武秋林

河南衛(wèi)生干部學(xué)院，河南鄭州 450008

該文使用近景測(cè)量技術(shù)對(duì)人體的下肢肌肉進(jìn)行測(cè)量，然后根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)建立直線性變換公式，求解人體下肢肌肉的三維空間坐標(biāo)，最后連接坐標(biāo)生成解剖學(xué)模型，根據(jù)獲得的模型推算人體合理的下肢肌肉起止點(diǎn)。筆者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)，并查閱大量的相關(guān)資料認(rèn)為該問(wèn)題可以從以下幾個(gè)方面出發(fā)。

1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

1.1 主要儀器及實(shí)驗(yàn)對(duì)象

1.1.1 主要儀器 主要儀器包括經(jīng)緯儀、照相機(jī)、立體坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、人體測(cè)量?jī)x、三維坐標(biāo)量測(cè)控制框架及固定夾具、計(jì)算機(jī)等。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)對(duì)象 尸體五具，三男兩女，年齡范圍在27～48歲之間，身高在163～180 cm之間，實(shí)驗(yàn)對(duì)象四肢健全，無(wú)明顯病理性疾病。

1.2 標(biāo)本制備與肌肉附著點(diǎn)的標(biāo)定

1.2.1 下肢肌肉攝影測(cè)量標(biāo)本的制作 將幾具實(shí)驗(yàn)對(duì)象分別沿著第十二胸椎的下方平面橫切，該位置上部的身體放置不用，主要保留下肢各部，著重注意髖、膝蓋、腳踝三個(gè)點(diǎn)的肌肉，將這三部分的肌肉標(biāo)定作為坐標(biāo)起止點(diǎn)。將下肢平放，沿肌肉的紋理切除附著在骨骼表面的肌腱，完成后用木螺絲固定在起止點(diǎn)上，木螺絲作為標(biāo)記物需區(qū)別記好。保留下肢各個(gè)關(guān)節(jié)上的韌帶和關(guān)節(jié)囊，為后期的研究和模型建立做準(zhǔn)備。

1.2.2 肌肉起止點(diǎn)位置的確定 選取實(shí)驗(yàn)對(duì)象下肢一側(cè)的38塊肌肉，鑒于每塊肌肉的紋理、形狀、大小差異均比較大，制定起止點(diǎn)時(shí)要做好記錄，避免因區(qū)別問(wèn)題帶來(lái)的模型誤差，可以根據(jù)肌肉的不同形狀制定不同的標(biāo)記。按照人體下肢肌肉的大致形狀，我們將其分為四類：①體積較大的肌肉，這類肌肉的長(zhǎng)寬面積比較大，起止點(diǎn)的確認(rèn)相對(duì)容易一些，因?yàn)椴粫?huì)影響模型肌拉力線的位置，所以可以把體積較大肌肉的起止點(diǎn)設(shè)置在骨面的中心。②具有寬大起止點(diǎn)的肌肉，這類肌肉是相對(duì)第一種體積較大的肌肉而言的，我們對(duì)起止點(diǎn)標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)在于會(huì)不會(huì)明顯影響肌肉的拉力線，具有寬大起止點(diǎn)的肌肉如果能影響拉力線則需要使用2～3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定標(biāo)記，在不同的點(diǎn)上說(shuō)明該處肌肉的不同功能和顯微組織。③窄小肌肉群組，這類肌肉的起止點(diǎn)容易被局限，受外界約束較大，所以對(duì)它的標(biāo)記主要集中在肌肉的幾何中心。④肌肉的運(yùn)行范圍呈曲線，這類肌肉的標(biāo)定選擇代起止點(diǎn)的方式，即肌肉被切除之前，先在肌肉的曲線轉(zhuǎn)彎處進(jìn)行位置標(biāo)記，以便于后期確認(rèn)。

1.3 控制框架和標(biāo)本固定夾具

根據(jù)以往建立模型的經(jīng)驗(yàn)，將這次實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ投ㄎ徽睦庵鶢?，按照柱狀?jié)點(diǎn)均勻?qū)ΨQ的布置16個(gè)點(diǎn)，標(biāo)本固定夾具與控制框架連為一體，組建控制框架的過(guò)程中注意調(diào)節(jié)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，提高標(biāo)本的穩(wěn)定性，讓所建立的標(biāo)本處于攝影測(cè)量能清晰拍攝的位置。

1.4 攝影過(guò)程以及三維坐標(biāo)原始數(shù)據(jù)

1.4.1 控制點(diǎn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)的獲得 為了讓獲取的坐標(biāo)更精準(zhǔn)，我們使用經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測(cè)，利用先前標(biāo)好的位置將16個(gè)控制點(diǎn)連接起來(lái)，使用前方交會(huì)法和高程法進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)算，這樣推算出來(lái)的數(shù)據(jù)誤差基本小于零點(diǎn)一毫米。

1.4.2 標(biāo)本定位法 ①將左右兩腿骼前上棘進(jìn)行平面調(diào)節(jié)，讓骼前上棘與模型平面垂直，同時(shí)左右骼前上棘和恥骨聯(lián)合上緣中點(diǎn)，讓這幾個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)處于一個(gè)狀面內(nèi)。②讓實(shí)驗(yàn)對(duì)象的膝關(guān)節(jié)自然伸展開。③跟節(jié)點(diǎn)到跖骨的連線與雙腳平面投影相互平行，同時(shí)將之前設(shè)定的坐標(biāo)與雙腿前上棘的調(diào)節(jié)板連接起來(lái)。④恥骨角后緣在腳平面上的投影點(diǎn)是兩組長(zhǎng)軸中的中點(diǎn)。⑤兩足的足底需調(diào)整至同一水平線上。

1.4.3 肌肉起止點(diǎn)三維坐標(biāo)原始數(shù)據(jù)的獲取 當(dāng)上述操作完成后，根據(jù)經(jīng)緯儀和拍攝好的相片將模型對(duì)象交角定位60°，如果有同規(guī)格、同名的肌肉則需拍攝兩張底片，每個(gè)底片中有6個(gè)同名控制點(diǎn)作為坐標(biāo)。然后使用立體坐標(biāo)量測(cè)儀對(duì)之前出現(xiàn)過(guò)的肌肉和控制點(diǎn)進(jìn)行讀片測(cè)量，獲得二維坐標(biāo)參數(shù)。把已知條件輸入計(jì)算機(jī)中，使用DLP程序解析該模型的剩余參數(shù)，然后利用方程求解下肢肌肉起止點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

1.5 坐標(biāo)系的建立

綜上所述，根據(jù)下肢肌肉的數(shù)量計(jì)算出99個(gè)起止點(diǎn)，將實(shí)驗(yàn)對(duì)象的左右兩側(cè)分別定義為左坐標(biāo)系和右坐標(biāo)系，然后分別建立了骨盆坐標(biāo)系、股骨坐標(biāo)系、脛骨坐標(biāo)系、足坐標(biāo)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 結(jié)果

該次實(shí)驗(yàn)依據(jù)人體下肢的肌肉結(jié)構(gòu)建立了活動(dòng)的起止點(diǎn)，首先在人體的環(huán)節(jié)骨上選擇了起止點(diǎn)作為坐標(biāo)參數(shù)，該參數(shù)屬于自變量，當(dāng)肌肉運(yùn)動(dòng)造成坐標(biāo)系變動(dòng)時(shí)參數(shù)會(huì)受因變量的印象概念股，所以需要借助方程式完成計(jì)算，該次實(shí)驗(yàn)共使用了297個(gè)回歸方程。

2.2 分析

解剖學(xué)數(shù)模型的建立涉及多方面知識(shí)內(nèi)容，過(guò)程復(fù)雜且容易出錯(cuò)，該次的模型建立也存在很多問(wèn)題，對(duì)存在問(wèn)題的反省和分析是為下一次實(shí)驗(yàn)的奠基。

2.2.1 肌肉起止點(diǎn) 肌肉起止點(diǎn)的選擇不是單一的，首先要避免選擇中出現(xiàn)誤差，比如骨骼肌代起點(diǎn)與肌止點(diǎn)的拉力線，如果該處的起止選擇不當(dāng)擇優(yōu)可能造成所推算的力臂大于實(shí)際拉力線的距離。對(duì)于髖關(guān)節(jié)產(chǎn)生的力臂實(shí)際上比脛骨產(chǎn)生的力臂更為精準(zhǔn)。再比如，一條從脛骨前肌起點(diǎn)到前肌止點(diǎn)的直線，如果按照方程的推算，它的力臂是等量的，但是由于脛骨對(duì)踝關(guān)節(jié)有較大影響，所以比實(shí)際力臂比推算的力臂要大得多。這種情況下我們想標(biāo)記其中一個(gè)起止點(diǎn)需要分析更多現(xiàn)實(shí)因素，不能僅靠方程推演的結(jié)果設(shè)定坐標(biāo)系數(shù)。

2.2.2 標(biāo)本定位與人體測(cè)量參數(shù)的選擇 在模型建立的過(guò)程中由于下肢的肢體位置變化對(duì)力臂的推算有諸多影響，所以模型的建立是按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，唯一不同之處在于兩組長(zhǎng)軸間的距離由標(biāo)準(zhǔn)的10 cm改為20 cm，這樣便于測(cè)算下肢側(cè)肌肉的起止點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩組長(zhǎng)軸的距離增大，則兩腳的開合距離越小。肌肉起止點(diǎn)與各個(gè)環(huán)節(jié)骨密不可分，當(dāng)空間位置發(fā)生變化，相應(yīng)的節(jié)骨形態(tài)也隨之變化。因此人體測(cè)量學(xué)參數(shù)的選擇不是唯一的，為了達(dá)到各參數(shù)的均勻，讓最后坐標(biāo)系的聯(lián)系能生成相應(yīng)的環(huán)節(jié)骨形狀，在推算某個(gè)坐標(biāo)時(shí)要先設(shè)定好因變量，在回歸方程中把自變量和因變量相互區(qū)別，讓最終成型的模型能從不同角度反映活體肌肉的空間位置。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上，簡(jiǎn)單敘述了下肢肌骨系統(tǒng)解剖學(xué)模型的建立，通過(guò)設(shè)置起止點(diǎn)確定坐標(biāo)，分析回歸方程最終形成坐標(biāo)系，發(fā)現(xiàn)近景攝影測(cè)量技術(shù)能被廣泛用于人體形態(tài)參數(shù)的測(cè)量，如果控制得當(dāng)能獲取更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)和圖片信息。該實(shí)驗(yàn)所測(cè)算的回歸方程僅為本文實(shí)驗(yàn)服務(wù)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)回歸方程的計(jì)算為活體肌肉起止點(diǎn)坐標(biāo)的推算奠定科學(xué)的數(shù)據(jù)資料，所尋找的肌肉代起止點(diǎn)對(duì)推算下肢肌肉力臂具有現(xiàn)實(shí)意義，因此未來(lái)對(duì)下肢肌骨系統(tǒng)的模型的研究也必須要推廣肌肉代起止點(diǎn)的應(yīng)用發(fā)展。

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