现代假肢的技术特点与发展趋势

简略回顾了传统假肢的概况,概述了现代假肢技术的基本特点,并展望了其未来的发展趋势。     

会思考的智能假肢

四肢健全的正常人很难想象到截肢患者的痛苦，为了使后者尽可能地恢复正常的生活，一种会思考的智能假肢应运而生。[编者按]     

假肢踝关节机构的仿生设计

为了扩大假肢踝关节的功能范围,本文对九杆二自由度的连杆踝关节机构进行了研究.这种假肢踝关节除了具有目前国产假肢踝关节的功能以外,还具有以下特点:第一,在不增加辅助动作的情况下,适应截肢者的下蹲动作;第二,将摆动中期的功能长度缩短1.3～1.7cm;第三,适应后跟高度在0～3.5cm 范围内的任意一种鞋.     

现代控制理论在假肢技术中的应用

采用计算机模式识别分析残疾人的肌电动作信号，以获得大脑指挥手动作的各种肌电信号特征，利用模糊控制技术实现肌电假手的控制电路，并制作出能实际应用的控制电路。     

六杆机构在假肢膝关节设计中的应用

验证了六杆机构的瞬心线与股骨髁不同的弯曲半径圆心线轨迹相似,阐述了机械六杆机构膝关节在正常运动中的步态分析,为研制新型膝关节提供了一定的理论设计基础.     

肌电信号控制下肢假肢的机理

阐述了肌电信号用于生物控制的控制原理,并根据其特点把其作为控制下肢假肢的信号源;通过分析下肢的动力学模型,对肌电信号控制下肢假肢的机理进行了分析和研究.     

人体下肢假肢发展概况

介绍了人体下肢假肢技术的发展历史、研究现状、应用情况及未来的发展状况，着重阐述了现代假肢技术的构成及假肢膝关节的控制技术。     

踝关节假肢的机械结构设计

踝关节假肢的研究是当今假肢研究领域的关健技术之一。本文从生物力学、解剖学和生理学角度出发,分析了踝关节在行走过程中的步态运动规律、受力特点和生理功能。此外,基于仿生学原理,设计了踝关节假肢的机械结构,完成了假肢产品开发和生产的前期工作。     

假肢制作中用硬质聚氨酯泡沫塑料的研究

根据假肢制作工艺的要求,对应用于假肢制作的硬质聚氨酯泡沫塑料的配方、工艺条件等进行了研究,其结果表明:当A,B组分质量比为1∶1.45时,压缩50%时压强达50.4kg/cm2,屈服时压强达28.3kg/cm2。使用方便,其耐压、耐温、修型后的表面平整度符合真空成型工艺要求。     

一体化小腿假肢对线角度优化设计

在一体化小腿假肢设计阶段,必须确定接受腔和腿管之间的正常对线角度。该文以矢状面和额状面2个对线角为设计变量,以异常对线下3个下肢生物力学特性参数与正常对线下相应取值偏差最小为优化目标,建立了优化计算模型。根据步态实验数据和小腿三维动力学模型,采用二次插值法,计算并获得了最优对线角。矢状面有0.32°屈膝角,额状面有2.85°内收角,与实验测量值基本一致。该算法可以用于一体化假肢的数字化设计和传统组件式假肢对线准则的制订。     

一体化小腿假肢对线角度优化设计

在一体化小腿假肢设计阶段,必须确定接受腔和腿管之间的正常对线角度。该文以矢状面和额状面两个对线角为设计变量,以异常对线下3个下肢生物力学特性参数与正常对线下相应取值偏差最小为优化目标,建立了优化计算模型。根据步态实验数据和小腿三维动力学模型,采用二次插值法,计算并获得了最优对线角。矢状面有0.32°屈膝角,额状面有2.85°内收角,与实验测量值基本一致。该算法可以用于一体化假肢的数字化设计和传统组件式假肢对线准则的制定。     

动态载荷对小腿截肢患者残端压力的影响

接受腔/残肢界面压力分布特征是假肢优化设计的基础,传统的有限元模型只限于静态分析,不符合实际情况。该文基于患者行走过程的运动学和动力学特性,建立三维非线性有限元模型,研究动态载荷对界面压力的影响。结果表明:界面压力主要分布在髌韧带、胫骨内外侧和窝区;一个平地正常速度行走的步态周期内,残肢界面的最大平均正压力是单腿站立状态下的1.15倍,是双腿站立状态下的1.73倍。动态载荷使残肢和接受腔之间的界面压力增大,行走过程的动态影响不能忽略。     

对线对小腿截肢患者残侧下肢生物力学特性的影响

为定量研究假肢对线对小腿截肢患者行走过程中残侧下肢生物力学特性的综合影响,建立了考虑对线设置的三维刚体动力学模型,并结合步态实验,得到了膝关节力矩、步态时相对称性和残端界面压力等参数。结果表明:异常对线主要影响残侧膝关节力矩和步态时相对称性,对残端压力影响较小;腿管近端适配器的调整在对线设置中的作用较远端适配器明显;因为患者的自身调节作用,假肢正常对线要实现患者下肢生物力学性能的总体最优而非单项最优。     

对线对小腿截肢患者残侧下肢生物力学特性的影响

为定量研究假肢对线对小腿截肢患者行走过程中残侧下肢生物力学特性的综合影响,建立了考虑对线设置的三维刚体动力学模型,并结合步态实验,得到膝关节力矩、步态时相对称性和残端界面压力等参数。结果表明:异常对线主要影响残侧膝关节力矩和步态时相对称性,对残端压力影响较小;腿管近端适配器的调整在对线设置中的作用较远端适配器明显;由于患者的自身调节作用,假肢正常对线要实现患者下肢生物力学性能的总体最优而非单项最优。     

面向假肢的场景动画稳态视觉诱发脑控方法

针对现有脑控假肢技术的控制精度低、稳定性差的问题,基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)的产生机理,提出一种由场景动画稳态视觉诱发的脑控新范式。该范式以正常人或残疾人的生活场景为刺激源蓝本,根据智能假肢的控制目标,在将生活场景分解为对应的独立刺激场景图、且对其进行灰度标准化处理后,采用方波调制模式对一组对比鲜明的黑白反转色图片进行视觉刺激,由此诱发出一种基于场景动画的SSVEP;进而,通过对场景动画的SSVEP神经传导过程进行数学建模与仿真,建立了一种基于典型相关分析(CCA)的脑电信号处理方法。在专用于场景动画SSVEP的智能假肢脑控平台上进行实验,系统的平均正确率为91.41%,平均信息传输率为15.32bit/min,其最高平均识别率达到了98.44%。实验结果表明:该方法可将正常人生活场景图与传统稳态视觉诱发方法进行结合,不仅能够提高假肢动作的平均识别精度和信息传输率,而且具备可降低使用者视觉疲劳的作用。     

带有磁流变阻尼器J型假肢阻尼特性分析

为缓解假肢佩戴者在运动过程中产生的冲击力,建立可压缩的倒立摆模型的运动微分方程,对磁流变阻尼器的粘滞性阻尼系数进行理论计算,并对三种不同运动状态下装有磁流变阻尼器和装有软硅橡胶的J型假肢进行模拟仿真,得到磁流变阻尼器在运动过程中的缓冲减振效果要比软硅橡胶更好,可为阻尼缓冲型运动假肢的研制提供参考.     

Terrain Identification for Prosthetic Knees Based on Electromyographic Signal Features

Introduction Biomechanical analyses have shown that knee mo- ments vary considerably while walking on different terrain types[1,2]. Humans naturally adjust their mo- ments through visual or tactile feedback. The same ca- pability in a transfemoral prosthe…     

神经假肢手的感知反馈重建技术及应用

 重建假肢手的感知反馈功能是当前神经康复工程的重大挑战之一。从触觉感知的神经基础、重建技术分类及其应用等方面，综述了神经假肢手人机交互技术的进展。功能性电刺激是常用的神经调控技术，可用于刺激大脑皮层、外周神经及皮肤感受器等，达到重建感知功能的目的，并已取得一些重大技术突破和临床应用。基于诱发指感的表面电刺激技术可形成一种非侵入神经接口，结合神经移植再造感知功能，有很好的应用前景。关键词神经假肢手；感知反馈技术；电刺激