呂東武Lu, Tung-Wu臺灣大學:醫學工程學研究所李佳達Li, Jia-DaJia-DaLi2010-05-182018-06-292010-05-182018-06-292009U0001-3007200910583100http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/183714手輪推進式輪椅是最為常見與常用的輪椅，過去許多文獻指出，追蹤長期使用手輪的患者，有很高的比例產生上肢骨骼肌肉系統的病變，有鑑於過去手輪在力學上的施力條件不佳，使用者施予手輪的力量並不能完全轉換為驅動輪椅前進的正向推力，在過去有一項省力把手的專利設計(呂東武 2004)，突破手輪施力機械效益不彰的窠臼，提供一個具有高度機械效益的施力條件。然而這創新思維的產物過去並沒有任何研究可以佐證它的功效，本研究藉由經由客觀的實驗，從運動學、力動學一系列的分析，比較並探討省力把手與一般手輪在輪椅的推進過程中對人體上肢造成的影響。於人體上肢的分析，過去的研究已獲致良好的成果，本研究延伸過去的研究成果，運用過去累積改良的上肢多連桿生物力學模型，並結合全面性皮膚移動誤差最佳化的方法，將上肢之生物力學分析運用在輪椅推進的議題上，藉由完整的生物力學分析，比較省力把手與常見手輪推進式輪椅之差異，驗證省力把手之實質功效。位正常受試者，藉由ViconMX 系統與測力輪椅，於實驗過程拍攝22顆反光球及量測手部施力，記錄其運動學與力動學資料，省力把手與手輪各收取五次的推進行程，於實驗開始前讓受試者練習至熟悉推進方式後始進行實驗。果顯示，省力把手有助於降低推進週期中之施力大小，並在軸向產生較大之力矩，具有較高的推進效率。增加在橫解剖平面（Transverse Plane）的關節活動度。減少上臂內旋角度。改變施力方式讓腕關節在推進過程由橈側偏移旋回正中位置。降低沿肢段長軸方向之關節受力，增加肘關節的活動度與屈曲/伸展力矩，增加腕關節橈/尺側偏移力矩，大幅減少肩關節外展/內收方向力矩。Manual wheelchair is the most familiar wheelchair and is most common in use. According to the research, high percentage of long-term manual wheelchair users may have complications of muscular-skeletal system problems in upper extremities. In consideration of poor stroke efficiency during pushrim propulsion, force applied on pushrim couldn’t fully transform to axial moment to drive wheelchairs. Dr. Lu brought up a patent design of efficient handles in 2004 to improve the shortcomings of pushrim. This study performed biomechanical analysis including kinematics and kinetics to validate efficacy of the efficient handles. Upper limb model and global optimization method were involved to evaluate accurate and complete kinematics data. Five able-bodied volunteer subjects were recruited. ViconMX system and instrumented wheelchair were used to capture twenty-two infrared-retroreflective markers and measure the applying force during wheelchair propulsion. Five trials were captured during efficient handle and pushrim propulsion, respectively. The subjects were well practiced before the experiments. The results showed less applying force and larger axial moment during efficient handle propulsion. Efficient handle’s stroke efficiency is higher than pushrim. According to the results of kinematics, increasing range of joint rotation in the transverse plane and reducing internal rotation of humerus were found at this study when using efficient handle. Efficient handle also reduces longitudinal joint force and joint moment along the abduction/adduction axis.摘要 IBSTRACT II錄 III目錄 VII目錄 XIII壹章 緒論 1一節 輪椅使用族群 1二節 省力把手的設計理念 3三節 上肢骨骼系統簡介 4骨 5胛骨 5骨 5骨 5骨 5骨鎖骨關節 6峰鎖骨關節 6肱關節 6關節 6關節 7四節 使用手輪推進輪椅可能造成的傷害 7組織的傷害 7泡 7膚的擦傷或裂傷 7隧道症候群 8五節 研究目的 8貳章 研究材料與流程 9一節 受試者 9二節 動作分析擷取系統 9維運動學 9動學 11三節 測力輪椅與省力把手 11力輪椅 12軸力規 12料擷取系統 13碼器 13力輪椅元件配置 14規量測值校正 15規訊號處理 16椅省力把手之設計 18四節 實驗設計 19廓曲面資料 19光標記點 21試者靜態校正 23胛骨定位器與指標器 25五節 資料分析流程 26參章 運動學分析 28一節 輪椅推進週期定義 28二節 上肢局部座標系統定義 29幹 30胛骨 30骨 31骨 31臂（Model & Elbow） 32臂（Wrist） 32骨 33三節 全面性皮膚移動誤差最佳化 (GOM) 34四節 上肢多連桿機構模型 35部複合關節 36臂模型 38五節 關節座標系統 41六節 關節角度 42肆章 力動學分析 44一節 輪椅推進力學效益 44二節 關節受力與力矩 45伍章 結果與討論 48一節 關節角度 48骨鎖骨關節 48峰鎖骨關節 49部複合關節 52關節及前臂 56關節 57二節 力學效益 59三節 關節受力與力矩 72節受力 72節力矩 76陸章 總結 79一節 結論 79二節 研究限制 79三節 未來發展 79考文獻 81application/pdf4241935 bytesapplication/pdfen-US上肢模型輪椅推進省力把手動作分析upper extremity modelwheelchair propulsionefficient handlemotion analysisthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/183714/1/ntu-98-R96548035-1.pdf