摘要：目的:针对假肢接受腔数字化设计中残肢软组织力学特征采集的需求,研究基于力-位移传感技术的软组织力学性能测量方法。方法:将压力和位移传感器并联设计开发软组织刚度测量系统,可实现软组织受力和形变的同步获取,并采用两段式割线法计算表观刚度,针对不同硬度、厚度的硅胶试件,使用力学试验机对本系统进行有效性验证。结果:对硬度15°(Shore A)的试件,本系统测得厚度为5mm、10mm、15mm和20mm的试件的刚度k1和k2分别为(1.788±0.14)N/mm和(4.132±0.21)N/mm、(1.447±0.1)N/mm和(2.966±0.17)N/mm、(1.340±0.14)N/mm和(2.335±0.16)N/mm、(1.306±0.19)N/mm和(2.261±0.19)N/mm,力学试验机获得相应刚度分别为(1.769±0.2)N/mm和(4.132±0.21)N/mm、(1.443±0.13)N/mm和(2.800±0.07)N/mm、(1.385±0.16)N/mm和(2.328±0.1)N/mm、(1.256±0.08)N/mm和(2.097±0.14)N/mm;2种系统测得的刚度k1和k2最大误差分别为3.8%、7.8%,且不存在显著性差异。对硬度25°的试件,除厚度为20mm试件外,2种系统测得试件的刚度k1和k2误差均<8.7%,且不存在显著性差异。结论:基于力-位移传感技术开发的残肢软组织力学性能测量系统与材料力学试验机测量结果有较好的一致性,能满足残肢软组织力学性能测量的需求。

摘要：在主动健康中,生物力学发挥着不可替代的作用。运动通过肌肉和关节活动对人体组织和器官形成力学刺激,促进健康,也可能导致损伤或病变。另外,在辅具设计与评价、康复临床诊疗中都涉及生物力学。主动健康生物力学的发展需要体育和医学的融合,考虑更多动力学、疲劳和力学耦合问题。在将来的研究中,一方面需要借鉴其他生物力学方向的经验,另一方面结合科技发展前沿开拓生物力学新方向。

摘要：目的探究唐氏综合征患儿站立时足部内结构的关节接触力、韧带拉力和力传导模式。方法基于1名唐氏综合征患儿与1名典型健康儿童CT影像学数据,分别建立足部有限元模型,采用静态站立下的足底压力分布实测数据验证模型。模拟站立时足踝受力,以地面反作用力和小腿三头肌肌力作为加载条件,计算分析胫距、距舟和跟骰关节的关节接触压力、弹簧韧带和足底短韧带的拉力,以及跗横关节处的力传导模式。结果足部有限元模型可靠且有效。与健康儿童相比,患儿胫距关节的接触压力更高,距舟关节的接触压力更低;患儿弹簧韧带和足底短韧带的拉力分别是健康儿童的10倍和58倍;患儿跗横关节的关节间力均小于健康儿童。结论唐氏综合征患儿站立时存在异常的胫距关节接触压力、较大的中足韧带拉力及较小的跗横关节传导力。临床康复应充分考虑唐氏综合征患儿足部内结构应力模式的异常变化,为筛选和制定早期康复介入计划和设计个性化矫形鞋垫提供理论支撑。

摘要：康复工程与生物力学具有天然的密切联系,许多康复工程中的核心问题就是生物力学问题。2021年,康复工程生物力学领域的最新进展主要体现在康复设备和辅具拟人化设计的生物力学、人体接触界面的生物力学和人机动态交互的生物力学3个方面。本文结合2021年最新进展,总结康复工程生物力学的研究方法、主要应用和存在的问题,并探讨未来发展方向。

摘要：足踝矫形器是以非手术方法解决足踝问题的穿戴器具,可以有效控制足踝位置及运动,减缓关节负载。概述了足踝问题及相关足踝矫形器分别对人体的生物力学影响,探讨了计算生物力学的功能和在足踝矫形器评估中的初步应用。由于足踝生物力学的复杂性和研究技术的局限性,足踝矫形器的设计目前仍主要依据于经验,产品的治疗或康复效果存在很大争议。随着临床影像学以及测量技术和计算生物力学技术的发展,足踝生物力学研究能够更深入全面提供足踝内部和外部的受力环境,并广泛应用于足踝矫形器的设计和评估中。基于此,辅助以3D打印等先进制造技术,足踝矫形器将实现舒适性和功能性兼备的快速个性化定制,在具有良好的矫正效果的同时,其制造周期和成本将大大降低。

摘要：目的与金属惰性材料相比,生物可吸收材料具有良好的生物相容性,且降解产物参与人体体内代谢,因而在医学中应用越来越广泛。通过生物力学仿真,解决降解实验周期长的不足,更有效地进行可吸收界面螺钉结构优化设计。方法通过有限元软件COMSOL Multiphysics对聚乳酸(PLA)生物可降解控制方程求解,对生物可吸收界面螺钉的降解过程进行模拟。

摘要：目的为解决行走功能障碍患者在穿戴足踝康复外骨骼训练时频发平衡失调、外骨骼结构笨重和步态规划关节单一等问题,需对足踝外骨骼部分零件进行造型设计和结构优化,达到安全平稳、轻量化的设计攻要和便捷智能化的助力需求。方法本文设计的并联式柔索驱动足踝康复外骨骼造型由支撑、控制、动力、执行、评估系统组成,并通过有限元分析来评估造型是否符合安全性要求;其中,支撑系统采用Al6061-T6铝合金材料。考虑到外骨骼的骨架结构部分出现了较多的材料冗余。

摘要：智能科技快速发展,重新塑造康复医学诊疗模式,也提出了许多交叉学科问题,其中生物力学问题在其中尤为突出。助力外骨骼具有广阔的应用前景,踝是关键的助力关节。基于脊髓反射控制步态模型,通过研究人体步行时踝关节对支撑界面(坡度、硬度和光滑度)、助力时机和幅度的生物力学响应,明确踝关节适应机制;通过实验和仿真分析,优化踝关节助力设计方案,通过代谢能耗评价其助力效率;并进一步分析其对髋、膝关节的生物力学影响,评价系统安全性。