对下肢肌骨系统解剖学模型的研究

武秋林

河南卫生干部学院，河南郑州 450008

该文使用近景测量技术对人体的下肢肌肉进行测量，然后根据测量的数据建立直线性变换公式，求解人体下肢肌肉的三维空间坐标，最后连接坐标生成解剖学模型，根据获得的模型推算人体合理的下肢肌肉起止点。笔者结合自己的工作经验，并查阅大量的相关资料认为该问题可以从以下几个方面出发。

1 实验材料及方法

1.1 主要仪器及实验对象

1.1.1 主要仪器 主要仪器包括经纬仪、照相机、立体坐标测量仪、人体测量仪、三维坐标量测控制框架及固定夹具、计算机等。

1.1.2 实验对象 尸体五具，三男两女，年龄范围在27～48岁之间，身高在163～180 cm之间，实验对象四肢健全，无明显病理性疾病。

1.2 标本制备与肌肉附着点的标定

1.2.1 下肢肌肉摄影测量标本的制作 将几具实验对象分别沿着第十二胸椎的下方平面横切，该位置上部的身体放置不用，主要保留下肢各部，着重注意髋、膝盖、脚踝三个点的肌肉，将这三部分的肌肉标定作为坐标起止点。将下肢平放，沿肌肉的纹理切除附着在骨骼表面的肌腱，完成后用木螺丝固定在起止点上，木螺丝作为标记物需区别记好。保留下肢各个关节上的韧带和关节囊，为后期的研究和模型建立做准备。

1.2.2 肌肉起止点位置的确定 选取实验对象下肢一侧的38块肌肉，鉴于每块肌肉的纹理、形状、大小差异均比较大，制定起止点时要做好记录，避免因区别问题带来的模型误差，可以根据肌肉的不同形状制定不同的标记。按照人体下肢肌肉的大致形状，我们将其分为四类：①体积较大的肌肉，这类肌肉的长宽面积比较大，起止点的确认相对容易一些，因为不会影响模型肌拉力线的位置，所以可以把体积较大肌肉的起止点设置在骨面的中心。②具有宽大起止点的肌肉，这类肌肉是相对第一种体积较大的肌肉而言的，我们对起止点标定的标准在于会不会明显影响肌肉的拉力线，具有宽大起止点的肌肉如果能影响拉力线则需要使用2～3个点进行稳定标记，在不同的点上说明该处肌肉的不同功能和显微组织。③窄小肌肉群组，这类肌肉的起止点容易被局限，受外界约束较大，所以对它的标记主要集中在肌肉的几何中心。④肌肉的运行范围呈曲线，这类肌肉的标定选择代起止点的方式，即肌肉被切除之前，先在肌肉的曲线转弯处进行位置标记，以便于后期确认。

1.3 控制框架和标本固定夹具

根据以往建立模型的经验，将这次实验模型定位正四棱柱状，按照柱状节点均匀对称的布置16个点，标本固定夹具与控制框架连为一体，组建控制框架的过程中注意调节各个节点，提高标本的稳定性，让所建立的标本处于摄影测量能清晰拍摄的位置。

1.4 摄影过程以及三维坐标原始数据

1.4.1 控制点三维坐标数据的获得 为了让获取的坐标更精准，我们使用经纬仪进行观测，利用先前标好的位置将16个控制点连接起来，使用前方交会法和高程法进行数据测算，这样推算出来的数据误差基本小于零点一毫米。

1.4.2 标本定位法 ①将左右两腿骼前上棘进行平面调节，让骼前上棘与模型平面垂直，同时左右骼前上棘和耻骨联合上缘中点，让这几个节点同时处于一个状面内。②让实验对象的膝关节自然伸展开。③跟节点到跖骨的连线与双脚平面投影相互平行，同时将之前设定的坐标与双腿前上棘的调节板连接起来。④耻骨角后缘在脚平面上的投影点是两组长轴中的中点。⑤两足的足底需调整至同一水平线上。

1.4.3 肌肉起止点三维坐标原始数据的获取 当上述操作完成后，根据经纬仪和拍摄好的相片将模型对象交角定位60°，如果有同规格、同名的肌肉则需拍摄两张底片，每个底片中有6个同名控制点作为坐标。然后使用立体坐标量测仪对之前出现过的肌肉和控制点进行读片测量，获得二维坐标参数。把已知条件输入计算机中，使用DLP程序解析该模型的剩余参数，然后利用方程求解下肢肌肉起止点的三维坐标。

1.5 坐标系的建立

综上所述，根据下肢肌肉的数量计算出99个起止点，将实验对象的左右两侧分别定义为左坐标系和右坐标系，然后分别建立了骨盆坐标系、股骨坐标系、胫骨坐标系、足坐标系。

2 结果与分析

2.1 结果

该次实验依据人体下肢的肌肉结构建立了活动的起止点，首先在人体的环节骨上选择了起止点作为坐标参数，该参数属于自变量，当肌肉运动造成坐标系变动时参数会受因变量的印象概念股，所以需要借助方程式完成计算，该次实验共使用了297个回归方程。

2.2 分析

解剖学数模型的建立涉及多方面知识内容，过程复杂且容易出错，该次的模型建立也存在很多问题，对存在问题的反省和分析是为下一次实验的奠基。

2.2.1 肌肉起止点 肌肉起止点的选择不是单一的，首先要避免选择中出现误差，比如骨骼肌代起点与肌止点的拉力线，如果该处的起止选择不当择优可能造成所推算的力臂大于实际拉力线的距离。对于髋关节产生的力臂实际上比胫骨产生的力臂更为精准。再比如，一条从胫骨前肌起点到前肌止点的直线，如果按照方程的推算，它的力臂是等量的，但是由于胫骨对踝关节有较大影响，所以比实际力臂比推算的力臂要大得多。这种情况下我们想标记其中一个起止点需要分析更多现实因素，不能仅靠方程推演的结果设定坐标系数。

2.2.2 标本定位与人体测量参数的选择 在模型建立的过程中由于下肢的肢体位置变化对力臂的推算有诸多影响，所以模型的建立是按照行业标准进行的，唯一不同之处在于两组长轴间的距离由标准的10 cm改为20 cm，这样便于测算下肢侧肌肉的起止点，通过计算发现当两组长轴的距离增大，则两脚的开合距离越小。肌肉起止点与各个环节骨密不可分，当空间位置发生变化，相应的节骨形态也随之变化。因此人体测量学参数的选择不是唯一的，为了达到各参数的均匀，让最后坐标系的联系能生成相应的环节骨形状，在推算某个坐标时要先设定好因变量，在回归方程中把自变量和因变量相互区别，让最终成型的模型能从不同角度反映活体肌肉的空间位置。

3 结语

综上，简单叙述了下肢肌骨系统解剖学模型的建立，通过设置起止点确定坐标，分析回归方程最终形成坐标系，发现近景摄影测量技术能被广泛用于人体形态参数的测量，如果控制得当能获取更精准的数据和图片信息。该实验所测算的回归方程仅为本文实验服务，同时发现回归方程的计算为活体肌肉起止点坐标的推算奠定科学的数据资料，所寻找的肌肉代起止点对推算下肢肌肉力臂具有现实意义，因此未来对下肢肌骨系统的模型的研究也必须要推广肌肉代起止点的应用发展。

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