu)和骨密度15-16
• 2.1.2 椎間盤和椎間關(guān)節(jié)16
• 2.1.3 椎小關(guān)節(jié)16
• 2.1.4 韌帶16-17
• 2.1.5 生理曲線17
• 2.2 脊柱的個(gè)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(fù)載歷史18
• 2.3 脊柱的穩(wěn)定性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)18-22
• 2.3.1 相關(guān)概念、術(shù)語(yǔ)和定義18-21
• 2.3.2 測(cè)試過(guò)程要求21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-24
• 3 脊柱的應(yīng)變直接測(cè)量系統(tǒng)24-37
• 3.1 測(cè)量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)24-27
• 3.1.1 應(yīng)變式傳感器24-26
• 3.1.2 配套夾具設(shè)計(jì)26
• 3.1.3 Instron 1011 萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)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(shù)據(jù)采集模塊28-29
• 3.2.3 數(shù)據(jù)綜合與分析顯示模塊29-32
• 3.3 生物力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)32-35
• 3.3.1 標(biāo)本制備32
• 3.3.2 生物力學(xué)測(cè)試32-33
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果33-35
• 3.3.4 討論35
• 3.4 本章小結(jié)35-37
• 4 基于圖像處理技術(shù)的脊柱運(yùn)功范圍測(cè)量系統(tǒng)37-52
• 4.1 基于 LabVIEW 的圖像處理技術(shù)37-43
• 4.1.1 圖像點(diǎn)運(yùn)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(xué)圖像處理41-43
• 4.2 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成43-45
• 4.2.1 MTS 858 材料試驗(yàn)機(jī)43-44
• 4.2.2 配套夾具設(shè)計(jì)44-45
• 4.2.3 圖像采集裝置45
• 4.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)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(qiáng)46-47
• 4.3.3 標(biāo)記針角度判定47-48
• 4.4 精度測(cè)量48
• 4.5 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果48-51
• 4.5.1 標(biāo)本制備48-49
• 4.5.2 生物力學(xué)測(cè)試49
• 4.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果49-50
• 4.5.4 討論50-51
• 4.6 本章小結(jié)51-52
• 5 總結(jié)與展望52-54
• 5.1 結(jié)論52-53
• 5.2 后續(xù)工作展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 附錄59

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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4 曾山;陸堯勝;王思華;劉海燕;張茂俊;代軍弟;宋立國(guó);;基于聲卡聲音信號(hào)分析儀的設(shè)計(jì)[J];醫(yī)療設(shè)備信息;2007年01期

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7 寧?kù)?李U

本文編號(hào)：402504