樊瑜波, 蒲放, 蒋文涛, 张明, 郑永平[1]2002年在《下肢假肢接受腔生物力学评价及CAE技术研究》文中认为接受腔设计的合理性将直接决定假肢使用的方便性和舒适程度,但目前其设计仍依赖于设计者的个人经验与技巧。有限元方法已被证明可用于对残肢/接受腔应力分布的估计,但其建模、分析过程复杂,这方面工作只局限于基础研究而非临床。
蒲放[2]2001年在《下肢假肢接受腔生物力学评价及CAE技术研究》文中研究说明接受腔设计的合理性将直接决定假肢使用的方便性和舒适程度，但目前其设计仍依赖于设计者的个人经验与技巧。有限元方法已被证明可用于对残肢／接受腔应力分布的估计，但目前其建模、分析过程复杂，这方面的工作只局限于基础研究而非临床。 本文将有限元方法与现有的假肢接受腔设计CAD／CAM系统相结合，开展了面向临床应用的接受腔生物力学性能评价研究。研究内容包括：3D仿真显示与信息交互、有限元分析和假肢病员档案数据库技术等。 在3D仿真显示与信息交互部分，应用基于OpenGL的显示技术，实现了读取当前主要的假肢接受腔设计专用CAD／CAM系统的数据文件并进行3D拟实仿真显示，同时建立了符合假肢矫形师设计习惯的信息交互方法，并支持软组织厚度和模量的可视化在体测量。 在有限元应力分析部分，本文建立了专门针对膝下假肢的有限元建模方法，包括自动骨定位和自动网格划分，建模时对前人的模型做了优化，考虑了骨和软组织材料的影响，同时也满足了临床使用的快捷、方便的要求。 本文还构建了病员档案数据库作为评价系统的软件平台，采用ADO数据访问技术，数据浏览采用网页形式，其查询统计功能将有助于病例分析和评价准则的建立。 本文工作为世界上第一个可直接应用于临床的接受腔评价系统的建立做出了重要贡献，该系统可提供假肢接受腔设计的定量化依据，其应用将改变传统的接受腔设计流程、提高设计效率，同时也可作为研究者们进行参数分析的平台，具有重要的学术意义和应用价值。
石琦霞[3]2014年在《面向大批量定制的人体假肢接受腔的数字化设计方法研究》文中提出大批量定制已经成为21世纪的一种主流生产模式。大批量定制的关键是通过充分挖掘和识别企业中已有产品几何、结构、功能等存在的相似性，采用全局性原理，在保证不减少产品外部多样性的同时，利用标准化、模块化和系列化等方法减少零部件的内部多样化，减少产品重复设计。本文将面向大批量定制的开发设计技术引入到人体假肢接受腔的设计中，通过研究不同人体下肢之间存在的相似性和差异性，提出了基于模块化的接受腔设计体系与方法，并通过分析叁维扫描数据得到建模所需的特征点，在此基础上建立了假肢接受腔主结构及其主模型，通过变型设计和配置设计实现了假肢接受腔的数字化设计。论文主要研究内容如下：第一章主要阐述了论文课题的研究背景，介绍了人体假肢接受腔的概念、分类及其国内外研究现状，并介绍了论文的主要研究内容与论文框架。第二章提出了接受腔数字化设计体系结构，并介绍了大批量定制的基本原理、模块化技术、配置及变型设计技术和数字化技术的主要内容。第叁章介绍了各种数据采集方法以及数据处理方法，提出了采用射线与叁角网格求交的方法提取假肢接受腔扫描数据的特征点。第四章分析了假肢接受腔的模块化设计及配置变型设计，主要研究了假肢接受腔的模块划分，并利用公理化设计原理说明了各模块之间的解耦性和独立性。在此基础上建立了假肢接受腔的主结构及组成它的模块主模型，进而研究了假肢接受腔的变型设计和配置设计方法。第五章以Visual studio2010（C++）为开发工具对SolidWorks进行定制开发，完成假肢接受腔的配置及变型设计。集成系统包括接受腔主模型管理模块、配置设计模块及系统管理模块。第六章对论文的研究工作进行了总结与展望。
刘展[4]2003年在《内骨架式一体化小腿假肢的叁维有限元模型及参数分析》文中提出一体化假肢是以高分子聚合物为材料从接受腔到假腿一体成型的新型下肢假肢，比传统型假肢更经济、美观、轻便，具有较大的研究价值。但目前一体化假肢还只是一个概念，尚未批量应用于临床。最近，一些学者和机构开始致力于一体化假肢的研发，主要是针对制造和材料方面，尚未涉及对一体化假肢的应力分析。由于一体化假肢与传统型假肢在结构上的差异，因此有必要对其进行应力分析。 本文建立了一系列一体化小腿假肢的叁维模型，通过有限元计算得到这些模型的应力分布，并进行了参数分析。具体研究包括： 基于一实验用一体化小腿假肢的真实几何构形，建立了均匀壁面厚度3mm的叁维有限元模型，并考虑残端软组织和骨，施加与Heel Off步态时相对应的载荷，通过有限元计算得到其应力分布，作为参数分析的根据。 在以上模型的基础上，加大壁面厚度建立了叁个不同壁面厚度的一体化小腿假肢的叁维有限元模型，这些模型的材料属性、软组织形状、骨的定位和载荷都与以上模型相同，通过有限元计算分析壁面厚度对模型应力分布的影响。 给模型赋予不同的材料特性，如聚丙烯均聚物、20％玻璃纤维加固的聚丙烯、丙烯酸树脂、聚丙烯和聚乙烯的共聚物，在其它条件不变的情况下，通过有限元计算比较各材料假肢的应力分布。 为模型分别施加与Heel Strike、Foot Flat、Mid-Stance、Heel Off和Toe Off五个典型步态时相相对应的载荷，通过有限元计算分析一体化假肢在各时相应 摘要力分布的特点。 计算了以上各模型的转动惯量，分析质量分布对转动惯量的影响，从而从运动控制方面反馈一体化假肢设计的合理性。 基于一体化假肢接受腔的形状建立传统型假肢的模型，分析接受腔和残端的应力分布，并与一体化假肢的计算结果进行比较，讨沦一体化假肢在应力缓冲方面的作用。 本文的研究工作是首次对一体化假肢进行的叁维有限元应力分析，为一体化假肢设计的CAE系统提供了理论依据。本文首次对一体化假肢设计的重要指标—壁面厚度进行了参数分析，并首次将转动惯量引入假肢领域，作为一体化假肢优化设计的参数，具有一定的学术意义和应用价值。
展茂利[5]2016年在《减小皮肤/假肢摩擦过程中损伤能量的研究》文中指出残肢患者穿戴假肢时,皮肤／假肢接触界面存在摩擦力和预紧力。摩擦力过小,预紧效果差,接受腔容易产生松动甚至滑脱,皮肤/假肢接触界面产生的滑移运动会对皮肤造成严重的损伤。摩擦力过大,预紧力增大,对患者残肢皮肤的皮下组织及血液循环造成阻碍,残肢皮肤会出现血液循环不畅,皮肤肿胀甚至坏死,进而对患者残肢造成二次伤害。目前,研究人员无法对皮肤/假肢接触界面的摩擦力和预紧力进行定量分析,大部分只是凭借经验,缺乏科学依据,并且反复穿戴会给患者带来很大痛苦。缺少为残肢患者制定科学康复计划的重要理论依据和方法。本文对残肢患者正常行走时的状态进行实验模拟,利用拉伸力学试验机以及UMT-Ⅱ多功能摩擦磨损试验机,并结合自主研发的多功能数据采集分析测试系统,对不同预紧力作用下假肢材料的摩擦行为进行了试验研究,揭示了皮肤/假肢接受腔接触界面的能量损耗变化规律以及摩擦系数的变化规律。并对不同假肢内衬材料作用后的实验结果进行了对比分析,提出残肢患者适合穿戴假肢的摩擦力力值范围以及接受腔的表面结构。得到的主要结论如下：1.皮肤/假肢接受腔接触界面往复摩擦运动中,摩擦系数随着摩擦力的增大而增大；摩擦力介于15 N-20 N之间时,摩擦系数达到最大值,之后逐渐减小。基于数据曲线的对比分析,摩擦力介于15 N-20 N之间时,预紧效果最好,得到摩擦力与预紧力的最佳适配性。2.皮肤/假肢接受腔接触界面的能量损耗随着摩擦力的增大而增大,摩擦力介于15N-20 N之间时,能量损耗以及皮肤表面温度的变化趋于稳定状态；基于摩擦系数变化规律,15 N-20N是比较适合的摩擦力力值范围。随着摩擦力增大,接触界面的能量损耗以及皮肤温度急剧增大,此时的摩擦力对皮肤造成严重损伤,在残肢患者康复训练中应该避免。3.对比分析两种不同材料的表面结构和粗糙度,并与能量损耗和摩擦系数变化形成的映射关系中表明,表面结构分布均匀的材料预紧效果较好,更利于皮肤／假肢接受腔摩擦损伤能量的降低。最终试验结果对于假肢接受腔材料生产工艺的改进提供了有力的数据支持和帮助。
参考文献：
[1]. 下肢假肢接受腔生物力学评价及CAE技术研究[C]. 樊瑜波, 蒲放, 蒋文涛, 张明, 郑永平. 加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策（下册）. 2002
[2]. 下肢假肢接受腔生物力学评价及CAE技术研究[D]. 蒲放. 四川大学. 2001
[3]. 面向大批量定制的人体假肢接受腔的数字化设计方法研究[D]. 石琦霞. 浙江理工大学. 2014
[4]. 内骨架式一体化小腿假肢的叁维有限元模型及参数分析[D]. 刘展. 四川大学. 2003
[5]. 减小皮肤/假肢摩擦过程中损伤能量的研究[D]. 展茂利. 西南交通大学. 2016