CN109820595A - 一种用于康复治疗的筋膜变形3d数学模型系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于康复治疗的筋膜变形3D数学模型系统，包括如下步骤：生成筋膜的3D模型图示：使用人体三维扫描仪对人体进行扫描，并根据计算对象需要选取对应部分，并生成筋膜的3D模型图示。该用于康复治疗的筋膜变形3D数学模型系统，结合Wright和Rennels的体外纵向应力应变数据，我们确定了阔筋膜和足底筋膜的弹性常数c1和无量纲常数c2的值，从而确定产生规定变形所需的机械力，可以很好的根据计算的方式以筋膜变形情况为参数计算出对应所需的机械力，因此可以在保证筋膜治疗效果的前提下实现自动化的机械筋膜治疗操作，减少了对医疗人员的工作经验以及专业水平的依赖程度，提高了医疗的效果。

Description

一种用于康复治疗的筋膜变形3D数学模型系统

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，具体为一种用于康复治疗的筋膜变形3D数学模型系统。

背景技术

筋膜是一种致密的纤维结缔组织，连接肌肉、骨骼和器官，在全身形成一个连续的组织网络。在人体姿势变化过程中，它对传递机械力起着重要作用。几种形式的人工筋膜疗法，包括肌筋膜松解术和骨疗法操作治疗(OMT)中的某些其他技术，已被开发出来，以改善姿势调整和肌肉骨骼动力学的其他表达。这些疗法和治疗的目的是改变筋膜的机械性能，如密度、硬度和粘度，使筋膜更容易适应物理应力。事实上，一些骨科医生和手工治疗师报告局部组织释放后，应用缓慢的手工力量紧张的筋膜区。这些报告已被解释为打破筋膜交联，从凝胶过渡到溶胶状态的细胞外基质，以及其他被动粘弹性变化筋膜。

在现有技术中，难以很好的根据计算的方式以筋膜变形情况为参数计算出对应所需的机械力，因此无法在保证筋膜治疗效果的前提下实现自动化的机械筋膜治疗操作，过于依赖医疗人员的工作经验以及专业水平，降低了医疗的效果。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于康复治疗的筋膜变形3D数学模型系统，解决了在现有技术中，难以很好的根据计算的方式以筋膜变形情况为参数计算出对应所需的机械力，因此无法在保证筋膜治疗效果的前提下实现自动化的机械筋膜治疗操作的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于康复治疗的筋膜变形3D数学模型系统，包括如下步骤：

S1、生成筋膜的3D模型图示：使用人体三维扫描仪对人体进行扫描，并根据计算对象需要选取对应部分，并生成筋膜的3D模型图示；

S2、度量张量的计算：将步骤S1中得到的筋膜的3D模型图示放置于笛卡尔坐标Xi(i＝1,2,3)中，并通过度量张量计算公式：得出未变形状态下笛卡尔坐标Xi(i＝1,2,3)中的度量张量g_ij和g^ij，以及变形状态笛卡尔坐标yr(r＝1，2，3)中的度量张量G_ij和G^ij；

S3、张量物理意义的计算：通过公式：E^ij＝(G^ij-g^ij)/2，得出张量物理意义值E^ij；

S4、应变不变量的计算：通过公式：I₁＝g^rsG_rs，I₂＝g^rsG^rs，I₃＝G/g计算应变不变量I₁、I₂和I₃；

S5、压力评估计算：通过公式： (其中：W＝C₁「e^C2(I1-3)-1」)，从而计算出压力评估值α、ψ和ρ；

S6、单位法向量计算：通过公式：向量n＝向量G¹/根号下G¹¹，其中G¹为反向基向量，计算出单位法向量；

S7、计算单位法向量的法向分量：n₁＝k₃(1+k₄)/根号下k₃ ²+k₁ ²，n₂＝0，n₃＝0，其中n₁、n₂和n₃是单位法向量的法向分量；

S8、施加的法向力(N)的评估计算：通过公式：N＝k₃ ^2r33＝(k₃ ²-1)α+ψ「k₂ ²k₃ ²+(1+k₄)²k₃ ²-2」，得出法向力N的评估值；

S9、机械常数的评估：通过公式σ＝αE^β和σ＝2C₁C₂(λ²-1/λ)e^c2(I1-3)，withψ＝0，I₁＝λ²+2/λ,λ₁ ²＝λ²,λ₂ ²＝λ₃ ²＝1/λ,计算出机械常数(其中λ是拉伸率)；

S10、确定产生规定变形所需的机械力并显示：通过步骤S2、S5、S8和S9中得到的对应数据，在筋膜的3D模型图示上显示对应机械力的各项参数。

优选的，在步骤S1中，所选取的筋膜为阔筋膜、足底筋膜或鼻浅筋膜。

优选的，在步骤S1中，所选取的筋膜是各向同性的。

(三)有益效果

本发明提供了一种用于康复治疗的筋膜变形3D数学模型系统。具备以下有益效果：

该用于康复治疗的筋膜变形3D数学模型系统，结合Wright和Rennels的体外纵向应力应变数据，我们确定了阔筋膜和足底筋膜的弹性常数c₁和无量纲常数c₂的值，从而确定产生规定变形所需的机械力，可以很好的根据计算的方式以筋膜变形情况为参数计算出对应所需的机械力，因此可以在保证筋膜治疗效果的前提下实现自动化的机械筋膜治疗操作，减少了对医疗人员的工作经验以及专业水平的依赖程度，提高了医疗的效果。

具体实施方式

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种用于康复治疗的筋膜变形3D数学模型系统，包括如下步骤：

S1、生成筋膜的3D模型图示：使用人体三维扫描仪对人体进行扫描，并根据计算对象需要选取对应部分，并生成筋膜的3D模型图示(所选取的筋膜为阔筋膜、足底筋膜或鼻浅筋膜，且筋膜是各向同性的)；

S2、度量张量的计算：将步骤S1中得到的筋膜的3D模型图示放置于笛卡尔坐标Xi(i＝1,2,3)中，并通过度量张量计算公式：得出未变形状态下笛卡尔坐标Xi(i＝1,2,3)中的度量张量g_ij和g^ij，以及变形状态笛卡尔坐标yr(r＝1，2，3)中的度量张量G_ij和G^ij；

S3、张量物理意义的计算：通过公式：E^ij＝(G^ij-g^ij)/2，得出张量物理意义值E^ij；

S4、应变不变量的计算：通过公式：I₁＝g^rsG_rs，I₂＝g^rsG^rs，I₃＝G/g计算应变不变量I₁、I₂和I₃；

S5、压力评估计算：通过公式： (其中：W＝C₁「e^C2(I1-3)-1」)，从而计算出压力评估值α、ψ和ρ；

S6、单位法向量计算：通过公式：向量n＝向量G¹/根号下G¹¹，其中G¹为反向基向量，计算出单位法向量；

S7、计算单位法向量的法向分量：n₁＝k₃(1+k₄)/根号下k₃ ²+k₁ ²，n₂＝0，n₃＝0，其中n₁、n₂和n₃是单位法向量的法向分量；

S8、施加的法向力(N)的评估计算：通过公式：N＝k₃ ^2r33＝(k₃ ²-1)α+ψ「k₂ ²k₃ ²+(1+k₄)²k₃ ²-2」，得出法向力N的评估值；

S9、机械常数的评估：通过公式σ＝αE^β和σ＝2C₁C₂(λ²-1/λ)e^c2(I1-3)，withψ＝0，I₁＝λ²+2/λ,λ₁ ²＝λ²,λ₂ ²＝λ₃ ²＝1/λ,计算出机械常数(其中λ是拉伸率)；

S10、确定产生规定变形所需的机械力并显示：通过步骤S2、S5、S8和S9中得到的对应数据，在筋膜的3D模型图示上显示对应机械力的各项参数。

综上所述，该用于康复治疗的筋膜变形3D数学模型系统，结合Wright和Rennels的体外纵向应力应变数据，我们确定了阔筋膜和足底筋膜的弹性常数c₁和无量纲常数c₂的值，从而确定产生规定变形所需的机械力，可以很好的根据计算的方式以筋膜变形情况为参数计算出对应所需的机械力，因此可以在保证筋膜治疗效果的前提下实现自动化的机械筋膜治疗操作，减少了对医疗人员的工作经验以及专业水平的依赖程度，提高了医疗的效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种用于康复治疗的筋膜变形3D数学模型系统，其特征在于，包括如下步骤：

S1、生成筋膜的3D模型图示：使用人体三维扫描仪对人体进行扫描，并根据计算对象需要选取对应部分，并生成筋膜的3D模型图示；

S2、度量张量的计算：将步骤S1中得到的筋膜的3D模型图示放置于笛卡尔坐标Xi(i＝1,2,3)中，并通过度量张量计算公式：

得出未变形状态下笛卡尔坐标Xi(i＝1,2,3)中的度量张量g_ij和g^ij，以及变形状态笛卡尔坐标yr(r＝1，2，3)中的度量张量G_ij和G^ij；

S3、张量物理意义的计算：通过公式：E^ij＝(G^ij-g^ij)/2，得出张量物理意义值E^ij；

S4、应变不变量的计算：通过公式：I₁＝g^rsG_rs，I₂＝g^rsG^rs，I₃＝G/g计算应变不变量I₁、I₂和I₃；

S5、压力评估计算：通过公式： (其中：W＝C₁「e^C2(I1-3)-1」)，从而计算出压力评估值α、ψ和ρ；

S6、单位法向量计算：通过公式：向量n＝向量G¹/根号下G¹¹，其中G¹为反向基向量，计算出单位法向量；

S7、计算单位法向量的法向分量：n₁＝k₃(1+k₄)/根号下k₃ ²+k₁ ²，n₂＝0，n₃＝0，其中n₁、n₂和n₃是单位法向量的法向分量；

S8、施加的法向力(N)的评估计算：通过公式：N＝k₃ ^2r33＝(k₃ ²-1)α+ψ「k₂ ²k₃ ²+(1+k₄)²k₃ ²-2」，得出法向力N的评估值；

S9、机械常数的评估：通过公式σ＝αE^β和σ＝2C₁C₂(λ²-1/λ)e^c2(I1-3)，withψ＝0，I₁＝λ²+2/λ,λ₁ ²＝λ²,λ₂ ²＝λ₃ ²＝1/λ,计算出机械常数(其中λ是拉伸率)；

S10、确定产生规定变形所需的机械力并显示：通过步骤S2、S5、S8和S9中得到的对应数据，在筋膜的3D模型图示上显示对应机械力的各项参数。

2.根据权利要求1所述的一种用于康复治疗的筋膜变形3D数学模型系统，其特征在于：在步骤S1中，所选取的筋膜为阔筋膜、足底筋膜或鼻浅筋膜。

3.根据权利要求1所述的一种用于康复治疗的筋膜变形3D数学模型系统，其特征在于：在步骤S1中，所选取的筋膜是各向同性的。