膝關(guān)節(jié)模擬試驗機(jī)課件

膝關(guān)節(jié)模擬實驗機(jī)的研發(fā)

顏博蒙太因華佗生物力學(xué)實驗室

2006年10月

研制目的目前國內(nèi)尚無模擬膝關(guān)節(jié)運動的相關(guān)機(jī)器及相近的設(shè)備.更好的模擬膝關(guān)節(jié)的運動以便進(jìn)行膝關(guān)節(jié)運動的研究優(yōu)化膝關(guān)節(jié)假體設(shè)計進(jìn)行膝關(guān)節(jié)的磨損與疲勞的研究。膝關(guān)節(jié)的運動正常膝關(guān)節(jié)屈曲時脛骨自動內(nèi)旋20度，伸膝時外旋20度，圖為脛骨旋轉(zhuǎn)時的縱軸。在屈曲過程中，股骨有相對于脛骨的后滾動，直到脛骨ACL變緊和防止股骨發(fā)生過遠(yuǎn)的運動。股骨屈曲20度時的運動主要是滾動，而從屈膝20度到完全屈曲則主要是滑動。膝關(guān)節(jié)的運動膝關(guān)節(jié)錯誤滾動的影響屈曲偏向前軸時（前滾）將減少膝的屈曲度前滾能增加假體的磨損(TKR)膝關(guān)節(jié)屈曲屈曲活動度:

髖伸直時: 120°

髖屈曲時: 140°被動的屈曲: 160° 彎曲是旋轉(zhuǎn)的唯一可能:

在90°屈曲的: 40°外側(cè)/30°內(nèi)側(cè)

在30°彎曲的: 30°外側(cè)2.膝關(guān)節(jié)模擬實驗機(jī)的運動方式三性能參數(shù)：1.外形尺寸（長X寬X高）1930X600X15202.運動次數(shù)≈70rpm3.屈曲角度0-90°4.脛骨平臺位移距離5mm5.脛骨平臺內(nèi)旋外旋10°6.載荷60Kg設(shè)計原理

本機(jī)采用電機(jī)作為動力源，經(jīng)過減速機(jī)減速后帶動一個凸輪旋轉(zhuǎn)，在凸輪側(cè)面連接的連桿帶動股骨髁做90度的屈膝運動。凸輪凸輪通過傳動桿帶動脛骨平臺做５mm的等速往復(fù)運動，與股骨髁形成滾動及滑動。設(shè)計原理同時在傳動桿上的一套杠桿機(jī)構(gòu)又帶動脛骨平臺在屈曲時產(chǎn)生10°的內(nèi)旋，伸直時產(chǎn)生10°的外旋運動。

設(shè)計原理傳動機(jī)構(gòu)能產(chǎn)生接近于人體自然行走時膝關(guān)節(jié)的運動狀態(tài)。采用同一個動力源來使用機(jī)械結(jié)構(gòu)同步完成了膝關(guān)節(jié)的屈膝、滾動及滑動、內(nèi)旋及外旋等運動狀態(tài)。機(jī)器特點設(shè)備應(yīng)用-1更直觀地演示膝關(guān)節(jié)運動狀態(tài)演示，讓大家觀察熟悉膝關(guān)節(jié)運動。設(shè)備應(yīng)用-2開展脛骨平臺的磨損實驗。設(shè)備應(yīng)用-3脛骨平臺的設(shè)計：利用標(biāo)準(zhǔn)的股骨髁或接近真人的股骨髁，施加一定的壓力磨削脛骨平臺，形成脛骨平臺窩的形狀，從而指導(dǎo)脛骨平臺的設(shè)計。進(jìn)一步研發(fā)目標(biāo)加大載荷形成多工位增大脛骨平臺前后