脊椎腰骶关节的有限元模型及其有效性验证 被引量：9

1

作者 郭立新 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期426-429,共4页

为了研究人体脊椎腰骶关节的生物力学特性,本研究利用三维激光扫描技术测量了人体脊柱骨骼样品的外形结构,然后根据所测的点云坐标数据建立了一个详细的人体腰骶关节L5-S1的三维非线性有限元模型。同时利用可获得的实验研究结果对该模... 为了研究人体脊椎腰骶关节的生物力学特性,本研究利用三维激光扫描技术测量了人体脊柱骨骼样品的外形结构,然后根据所测的点云坐标数据建立了一个详细的人体腰骶关节L5-S1的三维非线性有限元模型。同时利用可获得的实验研究结果对该模型进行了有效性验证。结果表明,在10Nm力矩作用下,有限元模型的前俯、后仰、左侧弯、右侧弯、轴向左回转和轴向右回转的变形角度分别为9.11°、7.33°、4.95°、5.35°、2.92°、3.03°。该有限元模型的建立为人体脊柱腰骶关节的生物力学分析及器械植入研究提供了更为详细准确的计算模型。 展开更多

关键词 人体脊椎 有限元建模 激光扫描 小关节 非线性

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脊柱三维运动测试实验装置的研制 被引量：10

2

作者 季伟 王向阳 +3 位作者 徐华梓 池永龙 徐晖 盛孙仁 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2011年第5期454-459,464,共7页

目的研制一套模拟人体脊柱在体运动的离体加载装置,进行脊柱生物力学实验研究。方法利用轴承原理,在加载盘上设计安装旋转锁定装置,加载时旋转于所需测试位置后用螺栓锁定状态,再通过万能材料试验机提供自动加载动力源,在脊柱标本上施... 目的研制一套模拟人体脊柱在体运动的离体加载装置,进行脊柱生物力学实验研究。方法利用轴承原理,在加载盘上设计安装旋转锁定装置,加载时旋转于所需测试位置后用螺栓锁定状态,再通过万能材料试验机提供自动加载动力源,在脊柱标本上施加前屈/后伸、左/右侧弯和左/右轴向旋转6个方向的纯力矩,模拟脊柱的在体运动,并用三维扫描仪对脊柱标本加载前后位置进行扫描测量。利用该加载装置对6具1岁龄猪颈椎(C2-C6)在6种加载状态下进行运动范围测量,并对该加载装置进行精度验证和误差分析。结果建立了一套人体脊柱三维运动实验装置,6具猪颈椎标本经加载测量得到6个方向的中性区和活动范围数据,总测量误差值小于3.5%。结论该装置巧妙的设计较好地模拟了脊柱在体运动,可实现人体脊柱的快速加载,费用低、方法简单实用,能大大提高实验的效率,在脊柱的离体加载方面具有较大的推广应用价值。 展开更多

关键词 人体脊柱 三维运动 模拟 加载 生物力学

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C5-6、T12-L1、L4-5椎间盘与相邻椎体的压缩力学特性 被引量：9

3

作者 李建军 张远石 +2 位作者 王溪源 赵宝林 马洪顺 《生物医学工程研究》 2010年第3期193-196,共4页

对比分析C5-6、T12-L1、L4-5椎间盘与相邻椎体的压缩力学性质,确定不同部位的椎间盘与相邻椎体是否具有不同的压缩力学性质。人死后1 h内解剖取出死者C1-S1脊柱标本,以线锯切取C5-6、T12-L1、L4-5椎间盘与相邻椎体标本各13个。在日本岛... 对比分析C5-6、T12-L1、L4-5椎间盘与相邻椎体的压缩力学性质,确定不同部位的椎间盘与相邻椎体是否具有不同的压缩力学性质。人死后1 h内解剖取出死者C1-S1脊柱标本,以线锯切取C5-6、T12-L1、L4-5椎间盘与相邻椎体标本各13个。在日本岛津电子万能实验机上进行实验。实验速度为5mm/min,以统计分析和t检验的方法处理实验数据。L4-5组椎间盘与相邻椎体最大载荷大于T12-L1和C5-6组,差异显著(P<0.01);C5-6组最大位移大于L4-5组和T12-L1组,差异显著(P<0.01);L4-5组椎间盘与相邻椎体最大应力大于C5-6和T12-L1组,差异显著(P<0.01);C5-6组椎间盘与相邻椎体最大应变大于L4-5和T12-L1组,差异显著(P<0.01)。C5-6、T12-L1、L4-5椎间盘与相邻椎体标本的压缩力学性质有一定区别。 展开更多

关键词 人脊柱 C5-6 T12-L1 L4-5 压缩 力学性质 对比分析

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C3-4、T9-10、L2-3椎间盘与相邻椎体弯曲(屈曲)的力学特性 被引量：5

4

作者 彭传刚 杨琦 李鹏 《生物医学工程研究》 2013年第2期94-96,共3页

对正常国人新鲜尸体C3-4、T9-10、L2-3椎间盘与相邻椎体进行弯曲(屈曲)实验,分析C3-4、T9-10、L2-3椎间盘与相邻椎体的弯曲(屈曲)力学性质,确定不同部位的椎间盘与相邻椎体是否具有不同的弯曲(屈曲)力学性质。取C3-4、T9-10、L2-3椎间... 对正常国人新鲜尸体C3-4、T9-10、L2-3椎间盘与相邻椎体进行弯曲(屈曲)实验,分析C3-4、T9-10、L2-3椎间盘与相邻椎体的弯曲(屈曲)力学性质,确定不同部位的椎间盘与相邻椎体是否具有不同的弯曲(屈曲)力学性质。取C3-4、T9-10、L2-3椎间盘与相邻椎体标本各13个,以电子万能试验机进行弯曲(屈曲)实验。以统计学分析和t检验的方法处理实验数据。结果表明,L2-3组最大载荷、最大弯距、最大应力大于C3-4、T9-10组,差异显著(P<0.05),T9-10组最大载荷、最大弯距、最大应力大于C3-4组,差异显著(P<0.05)。C3-4、T9-10、L2-3椎间盘与相邻椎体标本的弯曲(屈曲)力学性质有一定区别,标本的横截面积越大,承受的载荷和应力越大,但不成正比关系。 展开更多

关键词 人脊柱 C3-4 T9-10 L2-3 弯曲 力学性质

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基于X线片的脊柱三维重建及分析 被引量：1

5

作者 兰守忍 刘辉 +1 位作者 张宏庆 吴俊 《云南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期527-532,共6页

以青少年脊柱侧凸诊断上的应用为背景,研究了一种在X线片上通过横向和纵向推理提取每块脊椎偏移和旋转信息的方法,然后结合标准三维脊柱模型重构出患者病变脊柱的空间形态,以便医生能直观、形象地从多个视角对患者的脊柱形态进行全方位... 以青少年脊柱侧凸诊断上的应用为背景,研究了一种在X线片上通过横向和纵向推理提取每块脊椎偏移和旋转信息的方法,然后结合标准三维脊柱模型重构出患者病变脊柱的空间形态,以便医生能直观、形象地从多个视角对患者的脊柱形态进行全方位的分析,最后对提出的一种Cobb角计算机辅助测量方法进行可行性分析.对文中提出的Marching Cubes与三维信息相结合的三维重建算法进行验证,实验证明该算法具有计算简单、可实现性好等优点,能精确地重构出患者的脊椎空间模型. 展开更多

关键词 人体脊柱 MARCHING CUBES算法 三维重建 横向推理 纵向推理

原文传递

人颈椎C3段椎骨应力松弛力学性质实验研究 被引量：1

6

作者 钟显春 吴格日乐图 马洪顺 《试验技术与试验机》 2006年第2期36-38,共3页

本文研究了对人脊柱C3段椎骨应力松弛力学性质,为临床提供生物力学参数;以自动控制电子万能试验机测定了脊柱C3段椎骨应力与时间的变化规律;根据线性粘弹性理论拟合了试验曲线,得出了应力松弛方程;结果表明:C3段椎骨7235应力松弛量为0.2... 本文研究了对人脊柱C3段椎骨应力松弛力学性质,为临床提供生物力学参数;以自动控制电子万能试验机测定了脊柱C3段椎骨应力与时间的变化规律;根据线性粘弹性理论拟合了试验曲线,得出了应力松弛方程;结果表明:C3段椎骨7235应力松弛量为0.232MPa其为粘弹性材料。 展开更多

关键词 人脊柱 椎骨C3段 应力松弛方程

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C4～5、T11～12、L5～S1椎间盘与相邻椎体扭转力学的特性 被引量：1

7

作者 罗清华 周成亮 +2 位作者 白玉和 任园 张树泉 《生物医学工程研究》 北大核心 2015年第1期30-32,36,共4页

对正常国人新鲜尸体C4~5、T11~12、L5~S1椎间盘与椎体进行扭转实验,分析C4~5、T11~12、L5~S1椎间盘与相邻椎体的扭转力学性质,确定不同部位的椎间盘与相邻椎体是否具有不同的扭转力学性质。取C4~5、T11~12、L5~S1椎间盘与相邻椎体标本... 对正常国人新鲜尸体C4~5、T11~12、L5~S1椎间盘与椎体进行扭转实验,分析C4~5、T11~12、L5~S1椎间盘与相邻椎体的扭转力学性质,确定不同部位的椎间盘与相邻椎体是否具有不同的扭转力学性质。取C4~5、T11~12、L5~S1椎间盘与相邻椎体标本各13个。在扭转实验机上进行实验。实验速度为5度/min,以统计分析和t检验的方法处理实验数据。结果表明：C4~5组标本最大扭矩为979.6±148.94Ncm;最大扭转角为12.8±1.97°;最大切应力为4.24±0.71 MPa;T11~12组标本最大扭矩为2525.3±358.5 Ncm;最大扭转角为10.97±1.28°;最大切应力为5.86±0.83 MPa。C4~5、T11~12、L5~S1标本扭转力学性质有一定区别。 展开更多

关键词 人脊柱 C4-5 T11-12 L5-S1 扭转 力学性质

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C2-3、T10-11和L3-4椎间盘段弯曲力学特性

8

作者 李建军 王溪原 +1 位作者 赵宝林 马洪顺 《北京生物医学工程》 2011年第3期314-317,共4页

预防和治疗椎间盘脱出等退行性改变需要了解C2-3、T10-11、L3-4椎间盘与相邻椎体的弯曲力学特性,本文对人体C2-3、T10-11、L3-4椎间盘与相邻椎体进行弯曲试验,为临床提供生物力学参数。实验标本取自正常人新鲜尸体脊柱标本,男性,年龄20... 预防和治疗椎间盘脱出等退行性改变需要了解C2-3、T10-11、L3-4椎间盘与相邻椎体的弯曲力学特性,本文对人体C2-3、T10-11、L3-4椎间盘与相邻椎体进行弯曲试验,为临床提供生物力学参数。实验标本取自正常人新鲜尸体脊柱标本,男性,年龄20～30岁,人死后1h内解剖尸体取出C1-S1脊柱标本,以线锯切取C2-3、T10-11、L3-4椎间盘与相邻椎体各13个标本,在日本岛津电子万能测试机上以5mm/min的实验速度进行弯曲实验,得出C2-3、T10-11、L3-4组标本的最大载荷、最大弯矩、最大应力等力学参数。实验结果得出,C2-3组标本最大载荷、最大弯矩小于T10-11组和L3-4组,有显著性差异(p<0.05);C2-3组标本最大应力小于T10-11组,有显著性差异(p<0.05);L3-4组最大应力大于T10-11组和C2-3组,有显著性差异(p<0.05)。此结果说明C2-3、T10-11、L3-4椎间盘与相邻椎体具有不同的抗弯曲力学特性,可对了解腰椎间盘的损伤机理提供生物力学参。 展开更多

关键词 脊柱 椎间盘相邻椎体 弯曲 弯曲特性

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基于LabVIEW图像处理技术的脊柱运动范围测量系统研究

9

作者 李晓芳 邓林红 +1 位作者 卢虎 何斌 《生物医学工程学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期767-770,共4页

针对脊柱生物力学测量的重要意义,在LabVIEW开发环境中构建基于图像处理技术快速获取脊柱运动范围（ROM）的测量系统。运用LabVIEW中的机器视觉模块对采集到的原始脊柱图像进行预处理后提取标记针角度信息,最终获得脊柱的ROM。选取6具T7... 针对脊柱生物力学测量的重要意义,在LabVIEW开发环境中构建基于图像处理技术快速获取脊柱运动范围（ROM）的测量系统。运用LabVIEW中的机器视觉模块对采集到的原始脊柱图像进行预处理后提取标记针角度信息,最终获得脊柱的ROM。选取6具T7-T10节段人体脊柱标本,实施左/右侧弯、前屈、后伸、顺/逆时针扭转6个方向上的加载,利用该系统测量在载荷为1-5N·m时T8-T9节段的ROM。实验结果表明,该系统能够精确、快速地测定脊柱的ROM,为脊柱生物力学研究者提供了操作简便可靠性强的测量工具。 展开更多

关键词 人体脊柱 生物力学 图像处理 运动范围

原文传递

人体脊柱三维运动测量及力学加载进展 被引量：8

10

作者 姜永立 邹远文 +1 位作者 黄学进 李晋川 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2009年第4期311-316,共6页

精确地对人体脊柱三维运动的定量特性描述,可以帮助理解脊柱疾病的病理,掌握脊柱损伤的程度,从而进行合理的治疗和功能的替换,还可以正确评估脊柱损伤和外科手术对脊柱运动的影响。本文从人体脊柱运动测量指标、实验加载参数和方式3个... 精确地对人体脊柱三维运动的定量特性描述,可以帮助理解脊柱疾病的病理,掌握脊柱损伤的程度,从而进行合理的治疗和功能的替换,还可以正确评估脊柱损伤和外科手术对脊柱运动的影响。本文从人体脊柱运动测量指标、实验加载参数和方式3个方面阐述了人体脊柱离体运动测量实验研究的成果,分析了脊柱三维运动测量试验中的主要成果及不足,提出了研究方向,为未来脊柱运动测量研究提供一定的参考和帮助。 展开更多

关键词 人体脊柱 三维运动 测量参数 加载方式

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基于U-Net++的人体脊椎MRI图像识别 被引量：3

11

作者 吴相远 申诺 +1 位作者 蒙玉洪 王子民 《桂林电子科技大学学报》 2022年第1期36-42,共7页

医学图像分割是疾病诊断和治疗的重要组成部分,通常由经验丰富的医生或专家手动完成。随着医学成像技术的发展,医学图像的规模快速增长,给医学专家带来了大量且繁琐的工作。因此,许多研究人员提出了医学图像自动分割方法。其中,深度学... 医学图像分割是疾病诊断和治疗的重要组成部分,通常由经验丰富的医生或专家手动完成。随着医学成像技术的发展,医学图像的规模快速增长,给医学专家带来了大量且繁琐的工作。因此,许多研究人员提出了医学图像自动分割方法。其中,深度学习近年来已成为医学图像分割任务的首选方法。为此,提出了一种基于U-Net++的脊椎MRI图像分割方法,剪掉了U-Net++的L4阶段,简化了计算量,并改进了YOLOv3模型,用于人体椎间盘检测。实验结果表明,进行剪枝后的网络在实验时间上较原来的方法减少了一半,m AP提升到了81.49%。该方法准确率达到了良好水平,并一定程度上减小了计算量。 展开更多

关键词 卷积网络 人体脊椎MRI图像 图像分割 目标检测

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改进分水岭与K-means++结合的人体脊柱图像分割方法 被引量：2

12

作者 郎成洪 华云松 +2 位作者 张嘉棋 钟雪莲 王麒翔 《软件导刊》 2022年第4期38-44,共7页

由于在人体脊柱图像分割中,分水岭算法存在过分割现象以及对微弱边缘、噪声非常敏感的问题,故对其进行改进。原始人体脊柱CT图像存在许多不必要的局部极小值,首先利用K-means++聚类算法进行区域分类,减少错误的局部极小值;然后利用形态... 由于在人体脊柱图像分割中,分水岭算法存在过分割现象以及对微弱边缘、噪声非常敏感的问题,故对其进行改进。原始人体脊柱CT图像存在许多不必要的局部极小值,首先利用K-means++聚类算法进行区域分类,减少错误的局部极小值;然后利用形态学图像处理技术对初始分割图像进行去噪处理,使图像变得平滑;接下来提取区域最大值标记为图像前景,将阈值分割得到的图像标记为背景;最后通过分水岭变换得到人体脊柱分割结果图。实验结果表明,该算法能实现对人体脊柱图像的准确分割,其Dice系数、Jaccard系数与Precision系数均值分别为89.2%、82.3%和85.4%,相比当前主流算法分别提高了15.2%、12.7%与10.3%。 展开更多

关键词 分水岭算法 K-means++ 人体脊柱图像 图像分割

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王雪峰教授运用脊背经穴治疗小儿脑性瘫痪经验探析 被引量：1

13

作者 张程 王雪峰 +1 位作者 贾广良 杨天 《中国中西医结合儿科学》 2018年第5期380-383,共4页

通过总结王雪峰教授运用脊背经穴在小儿脑性瘫痪(简称脑瘫)康复中临证组方经络与主穴配穴的配伍规律,探讨了脊背经穴的循行络属、整体功能及证治规律,研究其用于小儿脑瘫康复的中医机制。同时,对导师提出的长期、规律、适宜的干预脊背... 通过总结王雪峰教授运用脊背经穴在小儿脑性瘫痪(简称脑瘫)康复中临证组方经络与主穴配穴的配伍规律,探讨了脊背经穴的循行络属、整体功能及证治规律,研究其用于小儿脑瘫康复的中医机制。同时,对导师提出的长期、规律、适宜的干预脊背经穴改善脑瘫患儿背部运动及各系统间发育不协调性、促进患儿核心稳定功能发育的中西医互参康复机制进行探析。为临床小儿脑瘫康复提供更有效的,更精准的诊治思路。 展开更多

关键词 脑性瘫痪 脊背经穴 儿童

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人颈椎C3段椎骨蠕变力学性质试验研究 被引量：1

14

作者 王成学 高明 +2 位作者 陈塑寰 马洪顺 程杰平 《北京生物医学工程》 2006年第4期412-414,共3页

目的研究人脊柱C3段椎骨蠕变力学性质,为临床提供生物力学参数。方法以自动控制电子万能试验机测定了脊柱C3段椎骨应变与时间的变化规律。结果根据线性粘弹性理论拟合了试验曲线,得出了蠕变方程。结论C3段椎骨9235s蠕变量为2·6%,... 目的研究人脊柱C3段椎骨蠕变力学性质,为临床提供生物力学参数。方法以自动控制电子万能试验机测定了脊柱C3段椎骨应变与时间的变化规律。结果根据线性粘弹性理论拟合了试验曲线,得出了蠕变方程。结论C3段椎骨9235s蠕变量为2·6%,其为粘弹性材料。 展开更多

关键词 人脊柱 椎骨C3段 蠕变方程

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全椎板减压与双侧开窗的腰椎生物力学分析 被引量：12

15

作者 赵骢 《中国现代医生》 2011年第10期1-3,6,共4页

目的评估全椎板切除与双侧椎板开窗术后腰椎的运动范围与稳定性的区别。方法采用脊柱运动模拟器对6具新鲜冰冻腰椎的L1～L5进行试验。采用生理跟踪器对腰椎屈伸、侧弯与轴向旋转进行监测:(1)内部结构未进行手术;(2)L2～L5进行了椎板开窗... 目的评估全椎板切除与双侧椎板开窗术后腰椎的运动范围与稳定性的区别。方法采用脊柱运动模拟器对6具新鲜冰冻腰椎的L1～L5进行试验。采用生理跟踪器对腰椎屈伸、侧弯与轴向旋转进行监测:(1)内部结构未进行手术;(2)L2～L5进行了椎板开窗术;(3)L2～L5行全椎板减压术。采用Vicom运动系统对腰椎的运动进行测量。记录所有脊柱的运动范围与脊柱的强度,采用SPSS13.0统计软件进行统计分析。结果双侧椎板开窗术屈伸的范围增加了14.3%,全椎板减压术增加了32%(P<0.05),统计每节段表明:在每一节段全椎板减压术与双侧椎板开窗术相比运动范围是其大致2倍(P<0.05)。在3节段椎板开窗术中其强度平均减少了11.8%,在3节段全椎板减压术中强度平均减少了27.2%(P<0.05)。结论这些数据表明双侧椎板开窗术与全椎板减压术相比明显减少了运动范围及强度变形。保留中后侧的骨与韧带复合结构可能对减压后的脊柱滑脱有稳定的作用。 展开更多

关键词 全椎板减压 双侧开窗 腰椎 生物力学

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基于三维有限元模型的人体全腰椎振动特性研究

16

作者 范威 张驰 +2 位作者 张东祥 王庆东 郭立新 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期196-203,共8页

振动暴露被认为是诱发腰椎退行性病变和下腰痛的重要原因,本研究旨在探寻振动载荷对腰椎生物力学的影响。基于人体腰椎L1节段至骨盆(L1-pelvis)的CT扫描数据,重构L1-Pelvis三维几何模型。对该几何模型进行网格划分和材料特性赋值,建立L1... 振动暴露被认为是诱发腰椎退行性病变和下腰痛的重要原因,本研究旨在探寻振动载荷对腰椎生物力学的影响。基于人体腰椎L1节段至骨盆(L1-pelvis)的CT扫描数据,重构L1-Pelvis三维几何模型。对该几何模型进行网格划分和材料特性赋值,建立L1-Pelvis三维有限元模型,并利用可获得的实验数据对模型的有效性进行验证。基于该有限元模型,通过瞬时动态分析计算出腰椎各运动节段在幅值40 N,频率5 Hz轴向正弦振动载荷作用下的力学响应,并与-40 N和+40 N轴向静态载荷作用下的结果进行对比,响应参数包括椎体轴向位移、纤维环膨出变形和纤维环基质冯·米塞斯应力。研究结果表明,相比于静态载荷,振动载荷下腰椎各运动节段的椎体轴向位移、纤维环膨出变形、纤维环基质冯·米塞斯应力的幅值分别增加了0.550~1.020 mm、0.124~0.251 mm、0.043~0.099 MPa,最大增幅分别可达195.0%、175.7%、151.4%。从量化角度说明振动载荷下腰椎发生损伤的风险更高。 展开更多

关键词 人体腰椎 生物力学 有限元模型 振动载荷

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内固定器对人体颈椎运动生物力学性能的影响

17

作者 孟利波 金观昌 姚学锋 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期297-300,共4页

在失稳颈椎内安装固定器后,其稳定性的生物力学评价是医学研究的一个重要课题。该文提出了一种双目三维光学精密运动测量方法对其进行评价。采用该方法分别对保存良好的人体颈椎标本在失稳、内固定以及疲劳3种状态下的三维运动情况(包... 在失稳颈椎内安装固定器后,其稳定性的生物力学评价是医学研究的一个重要课题。该文提出了一种双目三维光学精密运动测量方法对其进行评价。采用该方法分别对保存良好的人体颈椎标本在失稳、内固定以及疲劳3种状态下的三维运动情况(包括前屈、后伸、左侧弯、右侧弯4种运动)进行了测量,并以每种运动情况下的颈椎C 1-C 2节相互旋转角度衡量其内固定的效果。实验结果表明,内固定后颈椎的旋转角度明显小于失稳时的旋转角度;内固定后模拟远期效果的疲劳加载后测试结果证实内固定的效果仍然是可靠的。 展开更多

关键词 运动生物力学 三维光学测量方法 人体颈椎 旋转角度测量 内固定

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人体脊柱动态失稳的临界载荷确定

18

作者 张国祥 陈铁虹 阎英霞 《齐齐哈尔轻工业学院学报》 1992年第2期27-34,共8页

本文根据人体垂直振动特性,建立人体脊柱动力学连续体模型。分别给出人体脊柱动态失稳临界载荷、导致脊柱失稳临界加速度和矢状面内振动理论公式。

关键词 人体 脊柱 连续体模型 临界载荷

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