脊柱矫形器测力监控装置的研制与应用

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1、脊柱矫形器测力监控装置的研制与应用作者：朱波王志彬李文成白人骁师宜健【关键词】传感器　摘要：［目的］利用容珊原理研制支撑杆电子数显测力监控装置，并将其应用于新型脊柱矫形器，对强直性脊柱炎导致驼背畸形患者进行矫形治疗，探讨矫形器的作用机理，并进行临床生物力学研究。［方法］（1)利用容珊原理研制位电容压力传感器，组装成支撑杆测力监控装置。(2)应用该装置对新型脊柱矫形器进行作用机理研究，对10名正常人进行模拟测试，获得力学参数值，用以观察患者在治疗期间的对比变化量。(3)应用装有测力监控装置的矫形器对13例强直性脊柱炎导致驼背畸形患者进行矫形治疗

2、，临床观察2周，测定其身高、驼背畸形角度、柄耻间距及剑耻间距的改变情况。［结果］利用支撑杆测力监控装置进行实验研究显示，新型脊柱矫形器是一种组合加力装置，其矫形作用是由牵引力和挤压力共同完成的。其牵引力约为4kg，挤压力约为18kg。临床研究显示患者身高的改善幅度为2～16cm，平均61cm；X线片显示驼背畸形角度平均改善121°；柄耻间距平均增长51cm，剑耻间距平均增长43cm。［结论］该支撑杆测力监控装置不仅能科学地探索矫形器支撑框架的力学规律，还能对其支撑力进行实时监控，从而指导临床治疗，较好的解决了脊柱矫形治疗中的定量问题。　　关键

3、词：传感器；脊柱；矫形；生物力学；强直性脊柱炎　　Developmentandcliniclaapplicationofelectronicdigitalergometer　　Abstract：［Objective］Todevelopanelectronicdigitalergometersupportingforcemeasuringequipmentequippingonaneechanicalprincipleanditsclinicalapplication［Method］（1）Aneeter）basedonthetheoryofca

4、pacityvariationeasurethebiomechanicforceoftheshelf;（2）Thirteencasesofkyphosisduetoankylosingspondylitisity,distancebetanubriumofsternumorxiphoidprocesseasured［Result］Aftertheuseofshelf,thetractionforceandpressionforceofneanubriumofsternumandpubisandxiphoidprocessand43cmresp

5、ectively,Xrayfilmshoityproved121［Conclusion］Neetercandetectandmonitorthebiomechanicalsupportingforceofshelf,thusisprovedtobeaneffectivemethodtosolvetheclinicalproblemofquantitativetreatmenteter；Kyphosis；Biomechanics；Ankylosingspondylitis多年来，我国临床及科研工作者相当多的工作放在了与骨科疾病相关的组织学、微循

6、环和生物化学领域的研究，相关的临床生物力学研究却很少，这就使得临床上许多与生物力学有关的问题难以得到圆满的解答。特别是应用外固定矫形器对许多骨科疾病的治疗仍然处于定性治疗阶段，避免不了出现偏差，而且很难总结出骨伤治疗的生物力学规律性。基于这一思想，作者运用容珊原理开发研制了一种位电压力传感器，并将其应用于天津医院研制的新型脊柱矫形器上。通过临床测试，准确获取脊柱在外固定矫形过程中各项数据的动态变化，从而指导临床治疗。　　1材料与方法　　11电子数显测力监控装置的构造及设计原理　　111支撑杆传感器的构造　　为测试支撑杆的支撑力值，作者利用容珊

7、原理，设计研制了一种方框式电容压力传感器，可安装于支撑杆内，以方便进行生物力学测试，获得临床相关的重要力学定量参数(图1)。　　该测力监控装置将主支撑杆分为上下两部，上部为测量仪，下部仍保留为旋动调节装置。测量仪上有数字显示屏幕，通过按键开关，可控制测量仪开关、初始位置、读数、滑零及数字精度。测量仪的重量不到整体装置重量的十分之一，对于其本身的重量所产生的误差约为01％，可以忽略。　　12测试方法　　121测试仪器　　本实验采用了多种生物力学测试手段，运用了多种传感器技术及先进的测试方法，其中包括支撑杆传感器(见前)、微型压力传感器与压力分布

8、测量系统、气囊法等。　　微型压力传感器：其内部采用半导体扩散式硅压阻敏感元件，其特点是：稳定性好，体积小，灵敏度高，抗冲击力强等。　　压力分布测量系统:它由8个性能