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下肢肌骨系统解剖学模型研究

[摘要]下肢肌骨系统由骨骼、肌肉、肌腱、韧带组成,健康的下肢肌骨系统能支撑身体活动,为人体内的各个脏器系统提供基础保护。骨肌系统有很好的免疫功能,它能制造血细胞,而其中坚硬的骨骼表层为血细胞的诞生提供保护膜,像下肢腿骨、髋骨、中的红骨髓是人体循环系统与白细胞活动的源泉。长期以来,人体运动机制和运动规律备受国内外生物学家广泛关注,同时近景摄影测量技术已经比较广泛的应用并参与医学当中,为了更充分了解下肢肌骨系统的方方面面,必须利用现代先进测量技术,建立解剖学模型,为推算人体下肢肌肉起止点的空间位置提供科学参数。基于此背景,笔者对下肢肌骨系统解剖学模型进行了研究,希望能给相关工作人员提供理论基础和研究目标。

[关键词]下肢肌骨系统;解剖学模型;研究

该文使用近景测量技术对人体的下肢肌肉进行测量,然后根据测量的数据建立直线性变换公式,求解人体下肢肌肉的三维空间坐标,最后连接坐标生成解剖学模型,根据获得的模型推算人体合理的下肢肌肉起止点。笔者结合自己的工作经验,并查阅大量的相关资料认为该问题可以从以下几个方面出发。

1实验材料及方法

1.1主要仪器及实验对象。1.1.1主要仪器。主要仪器包括经纬仪、照相机、立体坐标测量仪、人体测量仪、三维坐标量测控制框架及固定夹具、计算机等。1.1.2实验对象。尸体五具,三男两女,年龄范围在27~48岁之间,身高在163~180cm之间,实验对象四肢健全,无明显病理性疾病。1.2标本制备与肌肉附着点的标定。1.2.1下肢肌肉摄影测量标本的制作。将几具实验对象分别沿着第十二胸椎的下方平面横切,该位置上部的身体放置不用,主要保留下肢各部,着重注意髋、膝盖、脚踝三个点的肌肉,将这三部分的肌肉标定作为坐标起止点。将下肢平放,沿肌肉的纹理切除附着在骨骼表面的肌腱,完成后用木螺丝固定在起止点上,木螺丝作为标记物需区别记好。保留下肢各个关节上的韧带和关节囊,为后期的研究和模型建立做准备。1.2.2肌肉起止点位置的确定。选取实验对象下肢一侧的38块肌肉,鉴于每块肌肉的纹理、形状、大小差异均比较大,制定起止点时要做好记录,避免因区别问题带来的模型误差,可以根据肌肉的不同形状制定不同的标记。按照人体下肢肌肉的大致形状,我们将其分为四类:①体积较大的肌肉,这类肌肉的长宽面积比较大,起止点的确认相对容易一些,因为不会影响模型肌拉力线的位置,所以可以把体积较大肌肉的起止点设置在骨面的中心。②具有宽大起止点的肌肉,这类肌肉是相对第一种体积较大的肌肉而言的,我们对起止点标定的标准在于会不会明显影响肌肉的拉力线,具有宽大起止点的肌肉如果能影响拉力线则需要使用2~3个点进行稳定标记,在不同的点上说明该处肌肉的不同功能和显微组织。③窄小肌肉群组,这类肌肉的起止点容易被局限,受外界约束较大,所以对它的标记主要集中在肌肉的几何中心。④肌肉的运行范围呈曲线,这类肌肉的标定选择代起止点的方式,即肌肉被切除之前,先在肌肉的曲线转弯处进行位置标记,以便于后期确认。1.3控制框架和标本固定夹具。根据以往建立模型的经验,将这次实验模型定位正四棱柱状,按照柱状节点均匀对称的布置16个点,标本固定夹具与控制框架连为一体,组建控制框架的过程中注意调节各个节点,提高标本的稳定性,让所建立的标本处于摄影测量能清晰拍摄的位置。1.4摄影过程以及三维坐标原始数据。1.4.1控制点三维坐标数据的获得。为了让获取的坐标更精准,我们使用经纬仪进行观测,利用先前标好的位置将16个控制点连接起来,使用前方交会法和高程法进行数据测算,这样推算出来的数据误差基本小于零点一毫米。1.4.2标本定位法。①将左右两腿骼前上棘进行平面调节,让骼前上棘与模型平面垂直,同时左右骼前上棘和耻骨联合上缘中点,让这几个节点同时处于一个状面内。②让实验对象的膝关节自然伸展开。③跟节点到跖骨的连线与双脚平面投影相互平行,同时将之前设定的坐标与双腿前上棘的调节板连接起来。④耻骨角后缘在脚平面上的投影点是两组长轴中的中点。⑤两足的足底需调整至同一水平线上。1.4.3肌肉起止点三维坐标原始数据的获取。当上述操作完成后,根据经纬仪和拍摄好的相片将模型对象交角定位60°,如果有同规格、同名的肌肉则需拍摄两张底片,每个底片中有6个同名控制点作为坐标。然后使用立体坐标量测仪对之前出现过的肌肉和控制点进行读片测量,获得二维坐标参数。把已知条件输入计算机中,使用DLP程序解析该模型的剩余参数,然后利用方程求解下肢肌肉起止点的三维坐标。1.5坐标系的建立。综上所述,根据下肢肌肉的数量计算出99个起止点,将实验对象的左右两侧分别定义为左坐标系和右坐标系,然后分别建立了骨盆坐标系、股骨坐标系、胫骨坐标系、足坐标系。

2结果与分析

2.1结果。该次实验依据人体下肢的肌肉结构建立了活动的起止点,首先在人体的环节骨上选择了起止点作为坐标参数,该参数属于自变量,当肌肉运动造成坐标系变动时参数会受因变量的印象概念股,所以需要借助方程式完成计算,该次实验共使用了297个回归方程。2.2分析。解剖学数模型的建立涉及多方面知识内容,过程复杂且容易出错,该次的模型建立也存在很多问题,对存在问题的反省和分析是为下一次实验的奠基。2.2.1肌肉起止点。肌肉起止点的选择不是单一的,首先要避免选择中出现误差,比如骨骼肌代起点与肌止点的拉力线,如