頸椎旋提手法在體運動生物力學(xué)的測量及數(shù)理仿真模型的建立.pdf

1、研究背景:
　　 既往中醫(yī)手法的傳承多采用口傳心授的方法進(jìn)行施教，初學(xué)者需要在臨床工作中花費大量時間實踐摸索，因此學(xué)習(xí)效率低下，推廣難度大，而且旋轉(zhuǎn)類手法操作具有一定的風(fēng)險，這些問題成為影響旋提手法治療頸椎病臨床推廣的主要因素。如何有效合理地促進(jìn)旋提手法的教學(xué)培訓(xùn)，加快推廣步伐是目前亟需解決的難題。力學(xué)量化能將手法操作過程的力學(xué)特征進(jìn)行數(shù)理化提取及分析，可作為客觀的評價方法運用于實踐。有效合理評價初學(xué)者是否完全掌握旋提手法的操作

2、特征是促進(jìn)旋提手法臨床推廣的關(guān)鍵。
　　 旋提手法是臨床治療頸椎病的主要手段之一。經(jīng)研究表明，旋提手法具有簡便廉驗的療效特點，是一種值得選擇的治療方法。臨床研究方面，國家“十五”科技攻關(guān)計劃課題應(yīng)用大樣本多中心隨機(jī)對照的臨床研究，建立了旋提手法臨床標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范和療效評價體系;實驗研究方面，已獲得兩項國家自然基金課題資助，對旋提手法的機(jī)制、力學(xué)特征及運動學(xué)特征進(jìn)行了探討，初步得出了旋提手法的力學(xué)特征與運動學(xué)特征，證明了體重指數(shù)是頸

3、椎旋提手法操作的影響因素之一。
　　 為將基礎(chǔ)研究更好的應(yīng)用于臨床，本實驗通過在體運動生物力學(xué)測量方法，以國家十五攻關(guān)課題及國家自然基金課題成果為前期研究基礎(chǔ)，對體重指數(shù)因素對旋提手法的操作的影響進(jìn)行研究，確立不同個體特征的旋提手法力學(xué)參數(shù)范圍，初步建立旋提手法的數(shù)理仿真模型，為建立旋提手法模擬考核操作系統(tǒng)提供支持依據(jù)。
　　 研究目的:
　　 1、總結(jié)旋提手法操作的運動生物力學(xué)特征;
　　 2、探討體重

4、指數(shù)因素旋提手法操作過程的影響;
　　 3、旋提手法數(shù)理仿真模型的建立。
　　 研究內(nèi)容:
　　 1、不同體重指數(shù)等級志愿者施行旋提手法的在體運動生物力學(xué)參數(shù)比較:選擇三組不同體重指數(shù)范圍的志愿者，由可熟練操作旋提手法的臨床醫(yī)師進(jìn)行手法操作，在體實測對每組各20名志愿者實施旋提手法過程中的作用力參數(shù)（預(yù)加載力、最大作用力、扳動力）、位移、角度（頭頸部自主定位角度及三維角度）、速度及加速度（頭頸部速度及加速度、胸部

5、速度及加速度、頭頸部相對速度及加速度）。比較不同體重指數(shù)等級下，三組在體運動生物力學(xué)參數(shù)的變化情況。
　　 2、不同體重指數(shù)等級旋提手法數(shù)理仿真模型的建立:通過對人體頸椎生理結(jié)構(gòu)和上述實驗所采集的旋提手法生物力學(xué)參數(shù)的分析，將人體頸椎軟組織和頭部簡化為Kelvin-Volgt軟組織模型，在多體動力學(xué)軟件ADAMS及Matlab/Simulink建立旋提手法的物理模型及數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行仿真驗證。
　　 研究結(jié)果
　　

6、 1、不同體重指數(shù)等級志愿者施行旋提手法的在體運動生物力學(xué)參數(shù)比較
　　 (1)三組作用力參數(shù)比較，經(jīng)方差分析，預(yù)加載力、最大作用力、扳動力有極顯著性差異（P＜0.001）;
　　 (2)正常組與超重組比較，預(yù)加載力、最大作用力有顯著差異(P＜0.01)，扳動力無顯著性差異(P＞0.05);超重組與肥胖組比較，作用力參數(shù)均有顯著性差異(P＜0.01);正常組與肥胖組比較，作用力參數(shù)均有差異(P＜0.05);
　　

7、 (3)三組不同狀態(tài)時旋轉(zhuǎn)角度比較:受試者扳動前與旋轉(zhuǎn)定位狀態(tài)比較有極顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.001);受試者扳動后與旋轉(zhuǎn)定位狀態(tài)比較有極顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.001);受試者扳動前與受試者扳動后比較有顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)。
　　 (4)三組角度參數(shù)比較:自主定位角度中先旋轉(zhuǎn)角度、側(cè)曲角度無顯著性差異(P＞0.05)，再旋轉(zhuǎn)角度有極顯著性差異（P＜0.001）;旋轉(zhuǎn)定位狀態(tài)三維角度無顯著性差異(P＞0.05);搬動

8、前三維角度中側(cè)曲角度、旋轉(zhuǎn)角度無顯著性差異(P＞0.05)，屈曲角度有差異（P＜0.05）;搬動后三維角度中旋轉(zhuǎn)角度無顯著性差異(P＞0.05)，側(cè)曲角度、屈曲角度有顯著性差異(P＜0.01)。
　　 (5)正常組與超重組比較，各運動學(xué)參數(shù)無顯著性差異(P＞0.05);超重組與肥胖組比較，搬動前三維角度中屈曲角度無顯著性差異（P＞0.05），自主定位角度中再旋轉(zhuǎn)角度極顯著性差異(P＜0.001)，搬動后三維角度中側(cè)曲角度、屈曲角

9、度有差異(P＜0.05);正常組與肥胖組比較，自主定位角度中再旋轉(zhuǎn)角度極顯著性差異(P＜0.001)，搬動前三維角度中屈曲角度、搬動后三維角度中側(cè)曲角度有顯著性差異(P＜0.01)，搬動后三維角度中屈曲角度有極顯著性差異(P＜0.001)。
　　 (6)三組速度、加速度及位移參數(shù)比較，均無顯著性差異(P＞0.05)。
　　 2、不同體重指數(shù)等級旋提手法數(shù)理仿真模型的建立:
　　 (1)在ADAMS得到的仿真結(jié)果中

10、的加速度曲線與實際測試所得的加速度曲線基本吻合，且速度達(dá)到100m/s，提扳位移約為4mm，與實際測試數(shù)據(jù)基本吻合。
　　 (2)在Matlab/Simulink中對不同質(zhì)量、不同阻尼對系統(tǒng)影響的仿真試驗結(jié)果顯示:質(zhì)量m在2～8間取值均可，阻尼c宜在0.5～0.7間取值，因此，用質(zhì)量m=5kg，阻尼c=0.6N·s/mm的仿真驗證硬彈簧曲線擬合剛度，(牽引部分恒剛度用直線k(x)=k模擬;提扳部分用硬彈簧剛度曲線k(x)=k(1

11、+3a2x2)模擬），驗證了不同體重指數(shù)等級的剛度曲線參數(shù)，其參考值為:正常組k=3.60，a=0.11;超重組k=4.32，a=0.11;肥胖組k=5.10，a=0.11。
　　 研究結(jié)論:
　　 1、不同體重指數(shù)等級志愿者施行旋提手法的在體運動生物力學(xué)參數(shù)比較
　　 (1)在臨床操作中，應(yīng)根據(jù)患者體型調(diào)整旋提手法的發(fā)力，不同體重指數(shù)等級間旋提手法作用力參數(shù)參考值如下:
　　 體重指數(shù)19～23的參考值

12、范圍:預(yù)加載力14.50±4.87kg，最大作用力23.26±6.27kg，扳動力11.93±3.83kg;
　　 體重指數(shù)23～25的參考值范圍:預(yù)加載力17.41±3.18kg，最大作用力27.10±4.10kg，扳動力13.37±2.63kg;
　　 體重指數(shù)＞25的參考值范圍:預(yù)加載力20.46±4.02 kg，最大作用力34.85±5.58 kg，扳動力15.83±3.50kg。
　　 (2)不同體重指

13、數(shù)等級間旋提手法運動學(xué)參數(shù)參考值如下:
　　 體重指數(shù)19～23的參考值范圍:頭頸部相對速度75.80±28.12 mm/s，頭頸部相對加速度2860.36±1421.58 mm/s2，頭頸部位移5.46±2.82mm;
　　 體重指數(shù)23～25的參考值范圍:頭頸部相對速度67.39±24.73 mm/s，頭頸部相對加速度758.32±1440.18mm/s2，頭頸部位移5.37±1.96mm;
　　 體重指數(shù)＞

14、25的參考值范圍:頭頸部相對速度82.93±35.69 mm/s，頭頸部相對加速度3598.73±2065.63mm/s2，頭頸部位移5.05±1.29mm。
　　 (3)扳動前后受試者的頸部旋轉(zhuǎn)角度要小于患者自主定位的角度，操作安全。
　　 (4)建立旋提手法力學(xué)模型時，應(yīng)考慮患者體型的因素。
　　 2、不同體重指數(shù)等級旋提手法數(shù)理仿真模型的建立:
　　 (1)可以通過變剛度模擬實現(xiàn)旋提手法的體外再現(xiàn)，

15、仿真實現(xiàn)的各參數(shù)與實際測得的各參數(shù)相符;
　　 (2)不同人群間的差異可以通過變剛度，用不同的剛度變化曲線模擬實現(xiàn)。
　　 小結(jié):
　　 手法量化研究一直是手法研究的重點，將經(jīng)驗化的手法操作轉(zhuǎn)化為數(shù)量化、標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)，建立手法的力學(xué)模型，對手法的經(jīng)驗傳承、教學(xué)、推廣具有重要的積極意義。患者體型的不同對旋提手法的發(fā)力過程具有一定的影響，通過變剛度模擬實現(xiàn)旋提手法的體外再現(xiàn)，不同體型間的差異可以用不同的剛度變化曲線模