DEVELOPMENT OF RBOTIC SYSTEM FOR FUNCTIONAL MEASUREMENT OF JOINT BIOMECHANICS

关节生物力学功能测量机器人系统的开发

基本信息

  • 批准号:
    07557099
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.95万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 1996
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We developed the system for biomechanical testing of human knee joint using combined approach of the robotic system and universal force-moment sensor (UFS). This system sllows for the determination, and point of application of the in-situ force in ligaments under externally applied force or moment to the knee.We could know the roll of each ligament in anterior force, posterior force, valgus moment and varus moment at various position of the human cadaver knees.Under 100 N of anterior force, the in-situ force in the anterior cruciate ligament (ACL) was found to be 88 N at 0゚ of flextion ; decreasing to 54 N at 90゚ of flexion. In contrast, the in-situ forces medial collateral ligament (MCL) and lateral collateral ligament (LCL) increased at greater flexion angles. No other ligaments were not loaded significantly under anterior force. Under 10 Nm of valgus moment, the tensile force in the superficial laer (SL) was found to be 17 N at 0゚ of flexion ; increasing to 24 N,29 N,and 35 N at 30゚, 60゚, and 90゚ of flexion, respecttively.Contrarily, the tensile force in the capsular layr under 10 Nm of valgus moment was found to be 24 N at 0゚ of flexio ; decreasing to 13N,9N,and 11N at 30゚, 60゚, and 90゚ of flexion, respectively.Under these basis of results on the cadaver knees, we have proceeded the application of the system for the diagnosis of rupurure of knee ligaments and evaluation of reconstruction of ruptured ligament.
本文采用机器人系统和通用力矩传感器相结合的方法,研制了人体膝关节生物力学测试系统。该系统可用于测定膝关节在外力或力矩作用下韧带的原位力和作用点,可了解人体尸体膝关节各韧带在不同位置的前向力、后向力、外翻力矩和内翻力矩的滚动情况,在100 N的前向力作用下,前交叉韧带(ACL)中的原位力在0 °屈曲时为88 N;在90 °屈曲时降至54 N。相反,内侧副韧带(MCL)和外侧副韧带(LCL)的原位力在较大屈曲角度时增加。在前向力作用下,没有其他韧带未受到显著载荷。在10 Nm的外翻力矩作用下,屈曲0 °时浅莱尔层的拉力为17 N,屈曲30 °、60 °和90 °时分别增至24 N、29 N和35 N,而在10 Nm的外翻力矩作用下,屈曲0 °时关节囊层的拉力为24 N;屈曲30 °、60 °、90 °时分别降至13 N、9 N、11 N,并在此基础上进行了膝关节韧带断裂的诊断和断裂韧带重建的评价。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
塚本行男: "ロボティクスを応用した膝関節靱帯の張力測定" 第86回九州大学整形外科開講記念会. (1996)
冢本幸雄:“利用机器人技术测量膝关节韧带的张力”第86届九州大学骨科骨科讲座纪念会(1996年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Fujie H.et al.: "Magnitude and Distribution of the In-Situ Force in the Human Snterior and Posterior Cruciate Ligaments." J.of Japanese Society for Clinical Biomechanics and Related Research. 16. 147-151 (1995)
Fujie H.等人:“人体前后十字韧带原位力的大小和分布”。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Hiromichi Fujie, et al.: "Forces and Moment in 6-DOF at the Human Knee Joint : Mathematical Discription for Contrcl" Journal of Biomechanics. (in press). (1996)
Hiromichi Fujie 等人:“人体膝关节 6 自由度中的力和力矩:控制的数学描述”生物力学杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Tsukamoto Y.: "Measurement of Knee Ligaments Tensile Forse Using Robotic System." 86 th Memorial Lecture of Dept of Orthop., Kyusyu University. (1996)
Tsukamoto Y.:“使用机器人系统测量膝关节韧带张力力。”
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
藤江裕道 他: "Atstvibution of the in-situ force in the Ruman ACL:Application of robotic technology" 第2回日米加欧整形外科基礎学会(Sandiego). (抄録). 303- (1995)
Hiromichi Fujie 等人:“Ruman ACL 中的原位力的Atstvibution:机器人技术的应用”第二届日本-美国-加拿大-欧洲骨科协会(圣地亚哥)(摘要)303-(摘要)。
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    0
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Mathematical Modeling and Measurement of the 6-DOF Force and Momont at the Human Knee Joint
人体膝关节六自由度力和莫蒙的数学建模和测量
  • 批准号:
    05671228
  • 财政年份:
    1993
  • 资助金额:
    $ 5.95万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Development of a Testing Apparatus for Injury of the Knee Ligament Using Robotics. -Application of three Dimensional Displacement Transducer-
使用机器人技术开发膝关节韧带损伤测试装置。
  • 批准号:
    63870061
  • 财政年份:
    1988
  • 资助金额:
    $ 5.95万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B).
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