Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-3-446-454
УДК 617.3, 519.244.4, 539.3
СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ОТНОШЕНИЙ КОЛЕННОГО СУСТАВА
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Мусалимов В.М., Перепелкина С.Ю., Паасуке М., Гапеева Е., Ерелине Я. Статистическое моделирование передаточных отношений коленного сустава // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 20. № 3. С. 446–454. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-3-446-454
Аннотация
Предмет исследования. Предложен новый подход к анализу экспериментальных данных ходьбы, заключаю- щийся в использовании статистик передаточных отношений. В основу исследований положены эксперимен- тальные данные сгибания-разгибания-ротации коленного сустава, полученные в лаборатории кинезиологии и биомеханики Тартуского университета Эстонии. Методы. Для каждой из фаз данных движения были рассчитаны угловые скорости. Моменты времени изменения знака угловых скоростей представлены в качестве случайного процесса. Рассмотрена роль распределения Пуассона для моделирования распределения точек перехода через нуль. Построены корреляционные функции и спектральные плотности этих процессов. Описана роль равномер- ного распределения в оценке передаточных отношений. Изучена роль крестообразных связок в передаче движения. Основные результаты. В результате обработки данных с использованием статистик Пуассона и Фишера рассчитаны средние значения и дисперсия передаточных отношений. Предложена модель механизма упругой передачи движения сгибания-разгибания-ротации коленного сустава с использованием передаточного отноше- ния и особенностей спиральной анизотропии в применении к механике крестообразных связок. Практическая значимость работы определяется поиском решения задач модернизации эластичных актуаторов, используемых в конструкциях коленных ортезов.
Ключевые слова: коленный сустав, сгибание/разгибание, ротация, распределения, передаточные отношения, крестообразные связки, спиральная анизотропия
Список литературы
Список литературы
-
Механические свойства биологических тканей человека. Справочное пособие. М.: ГУ НПО «Спецтехника и связь» МВД России, 2001. 100 с.
-
Евсеев В.И. Биомеханика повреждений коленного сустава. М.: РУСАЙНС, 2018. 338 с.
-
Farhat N., Mata V., Rosa D., Fayos J., Peirau X. Musculo - Skeletic Model for Knee Joint Forces Estimation in Sport Activities // Proc. 7th EUROMECH Solid Mechanics Conference. Lisbon, Portugal. 2009. P. 1–21.
-
Мусалимов В.М., Паасуке М., Гапеева Е., Ерелине Я., Ерофеев М.А. Моделирование динамики опорно-двигательной системы // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 6. С. 1159–1166. doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-6-1159-1166
-
Schmidt R., Komistek R.D., Blaha I.D., Penenberg B.L., Maloney W.J. Fluoroscopic analyses of cruciate-retaining and medial pivot knee implants // Clinical Orthopaedics and Related Research. 2003. V. 410. P. 139–147. doi: 10.1097/01.blo.0000063565.90853.a4
-
Chen E., Ellis R.E., Bryant J.T., Rudan J.F. A computational model of postoperative knee kinematics // Medical Image Analysis. 2001. V. 5. N 4. P. 317–330. doi: 10.1016/S1361-8415(01)00049-4
-
Banks S.A., Hodge W.A. Design and activity dependrnce of kinematics in fixed and mobile-bearing knee arthroplasties // Journal of Arthroplasty. 2004. V. 19. N 7. P. 809–816. doi: 10.1016/j.arth.2004.04.011
-
Markolf K.L., Mensch J.S., Amstutz H.C. Stiffness and laxity of the knee-the contributions of the supporting structures. A quantitative in vitro study // Journal of Bone and Joint Surgery - Series A. 1976. V. 58. N 5. P. 583–594. doi: 10.2106/00004623-197658050-00001
-
Blaha J.D. The rationale for a total knee implant that confers anteroposterior stability throughout range of motion // Journal of Arthroplasty. 2004. V. 19. N 4. Suppl. 1. P. 22–26. doi: 10.1016/j.arth.2004.04.002
-
Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.: Мир, 1974. 464 с.
-
Вальд А. Последовательный анализ. М.: Физматлит, 1960. 328 с.
-
Финни Д. Введение в теорию планирования экспериментов. М.: Наука, 1971. 286 с.
-
Мещеряков В.В. Задачи по статистике и регрессионному анализу с MATLAB. М.: Диалог-МИФИ, 2009. 448 с.
-
Светлицкий В.А. Статистическая механика и теория надежности. М.: Изд-во МГТУ, 2004. 504 с.
-
Koo S., Andriacchi T.P. The knee joint center of rotation is predominantly on the lateral side during normal walking // Journal of Biomechanics. 2008. V. 41. N 6. P. 1269–1273. doi: 10.1016/j.jbiomech.2008.01.013
-
Lu T.-W., O’Connor J.J. Lines of action and moment arms of the major force-bearing structures crossing the human knee joint: comparison between theory and experiment // Journal of Anatomy. 1996. V. 189. N 3. P. 575–585.
-
Dyrby C.O., Andriacchi T.P. Secondary motions of the knee during weight bearing and non-weight bearing activities // Journal of Orthopaedic Research. 2004. V. 22. N 4. P. 794–800.doi: 10.1016/j.orthres.2003.11.003
-
Мусалимов В.М., Мокряк С.Я. О некоторых задачах для спирально-изотропной среды // Механика сплошных сред. Томск: ТГУ, 1983. С. 88–96.
-
Pratt J.E., Krupp B.T., Morse C.J., Collins S.H. The RoboKnee: An exoskeleton for enhancing strength and endurance during walking // Proc. of the 2004 IEEE International Conference on Robotics and Automation. New Orleans, LA. 2004. P. 2430–2435. doi: 10.1109/ROBOT.2004.1307425
-
Pratt J., Krupp B., Morse C. Series elastic actuators for high fidelity force control // Industrial Robot. 2002. V. 29. N 3. P. 234–241. doi: 10.1108/01439910210425522