【作　者】郭占社，郭昭君，梁向党

1 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京市，100191

2 北京航空航天大学虚拟现实与系统国家重点实验室，北京市，100191

3 解放军总医院骨科，北京市，100853

0　引言

骨折愈合是一个极其复杂的修复重建过程，受到体内外诸多因素的影响，其中生物学环境和力学环境是影响骨折愈合十分重要的因素[1-3]。在骨折固定手术治疗的基础上，如何提供必要的应力刺激，使骨折端产生合适的生物力学环境，减少骨不愈合等并发症的发生，是非常有社会现实意义的课题[4-6]。目前许多研究人员都对此做了研究，但是所用力学实验平台和加载方法都类似，力学试验机存在量程过大、载荷不够准确的问题；而少数的几个研究虽然测量了骨骼断面位移的变化，但是所用方法过于老旧、精度较低[7-11]。

本文针对上述问题，研制了一种适用于骨生物力学特性评估的测试系统，能够模拟人体骨折手术后力学状态，分析骨骼及固定架所受外力与骨骼断面位移关系，并能够进行固定架的疲劳实验，实时在线监测并存储数据，从而为骨科医学研究提供实验数据支撑和理论基础。

1　测试系统工作原理

系统工作原理图，如图1所示。本生物力学实验系统主要由三部分组成，包括机械位移平台及伺服电机系统，传感器及硬件电路系统，以及上位机软件系统。伺服电机的旋转运动通过丝杠导轨转换为直线运动，带动位移平台和夹具，对骨骼和固定架施加拉压作用力，模拟真实环境中人体骨骼受到的轴向力，力的大小通过力传感器和信号电路获取。……