膝關節(jié)的發(fā)病率是全身所有關節(jié)中最高的,很多膝部急、慢性損傷疾病均伴隨著膝積液的出現(xiàn),這些疾病嚴重影響患者的生活質(zhì)量,因此實現(xiàn)膝關節(jié)早期疾病的預測,有助于疾病的診斷和治療。生物阻抗膝關節(jié)積液檢測,基于人體生理結構、病理狀況與組織器官的電學特性具有高度相關性的原理,通過置于人體膝關節(jié)外表面的電極注入微小電流,檢測阻抗信號,獲取膝關節(jié)積液水腫時相關的生物醫(yī)學信息。本文針對膝關節(jié)生物阻抗檢測的關鍵問題開展研究,構建了一個膝關節(jié)近似人體模型,設計了膝關節(jié)阻抗檢測方法,并提出了一種膝關節(jié)積液嚴重程度分級算法。首先,研究了膝關節(jié)積液的發(fā)病機制和常見的引發(fā)積液的膝關節(jié)疾病,根據(jù)生物阻抗檢測技術的工作原理和健康人體組織的電學參數(shù),設計仿真和實驗檢測系統(tǒng)的相關參數(shù)。其次,依據(jù)膝關節(jié)解剖結構,利用人體下肢CT圖片,對仿真模型中所需構建部位進行選取、分割等操作,構建了膝關節(jié)近似人體仿真模型。根據(jù)電磁場計算原理,模擬了不同積液狀況時膝關節(jié)阻抗的變化過程。仿真結果表明了積液嚴重程度不同和積液位置不同時的電勢分布狀態(tài),積液增多后各組織結構的區(qū)域邊界逐漸模糊,隨著積液產(chǎn)生區(qū)域的移動,低電勢區(qū)域也會隨之發(fā)生移動。設計了... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

膝關節(jié)股骨結構

8第2章生物阻抗法膝關節(jié)積液檢測原理2.1膝關節(jié)解剖結構膝關節(jié)承受著較大的應力，具有穩(wěn)定性和靈活性。在解剖學中[38]，膝關節(jié)主要由股骨遠端內(nèi)外側髁，脛骨近端內(nèi)外側髁，腓骨小頭，髕骨，關節(jié)囊，滑膜，半月板，韌帶及肌肉等組成。如圖2.1所示，參與組成的股骨遠端有內(nèi)外兩個髁，兩髁的前、后面及下面為光滑關節(jié)面。介于內(nèi)外兩髁后面之間有一深窩，稱為髁間窩，髁間窩為十字韌帶形成一個通道。臨床上，髁間窩常因關節(jié)退變、骨質(zhì)增生而形成狹窄，使得交叉韌帶受傷，膝關節(jié)內(nèi)部產(chǎn)生積液，引發(fā)膝痛，日�；顒訃乐厥芟蕖Ｓ捎诠晒堑淖饔�，可以避免膝關節(jié)的過度拉伸和折疊。圖2.1膝關節(jié)股骨結構Fig.2.1Femurstructureofthekneejoint參與構成膝關節(jié)的脛骨近端如圖2.2所示，其兩側向內(nèi)外突出，分別稱為內(nèi)側髁與外側髁，脛骨內(nèi)外兩髁的松質(zhì)多，密質(zhì)少，膝關節(jié)內(nèi)的骨折多發(fā)生于此，臨床常見于脛骨平臺骨折。當膝關節(jié)被強制向外過度延伸，和向內(nèi)過度收縮時，就會造成壓縮性骨折或撕裂性損傷。這種損傷發(fā)生后，膝關節(jié)伴明顯外傷、關節(jié)腫脹、變形等癥狀。股骨的尖端關節(jié)表面和脛骨凹陷的關節(jié)表面彼此契合，因此膝關節(jié)可以進行伸展和屈曲。圖2.2膝關節(jié)脛骨結構Fig.2.2Tibiastructureofthekneejoint沈陽工業(yè)大學碩士學位論文

第2章生物阻抗法膝關節(jié)積液檢測原理9髕骨整體呈現(xiàn)出三角形扁平狀，其結構如圖2.3所示，處于膝關節(jié)的股四頭肌肌腱之中，因其位于身體淺層，易在碰撞或打擊等狀況下發(fā)生髕骨骨折。髕骨關節(jié)面被軟骨覆蓋，覆蓋的軟骨可以分散髕骨所承受的強大關節(jié)壓力，當人體劇烈運動，膝關節(jié)過度屈伸時，髕骨位置可能產(chǎn)生異常，增加軟骨的摩擦，使其發(fā)生變性，引發(fā)髕股軟骨軟化癥。腓骨只有上端參與膝關節(jié)構成，稱這部分為腓骨小頭，其關節(jié)面和脛骨外側關節(jié)面相契合，可對膝關節(jié)起輔助、支持作用。腓骨小頭上端向上突起，稱腓骨莖突。腓骨小頭內(nèi)部的松質(zhì)比較多，較易發(fā)生骨折。股骨，脛骨，腓骨以及髕骨是支撐膝關節(jié)的重要生理結構，并且在遭受碰撞等其它外在因素而造成損傷時，多會引發(fā)膝關節(jié)產(chǎn)生積液，本文三維模型的重建中骨骼將作為重要的組成部分。圖2.3膝關節(jié)髕骨結構Fig.2.3Metatarsalstructureofthekneejoint膝關節(jié)之所以能在保持關節(jié)穩(wěn)定性的同時又活動自由，是由于各部分韌帶，多種關節(jié)囊以及關節(jié)附近附著的肌腱的共同作用。各部分韌帶的主要作用為從不同角度對膝關節(jié)進行加固增加其穩(wěn)定性，同時也防止膝關節(jié)在運動過程種發(fā)生過度屈伸的情況。除韌帶外，脛股關節(jié)中間內(nèi)側和外側的兩塊半月板也對關節(jié)的穩(wěn)定性起到了增強的作用。本文主要進行生物電磁學研究，不涉及生物力學知識，因此對于韌帶和半月板的仿真不作為研究內(nèi)容。膝關節(jié)附近的肌群可按照功能作用分為屈肌群和伸肌群兩種，具體結構如圖2.4所示。其中屈肌群包括腓腸肌，半膜肌，半腱肌，股二頭肌，腘肌，股薄肌，縫匠肌等。屈肌群的功能主要為近固定時（定點相對固定），使膝關節(jié)發(fā)生彎曲和外旋，伸直髖關節(jié)。遠固定時（動點相對固定），肌肉發(fā)生收縮，使大腿在膝關節(jié)處發(fā)生彎曲，當小?

【參考文獻】：
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本文編號：3437676