[发明专利]一种软组织损伤及异常连接模拟试验方法

权利要求书

1.一种软组织损伤模拟试验方法，在软组织损伤模拟试验装置上展开，其特征在于，

所述软组织损伤模拟试验装置包括关节腔模拟件以及位于其周围的软组织模拟结构、第一韧性模拟结构、第二韧性模拟结构、第一肌肉弹性模拟结构、第二肌肉弹性模拟结构和活性粘性体液；软组织模拟结构由多个蠕变弹性微结构排布形成阵列结构，软组织模拟结构的滑移表征关节之间的摩擦，表面的凹凸不平表征软骨面的高低不平；第一和第二韧性模拟结构分居软组织模拟结构的两侧，用于模拟关节与肌肉组织的连接部位，第一韧性结构包括多个第一弹性椭球体、多个第二弹性椭球体、多个第二连接支撑、多个第三连接支撑和多个第一弹簧，第一弹性椭球体靠近通过结构胶粘在关节腔模拟件上面；第一和第二肌肉弹性模拟结构分别位于第一和第二韧性模拟结构的另一侧，用于模拟肌肉组织，第一肌肉弹性模拟结构和第二肌肉弹性模拟结构相同，第一肌肉弹性模拟结构包括多个第二弹簧、第三弹性椭球体和第四连接支撑，多个第三弹性椭球体排布形成同一平面的多个椭圆环，同一椭圆环的相邻第三弹性椭球体之间通过第四连接支撑连接；韧带的两端分别连接第一和第二韧性模拟结构，用于防止两韧性模拟结构的过度变形；活性粘性体液填充于关节腔模拟件内，用于模拟关节滑液及组织间体液；

第一形变数据库构建步骤具体为：

S1：向软组织模拟结构施加力F，F的方向与关节腔模拟件轴线的夹角为θ，由胡克定律计算此时的理论形变量x₀＝F·cosθ/f，f为软组织模拟结构的弹性系数；

S2：在给定的力F，遍历θ的取值范围，建立理论形变量的第一数据库；改变力F的大小，再遍历θ的取值范围，进而扩充理论形变量的第一数据库；

第一复位判定步骤具体为：

S3：向软组织模拟结构某处施加力F₁，F₁方向与关节腔模拟件轴线的夹角为θ₁，测量得到此时的形变量x₁；

S4：在第一数据库中找到夹角取值为θ₁和力的大小为F₁时的理论形变量x₂；将测量得到的形变量x₁与x₂比较，如果x₁远小于x₂,说明该处为形变复位处，复位所需的恢复力F₀＝f·(x₂-x₁)/cosθ₁，恢复力的方向与关节腔模拟件轴线的夹角为θ₁；

所述软组织模拟结构的弹性系数f按照如下方式确定：

t为年龄阈值，b为体型系数，g为性别系数，r为人种系数，p为关节类型系数，a为年龄。

2.一种软组织异常连接模拟试验方法，在软组织损伤模拟试验装置上展开，其特征在于，

所述软组织损伤模拟试验装置包括关节腔模拟件以及位于其周围的软组织模拟结构、第一韧性模拟结构、第二韧性模拟结构、第一肌肉弹性模拟结构、第二肌肉弹性模拟结构和活性粘性体液；软组织模拟结构由多个蠕变弹性微结构排布形成阵列结构，软组织模拟结构的滑移表征关节之间的摩擦，表面的凹凸不平表征软骨面的高低不平；第一和第二韧性模拟结构分居软组织模拟结构的两侧，用于模拟关节与肌肉组织的连接部位，第一韧性结构包括多个第一弹性椭球体、多个第二弹性椭球体、多个第二连接支撑、多个第三连接支撑和多个第一弹簧，第一弹性椭球体靠近通过结构胶粘在关节腔模拟件上面；第一和第二肌肉弹性模拟结构分别位于第一和第二韧性模拟结构的另一侧，用于模拟肌肉组织，第一肌肉弹性模拟结构和第二肌肉弹性模拟结构相同，第一肌肉弹性模拟结构包括多个第二弹簧、第三弹性椭球体和第四连接支撑，多个第三弹性椭球体排布形成同一平面的多个椭圆环，同一椭圆环的相邻第三弹性椭球体之间通过第四连接支撑连接；韧带的两端分别连接第一和第二韧性模拟结构，用于防止两韧性模拟结构的过度变形；活性粘性体液填充于关节腔模拟件内，用于模拟关节滑液及组织间体液；

所述软组织异常连接模拟试验方法包括第二形变数据库构建和第二复位判定步骤：

所述第二形变数据库构建步骤具体为：

T1：将第一或第二韧性模拟结构或第一或第二肌肉弹性模拟结构作为测试部位，向测试部位施加力F₂，F₂的方向与关节腔模拟件轴线的夹角为θ₂，由胡克定律计算此时的理论形变量x₄＝F₂·cosθ₂/f₃，f₃为测试部位的弹性系数；

T2：在给定的力F₂下，遍历θ₂的取值范围，建立理论形变量的第二数据库；改变力F₂的大小，再遍历θ₂的取值范围，扩充理论形变量的第二数据库；

所述第二复位判定步骤具体为：

T3：向测试部位某处距离关节腔模拟件轴线的距离为x₁的部位施加力F₃，方向与关节腔模拟件轴线的夹角为θ₃，测量此时的形变量x₅；

T4：在第二数据库中找到夹角的取值为θ₃和力的大小为F₃时的理论形变量x₆；将测量得到的形变量x₅与x₆进行比较，如果x₅远小于x₆，说明该处为形变复位处，复位所需的恢复力F₄＝f₃·(x₆-x₅)/cosθ₃，恢复力的方向与关节腔模拟件轴线的夹角为θ₃；

所述第一或第二韧性模拟结构为测试部位，测试部位的弹性系数f₃＝f₁按照如下方式确定：

其中，t为年龄阈值，b为体型系数，g为性别系数，r为人种系数，p为关节类型系数，a为年龄，x为测试部位距离关节腔模拟件轴线的距离；

所述第一或第二肌肉弹性模拟结构为测试部位，测试部位的弹性系数f₃＝f₂按照如下方式确定：

其中，t为年龄阈值，b为体型系数，g为性别系数，r为人种系数，p为关节类型系数，a为年龄，y为测试部位距离关节腔模拟件轴线的距离。