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《基于模擬膝關(guān)節(jié)僵直的步行器助行上肢力學(xué)研究》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、中文摘要隨著生物醫(yī)學(xué)工程和康復(fù)醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展,步行器在膝關(guān)節(jié)僵直患者重建站立和行走功能的康復(fù)治療中發(fā)揮著越來越重要的作用。因此,對于康復(fù)行走效果的評估成為亟待解決的研究課題。由于步行器行走過程中的穩(wěn)定性需要依靠上肢力量的調(diào)節(jié)來獲得,所以行走效果評估的前提是清楚了解膝關(guān)節(jié)僵直患者步行器助行過程中的上肢三維力學(xué)狀況,而目前有關(guān)研究尚較少開展。本文即旨在該領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新性探索研究。步行器助行力學(xué)研究包括上肢力學(xué)數(shù)據(jù)提取和力學(xué)模式分析兩部分。本文自行搭建了基于柄反作用矢量(HRV)的步行器測力系統(tǒng)實驗測試平臺;設(shè)計了模擬膝關(guān)節(jié)僵直實驗方案;采集了l5名健康年輕人在模擬不同膝關(guān)節(jié)僵直模式下的步行器
2、助行上肢三維力學(xué)數(shù)據(jù);利用統(tǒng)計學(xué)方法對受試者單位步態(tài)周期內(nèi)的上肢HRV特征參數(shù)進(jìn)行了顯著性差異分析;并分析和討論了不同膝關(guān)節(jié)僵直模式對于上肢力的影響;在此基礎(chǔ)上,還針對不同僵直模式以HRV為特征向量進(jìn)行了基于支持向量機(jī)(SVM)的模式識別研究,進(jìn)一步探討了不同僵直模式之間的HRV特征差異性。本文研究結(jié)果表明:膝關(guān)節(jié)僵直會對患者在步行器助行過程中上肢力學(xué)狀況產(chǎn)生較大的影響;同時也發(fā)現(xiàn),對于單側(cè)膝關(guān)節(jié)僵直患者,在其先邁患側(cè)腿的半個單位步態(tài)周期內(nèi),膝關(guān)節(jié)僵直對其上肢健側(cè)手水平力、健側(cè)手垂直力以及患側(cè)手垂直力產(chǎn)生影響較小;統(tǒng)計學(xué)分析和SVM算法能夠有效地識別不同膝關(guān)節(jié)僵直模式下上肢力學(xué)狀況的特
3、征差異,其中SVM在使用非線性核函數(shù)時較線性核函數(shù)更能有效地提取HRV中的非線性信息。以上研究結(jié)果將有助于康復(fù)行走效果的評估。關(guān)鍵詞:膝關(guān)節(jié)僵直步行器柄反作用矢量(HRⅥ統(tǒng)計學(xué)分析支持向量機(jī)(SVM)ABSTRACTWiththedevelopmentofbiomedicalwalkingaidshavebeenplayingamoreandofthestandingandwalkingfunction.So,engineeringandrehabilitationmedicine,moresignificantroleinthereconstructiontheevaluationo
4、fthewalkingeffecthasbeenahotproblemwhichisneededtobeinvestigatedimmediately.Atpresent,therearefewresearchesaboutthesituationoftheupperextremityforceduringtheassistivewalkingwhichcanprovideapracticalmeaningforthisresearch.Theresearchofupperextremityforceduringtheassistivewalkingincludestwoparts:t
5、hecollectionoftheforcedataandtheresearchofforcemode.ThisthesisiSbasedonakneeiointstiffnesssimulationexperimentinwhichweutilizeaspecial—designedwalkerdynamometersystemwhichisdesignedbyourselvesasthetestingflat.Throughamulti-channelstraingaugebridgenetworkinstrumentedonthewalkerframe,wecollecttheH
6、RVdataof15healthyyouthsinfourdifferentstiffnessmodes.Andinthisresearch,asignificantdifferenceanalysisofHRVcharacteristicparameterswascarriedoutbyusingthestatisticalanalysismethod.Thediscussionsandanalysisweremadeabouttheeffectsexertedonupperextremitiesfromdifferentstiffnessmodes.Onthebasisofthes
7、tatisticalanalysis,aSVMmoderecognitioninvestigationofdifferentstiffnessmodeswasmadebyusingHRVastheeigenvector.Theresultsofthisresearchindicatethatthekneejointstiffnesswillhaveagreatinfluenceonthesituationoftheupperextremityf