【摘 要】
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本文的课题来源于国家自然科学基金“高屈曲人工膝关节的高屈曲稳定性机制研究”,基于双平面运动成像的三维运动测量技术原理,结合人体膝关节运动理论和刚体运动学,搭建出两套同时测量人体膝关节运动测量实验平台,即分别基于X射线立体测量分析技术（RSA）和高速摄影技术来展开人体膝关节运动测量研究。首先本次实验的测试对象是自然人和全膝关节置换术（TKA）后志愿者。在RSA测量技术下,志愿者进行CT扫描重建膝关节
【基金项目】
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国家自然科学基金“高屈曲人工膝关节的高屈曲稳定性机制研究”,项目编号:31370999；
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本文的课题来源于国家自然科学基金“高屈曲人工膝关节的高屈曲稳定性机制研究”,基于双平面运动成像的三维运动测量技术原理,结合人体膝关节运动理论和刚体运动学,搭建出两套同时测量人体膝关节运动测量实验平台,即分别基于X射线立体测量分析技术（RSA）和高速摄影技术来展开人体膝关节运动测量研究。首先本次实验的测试对象是自然人和全膝关节置换术（TKA）后志愿者。在RSA测量技术下,志愿者进行CT扫描重建膝关节的几何模型,在医师的指导下完成下蹲动作,基于膝关节三维模型分别对两台C型臂的二维图像进行2D-3D配准,获得不同屈曲角度下膝关节股骨和胫骨的相对位置关系。同时,用高速摄影技术对志愿者膝关节皮肤表面Marker点在三个动作中的运动捕捉测量。其次研究定义了人体解剖学特征标记点,建立了股骨和胫骨的局部坐标系。在Rhino软件中提取到股骨和胫骨在2D-3D配准时刻下人体解剖学标记点的坐标数据。同时通过MATLAB软件编写程序,处理高速摄影技术获得的人体皮肤表面Marker点的坐标数据,获得每一帧人体解剖学标记点的坐标数据。利用坐标变换原理,通过MATLAB软件编写程序,建立人体膝关节皮肤表面大腿或小腿上Marker点与股骨或胫骨的坐标关系,获得人体膝关节皮肤表面的微动参数,并对得到的参数进行对比分析。结果表明:在正常人完成下蹲运动过程中,膝关节大腿皮肤表面微动ΔX的范围在-4.3-4mm,ΔY范围在-4-4.2mm,ΔZ范围在-5.2-4.7mm;膝关节小腿皮肤表面微动ΔX的范围在-4.8-3.6mm,ΔY范围在-3.6-3.7mm,ΔZ范围在-3.9-3.8mm。本文研究结果可以为人体及其皮肤的运动测量提供方法和相应参数的参考,以便更加精确的评判病人的步态,用以补偿不稳定、疼痛或神经肌肉病变。将会改善对相应运动过程的理解,以及提高临床结果功能评价的能力。
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