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          濟寧華諾醫療器械有限公司

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          吊塔分析編輯嬰幼兒髖關節CPM儀的開發與臨床應用

          2021-08-06 11:32

          發育性髖關節發育不良( Developmental Dysplasia oftheHip,DDH)醫用吊塔分析編輯是指在生長發育過程中髖關節結構及功能發育異常,破壞了原有同心圓穩定結構的疾病,一般病征包括髖白發育不良、股骨頭發育不良、髖關節脫位等[-21。這對髖關節的后續發育有一定的不良影響,嚴重時甚至導致終身殘疾,該疾病的治療原則之一是保證治療過程中髖關節的“同心圓穩定”。嬰幼兒DDH的治療常采用手術法和保守法。醫用吊塔分析編輯手術法使用截骨手術人為地構建合適的髖關節同心圓結構。 Pemberton手術、改良SanDiego手術和Salter截骨術均表現出較好的治療效果[3-4。但是術后仍需要使用石膏、支具等輔助髖關節固定[-.。此外,手術法的創傷較大,會對患兒身心造成一定傷害。保守法使用石膏、吊帶等對髖關節部位長期固定。固定分為靜態固定和動態固定,靜態固定使用石膏在蛙式位或人字位固定患者,患者髖關節不能運動[89。動態固定使用Pavik吊帶、動態石膏等固定患者,固定后允許患者股骨頭在髖白中小范圍運動911。與靜態固定相比,醫用吊分析編輯動態固定能抑制或延緩髖關節軟骨細胞的凋亡,促進細胞存活,對軟骨的發育相對有利,并且具有更好的治療效果021但是動態固定方式多依賴人工,且難以控制運動強度。持續被動運動( Continuous Passive Motion, CPM)可 以增加肌肉活性,防止水腫產生和肌肉萎縮1617 Salter等108使用兔子作為實驗對象研究了CPM對關節組織的生物學影響,發現CPM可以防止關節粘連,且與固定和間歇主動運動相比,醫用吊橋編輯CPM更能促進關節軟骨全層缺損的愈合。目前,在手術治療后,通常使用CPM加快髖關節的康復1920。綜上所述,CPM既可以滿足髖關節的動態固定,又能實現對患者的運動控制,減少人工依賴(1-2但是,尚無髖關節設備能為嬰幼兒提供蛙式位或人類位的CPM[23-29。因此,本論文根據需要設計了-種新型髖關節CPM設備并驗證設備對DDH的臨床效果。醫用吊橋編輯根據臨床需求和GB9706.1-2007《醫用電氣設備第1部分:安全通用要求》GB24436-2009《康復訓練器械安全通用要求》的規定,制定設計目標,即:①整機運 行噪聲數值小于60 dB ;②運動周期為2~198s,允許偏 差值+0.5s;③外殼漏電流與患者漏電流在正常與單-故 障狀態下均小于0.1mA;④電介質強度在4 kV電壓下不 發生擊穿;⑤屈膝角度為90°,允許偏差值士5°醫用吊橋編輯;⑥髖腿角(冠狀面上髖白中垂線與大腿軸線的夾角)初始角度為90,運動前后角度差為13°,允許偏差值士5°。為了實現蛙式位的CPM,本文設計的CPM設備分為兩個部分,主機和活動支架如圖1所示。主機利用高壓氣體驅動活動支架在蛙式位下運動,從而帶動患兒髖關節的CPM?;顒又Ъ苁歉牧纪苁街Ъ?,源自保守治療中的蛙式支具,既滿足髖關節同心圓結構,又可以實現髖白與股骨頭的相對旋轉。電氣通路如圖2所示,主控模塊根據氣壓傳感器和觸摸屏的數據,吊塔分析通過三極管開關電路對兩個電磁閥進行控制。如圖3所示,人機交互界面在電阻觸摸屏上呈現?!皻鈮褐怠睘楫斍暗墓ぷ鳉鈮簲抵?,此數值可通過氣流通路進行調整;“氣壓限定值”為允許輸人氣壓的最大值,設定范圍 為0~500 kPa。當前工作氣壓值若超過氣壓限定值會產生聲光報警,并立即停止驅動活動支架,能夠有效避免氣壓過 高給患兒帶來意外損傷。若當前工作氣壓值低于100 kPa,吊塔分析由于壓力過小無法驅動支架運動,進而停止驅動并發出報警。“上行時間”與“下行時間”是兩個倒計時器,上行時間倒計時結束,氣動執行器收縮,帶動髖關節完成屈曲動作。下行時間倒計時結束,氣動執行器伸出,帶動髖關節完成伸展動作。氣流通路的各個元件之間通過氣管連接。吊塔分析外部供氣源的氣流經過氣壓調壓閥,調節至合適的氣壓強度,而后通過開關電磁閥,再進人工作電磁閥。開關電磁閥控制通斷,即控制氣流的有無。導通時氣流能夠順利通過,設備正常運行,不導通則切斷氣流,運動停止。工作電磁閥能夠控制氣流的方向。給工作電磁閥施加高電平時,氣流正向流動;低電平則氣流反向流動??刂坪蟮臍饬?,通過氣管輸送至活動支架。吊塔廠家分析主機系統包括電氣通路與氣流通路。電氣通路完成氣壓監控、人機交互、邏輯運算和輸出控制信號等功能。氣流通路接受電氣通路控制,實現氣壓有無、氣壓強度、氣壓方向的控制。所涉及的活動支架是將傳統蛙式支具的腰部與腿部分離,并采用氣動執行器連接。外部輸人的氣流先后經開關電磁閥、工作電磁閥,至氣動執行器。動執行器在氣壓作用下伸縮運動,從而穿戴活動支架的患兒髖關節能實現CPM,即股骨頭與髖白發生相對轉動。圖5所示的L形連接架用于測量轉動角度,穿戴前需去除。髖關節的相對轉動角度是DDH治療的個關鍵參數,卻難以直接測量。因此,本文采用間接方法對其測量。圖6為初始狀態下髖關節結構圖,此時氣動執行器處于收縮狀態,吊塔廠家分析顯然可知∠ABC 90%。從氣動執行器與腰部固定架的連 接處作水平線H線;過髖白中心做條垂線為 Y線,與H線的交點即為A點;再從大腿骨起始端C點,沿大腿骨做一條直線Z線,與Y線的交點為B點。之后,沿股骨頸方向做-條直線,與Y線的交點為D點,與z線的交點為E點,再過E點作垂線作為輔助線。以同樣的方式繪出氣動執行器伸出時的結構圖,圖7是這兩種狀態下的輔助計算圖。通過計算,在CPM過程中,髖白與股骨頭發生相對轉動,吊塔廠家分析且轉動角度等于θ'θ。由于θ'與θ可視為冠狀面上髖白中垂線與大腿軸線的夾角-髖腿角,則0-θ為髖腿角運動前后的角度差,因而測量該角度差即可得到髖關節相對轉動角度。根據設定目標,髖腿角運動前后角度差為13,則髖關節相對轉動角度應為13。由于本設備采用電磁閥來控制支具運動,濟寧華諾醫療器械分析盡管選用低噪聲電磁閥,仍需要對噪聲進行測量與控制。電磁閥上安 裝消音器,可顯著減小噪聲。此外在設備周圍1 m的位置,測量設備產生的噪聲。在設備的3點、6點、9點、12點方向各測量6次,測得的噪聲分別為:(56.42士1.19)、( 55.87 +0.93)、(57.50+0.73)和(57.20+0.57) dB,濟寧華諾醫療器械分析邊到設計預期且符合GB24436-2009《康復訓練器械安全通用要求》對康復醫療器械的要求。

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