[发明专利]基于特征向量法的假肢接受腔设计量化补偿方法

说明书

本发明涉及一种基于特征向量法的假肢接受腔设计量化补偿方法，包括假肢接受腔设计的残肢组织影响因素；假肢专家权重设计中个人信息权重设计将专家从事假肢接受腔设计年数、技术等级等简化为可量化的指标，计算判断矩阵，获得其最大特征根所对应的特征向量作为估计的个人信息的权重向量；假肢专家的综合评估权重向量由个人信息权重向量与专家个人信息参数指标量化矩阵乘积所得；假肢接受腔软组织特征补偿指标权重由各个专家的接受腔量化补偿简化表与其权重乘积累加求和所得，接受腔量化补偿简表由接受腔设计影响因素量化补偿表按照简化标准简化所得；假肢接受腔组织特征补偿量化模型依据接受腔设计影响因素补偿简化标准中补偿指标所对应补偿量值所得。

技术领域

本发明涉及一种假肢接受腔设计方法，尤其是一种基于特征向量法的假肢接受腔设计量化补偿方法。

背景技术

假肢是用于弥补截肢患者的肢体缺损以代偿其失去功能，使其恢复部分能力，乃至回归社会最为关键的辅助器具。据第二次全国残疾人抽样调查显示，我国假肢需求人群高达近300万，而实际装配率不到30％。作为人体残肢与假肢直接接触的力学界面，接受腔是假肢中最重要的部件之一，不但需要支撑患者假肢的承重，而且传递残肢的运动信息到假肢。接受腔的设计与制作效果直接影响假肢的功能和患者的舒适度。由于每个截肢者的残肢组织特征、形状、肌力等条件各不相同，接受腔是假肢中最具个体性、最需特别定制的部件，必须进行个体性设计，其设计和制作质量对假肢的整体功能和舒适度起着非常重要的作用。

目前最常用的传统接受腔设计与制作方法是手工取型方法，通过残肢取形设计，假肢技师根据残肢组织特征补偿修改接受腔阳膜，最后注塑成型接受腔，假肢接受腔穿戴的舒适程度依赖于制作者的不同补偿量化经验、取形手法、注塑技巧等因素，具有较大的主观性，因而对康复医师和假肢技师的专业技术要求很高。为了克服传统接受腔制作的诸多弊端，提高接受腔设计与制作精度、速度、适配性和降低接受腔制作的技术复杂性与成型时间，计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造的(CAM)技术被相继应用于假肢接受腔数字化设计与制造。20世纪初国外研发了几款商业化的假肢接受腔CAD/CAM系统，由于CAD设计的假肢接受腔仅是基于受试者残肢形状和个人接受腔技师设计主观经验完成，临床适配效果并不十分理想。

国内外学者也对接受腔设计进行了一系列研究，美国Wright State大学何平教授将复合超声用于假肢接受腔辅助设计系统，基于复合超声图像获得截肢残端组织的三维模型，依据残端组织形状对假肢接受腔进行个体性的设计。美国MIT大学Media Lab的DavidMoinina Sengeh和Herr High教授提出了一种基于磁共振成像的可变阻抗接受腔的设计方法。该方法是将残肢组织特征转换为接受腔的可变阻抗，从而设计出可变阻抗的假肢接受腔，与传统假肢接受腔对比显著降低了接受腔与残肢组织界面的受力点的压力。Ranger，B.J等开发了一套新的残肢组织成像方案，该系统采用一种新的多模态成像方法，通过超声获得人体残肢的组织图像，研发一种成像采集中的运动补偿方案，补偿扫描过程中的肢体运动，通过与MRI成像结果对比研究，发现该系统能够为基于软组织特征和形状的假肢接受腔设计提供补偿设计依据。我国基于CAD/CAM技术的假肢接受腔系统研究相对较少，仅有几家单位联合开展了研究工作，还处于起步阶段。在21世纪初，西安交通大学联合国家康复研究中心和北京航空航天大学联合研发了一套基于残肢组织形状进行个体性设计与快速成型制造的假肢接受腔系统。该系统提供了基于超声复合成像方法，重建残肢外形，依据残肢外形和组织结构进行接受腔设计。后来有学者提出基于负重压力取型系统进行全面承重的小腿假肢接受腔的设计研究，负重压力取型方法有助于根据残肢软组织的特征对残肢容积进行科学合理的压缩，从而达到残肢全面负重的效果，结果显示该方法有效提高了全面负重小腿假肢接受腔的适配性。还有学者人采用专业假肢计算机辅助设计软件和制作系统进行远程制作大腿假肢，通过异地上传残肢尺寸数据，按照尺寸表对模型数据进行修改，最后通过异地加工配送给假肢进行适配。但是研究中受试者的接受腔设计只是根据受试者的尺寸，而没有细化考虑残肢软组织的特征。