智能假肢論文

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1、深圳大學(xué)考試答題紙（以論文、報(bào)告等形式考核專用）二O一二?二O一三學(xué)年度第一學(xué)期課程編號(hào)23220202生物醫(yī)學(xué)工程概論主講教師汪天富等學(xué)號(hào)2011200027姓名張遠(yuǎn)遠(yuǎn)專業(yè)年級(jí)臨床一班教師評(píng)語(yǔ):查閱文獻(xiàn)，論述生物I矢學(xué)工程某一項(xiàng)新技術(shù)在臨床更學(xué)應(yīng)用的研究進(jìn)展，并在題目：此基礎(chǔ)上說(shuō)明生物醫(yī)學(xué)工程對(duì)臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展的作用，列出主要參考文獻(xiàn)（近5年）。智能假肢的研究與發(fā)展摘要：初步介紹假肢在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展史，重點(diǎn)引出智能假肢目前在臨床應(yīng)用方面的狀況以及發(fā)展前景與科研瓶頸。最后通過(guò)智能假肢這一點(diǎn)闡述生物醫(yī)學(xué)工程對(duì)

2、臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展的作用。背景：全球每年因各種意外事故需截肢的患者有數(shù)百萬(wàn)之多，可其中僅有不到三分之一的人能在手術(shù)后有幸安裝上假肢，但即使裝上了假肢，還會(huì)行動(dòng)不便，患者的生活還是會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。為了讓截肢者安上更舒適的假肢，更好地恢復(fù)生活質(zhì)量，所以智能假肢的研究一直為科學(xué)家們所關(guān)注。正文：假肢，顧名思義，是用于截肢患者為彌補(bǔ)其肢體缺失和代償其喪失功能的人工肢體。它的發(fā)展歷史十分悠久。公元前43000年，首次發(fā)現(xiàn)用原始工具進(jìn)行截肢手術(shù)。而相對(duì)應(yīng)，假肢最早可追溯到一具3000年前（公元前1069/664年）古埃

3、及木乃伊上發(fā)現(xiàn)的人造腳趾。在人類的歷史中，戰(zhàn)爭(zhēng)促進(jìn)科技發(fā)展的原因是使一些科技必須實(shí)現(xiàn)，例如：戰(zhàn)爭(zhēng)所帶來(lái)的直線增長(zhǎng)的截肢患者數(shù)量。于是假肢應(yīng)運(yùn)而生，不斷發(fā)展。從歐洲中世紀(jì)的騎士和爵士用盔甲遮掩傷殘到17世紀(jì)用木材做假肢的接受腔，用金屈制作假肢的膝關(guān)節(jié)；再到公元169（）年，威爾杜因用銅制的骨盆，皮制的腰椎骨以及木制的假實(shí)施了脛骨假肢手術(shù)。終于19世紀(jì)初期的工業(yè)革命與文藝復(fù)興使得假肢制造行業(yè)不再是有技巧的鐵匠和木匠的活，而被人們尊稱為假肢制造者。直到公元1865年，在八國(guó)聯(lián)軍從醫(yī)時(shí)，J.E.Hangar在

4、假肢中安裝了橡膠緩沖器，并發(fā)明了首個(gè)人工假肢。直至加拿大多倫多的桑尼布魯克醫(yī)院在1970年對(duì)于截肢、假肢學(xué)的命名作出了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的鑒定，提出了假肢解剖學(xué)適配和動(dòng)態(tài)、靜態(tài)對(duì)線這兩大假肢裝配的基木理論，使假肢作為一門(mén)學(xué)科有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。相對(duì)而言，我國(guó)康復(fù)工程技術(shù)起步較晚，總體上落后于國(guó)外20多年，而假肢行業(yè)（近代假肢事業(yè)起步于20世紀(jì)40年代）更是如此。日前國(guó)內(nèi)假肢生產(chǎn)技術(shù)僅相當(dāng)于20I比紀(jì)60?80年代的國(guó)際水平，主要以機(jī)械控制為主，材料大多數(shù)采用合金鋼，只有少量是以鈦合金為材料的假肢。盡管冃前我國(guó)假肢事

5、業(yè)發(fā)展很快，可是據(jù)數(shù)據(jù)顯示只能滿足930萬(wàn)有配置假肢等輔助器具需求者的9.5%,尚有90.5%需求者未能如愿。由此可見(jiàn)，中國(guó)的假肢產(chǎn)量亟需增加。2000年，推出了由微機(jī)控制的智能膝關(guān)節(jié)。2000年以后，便推出智能假肢的概念。首先對(duì)假肢一個(gè)初步了解，假肢的動(dòng)力來(lái)源一般上有兩個(gè)，自身力源：用鋼索牽動(dòng)的前臂假肢,體外力源：電動(dòng)、氣動(dòng)；其控制方式兩種：機(jī)械方式、生理信號(hào)控制；用途：裝飾性假肢、功能性假肢；常用材料：金屬材料、工程塑料、皮革、橡膠、石膏等。而智能假肢與普通假肢相比，能夠根據(jù)外界條件變化和工作要求

6、，自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，比普通假肢具有更好的仿生性和適應(yīng)性，又名仿生智能假肢。實(shí)際上，假肢本身就是一種仿生的機(jī)械/機(jī)電產(chǎn)品，冠以仿生是強(qiáng)調(diào)其性能比目前常見(jiàn)假肢更接近于真實(shí)肢體，冠以智能是強(qiáng)調(diào)其具有主動(dòng)適應(yīng)外部條件變化的能力?？偟膩?lái)看，目前假肢仿生和智能水平都還是非常初級(jí)的?，F(xiàn)在止在研究的智能假肢有上肢智能假肢和下肢智能假肢兩大類。前者主要是有假手握物的控制功能。包括防止被握物體滑脫或適應(yīng)物體形狀變化的等。后者主要有膝關(guān)節(jié)擺動(dòng)期力矩控制，非穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)安全鎖緊，以及減少腳觸地時(shí)的沖擊等功能。上肢智能假肢，最主

7、要的是假手一一上肢假肢末端執(zhí)行器，目前市場(chǎng)上大量供應(yīng)的假手手部只有張合一個(gè)口由度，指關(guān)節(jié)也不能活動(dòng)。目前集成度最高的機(jī)器人靈巧手是德國(guó)宇航中心和哈爾濱工業(yè)大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的4個(gè)手指12個(gè)自由度的DLR/HIT靈巧手，其所有機(jī)械和電子零部件都集成在手?；蚴种钢校撿`巧手榮獲2007年歐盟機(jī)器人技術(shù)轉(zhuǎn)化一等獎(jiǎng)。該樣機(jī)體積188mmX86mmX28mm,重量500kg,與正常人手的體積和重量大體相當(dāng)。多指多自由度仿生假手研究的難點(diǎn)在于：（1）如何將多指多自由度機(jī)電系統(tǒng)布置在不大于正常人手的空間內(nèi)，而且重量也不

8、能超過(guò)人手的重量；⑵如何使截肢者能夠簡(jiǎn)單、方便、準(zhǔn)確地操控多個(gè)自由度，充分發(fā)揮多指多自由的作用。下肢智能假肢，最主要的是膝關(guān)節(jié)和踝足。假肢膝關(guān)節(jié)在行走過(guò)程中不僅起到支撐體重的作用，而且英性能對(duì)改善假肢使用者的步態(tài)起著決定性的作用。智能下肢假肢按照關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)方式可以分為外動(dòng)力和無(wú)動(dòng)力兩大類，外動(dòng)力智能下肢假肢膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)是由電機(jī)等外力驅(qū)動(dòng)的，冃前市場(chǎng)上只有POWERKNEE一種產(chǎn)品屈于這種類型,而II還沒(méi)有大范圍推廣應(yīng)用；無(wú)動(dòng)力智能下肢假肢膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)是