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中国康复医学杂惠，2007年，第22叁，第1期Chinese Journal of Rehabilitation Medicine，Jan.2007，Vol.22，No.1
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·康复医学工程。
小腿假肢接受腔-残肢生物机械系统三维重构
方丽丹1贾晓红1罗勇2李小兵！
摘要目的；建立小腿假肢接受腔-残肢生物机械系统三维几何模型。方法以一名25岁男性小腿截肢患者为对象，采用三维坐标测量和核磁共探成像获得原始数据，利用软件MIMICS、SURFACER.SOLIDWORKS等实现了接受腔和残肢的三维重构，并根据接受腔修型模式等完成了系统装配。结果：数字化三维模型较精确的反映了接受腔-残肢系统的几何特征。结论：这种低成本方法可用于假肢数字化设计、有限元分析和计算机辅助制造。
关键词假肢接受腔；残肢；三维重构中图分类号：R496，R687.5
5文献标识码：A文章编号：1001-1242(2007)-01-0055-03
Threedimensional reconstruction of biomechanical system of belowknee residual limb in a prosthetic socket/FANG Lidan,JIA Xiaohong,LUO Yong,et al//Chinese Journal of Rehabilitation Medicine,2007,22(1): 55—57
Objective:To reconstruct a threedimensional model of biomechanical system in a prosthetic socket of
Abstract
below-knee residual limb, Method:A subject living with belowknee prosthetic socket for 5 years was recruited, and the original data of the stump was obtained through 3-D measuring and MRI. Three-dimensional models of the prosthetic socket and residual limb were reconstructed separately by software MIMICS, SURFACER and SOLID-WORKS etc, and the system was assembled corresponding to rectification template,Result:The new digital 3D oooenaaosaao with low cost was proved to be available for prosthetic socket designing, finiteelement analysis and computeraided manufacturing
Author's address Dept. of Precision Instruments, Tsinghua University, Beijing, 100084 Key words prosthetic socket;stump;threedimensional reconstruction
接受腔作为人体和假肢之间唯一的载荷传递通道，其设计和适配是决定患者步态外观和行走功能康复水平的关键之一。目前假肢接受腔设计主要通过石竞绸带取型、手工修型等系列手段来成，花费时间长，并且很大程度上取决于假肢技师的知识水平和熟练程度，主观性强，适配性必须在假肢制作完成后才能判断，重复过程势必会增加成本和时间。
从20世纪80年代初开始，计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)技术被引人假肢行业。经过十多年的发展，CAD/CAM在接受腔设计和制造中取得了很大的发展(2-},可以完成残肢外轮廓的数字化取型、固定化模式的修型和接受腔的快速真空成型。虽然国内外学者建立了简化的二维模型围、轴对称模型、近似参数化模型及较精确的三维残肢-接受腔模型。但是这种系统的应用仍存在很大的局限性，主要是：①残肢外轮廊取型设备昂贵，难以推广。②计算机辅助设计部分缺乏生物力学特性分析，无法判断接受腔设计的好坏。有限元方法被认为是解决第二个间题的有力工具，但是要建立有效的有限元模型，不仅需要精确的残肢外轮席数字模型，还需要内部骨骼和软组织的三维数字模型。③随着远程康复发展的需要，假肢模型数字化也成为网络交流必须
的基本要求。本文以小腿截肢患者为对象，立足于国内技术现状，从低成本角度出发采用机械式测量和核懿共振结合的方法，提出了一套适合我国国情的较精确的小融假肢接受腔一残肢生物机械系统三维重构的方法。
重构对象 1
一位25罗男性小腿截股感者自愿参加了本研究。该患者身高170cm，体重57kg，1999年由于车祸接受了小腿截肢手术，已有多年使用组件式小腿假肢的经验。该患者身体健康，无其他神经、骨骼、肌肉
病史和残肢并发症。 2重构方法
2.1假肢接受腔的三维重构
2.1.1数据来源；由于患者小腿残肢难以固定、容易变形，直接测量也容易造成对患者的伤害，所以接受腔的重构以修型后的石音阳模为依据。基于容易实
*基金项日：国家自然科学基金项日(50575122)
1清华大学摩擦学国家重点实验室智能与生物机械分室，100084 2中国康复研究中心
作者葡介；方函丹，女，硕士研究生收精日期：200605-08