CN107657068A - 支具设计的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种支具设计的方法和系统，方法包括以下步骤：S1)固定需要支具的一对象；S2)获取所述对象的骨骼图像信息；S3)确定对所述对象实施调整的调整方案和最终应达到的目标状态；S4)对所述对象进行调节以改变所述对象的骨骼结构；S5)以获取所述对象经过调节后的骨骼图像信息；S6)判断所述对象的骨骼是否已被调节到所述目标状态，若是则终止调节并进入步骤S7，否则返回步骤S4；S7)获取所述对象达到目标状态后的体表三维形态并记录调整头对所述对象施加的力的信息用于制造相应的支具，由此可高效率地设计出既能保证良好的矫形效果又能避免持续皮肤压迫的支具。

Description

支具设计的方法及系统
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种医疗器械设计的方法及系统，更具体而言，涉及一种支具设计的方法及系统。
背景技术
人体骨骼局部有畸形或有损伤时，在体外干预和治疗的过程中往往要用到支具。以高发于青少年的脊柱侧凸畸形为例，如不及时诊治，脊柱侧凸的程度会随发育而加重，甚至导致严重的躯体畸形，不仅会影响患者的心肺功能，还会给心理健康造成严重损害。对于大部分脊柱侧凸患者而言，为避免侧凸恶化，需要进行体外支具治疗，由于需要对侧凸进行矫形，支具需要在不同的点对脊柱产生矫形力，脊柱侧凸支具一般需要每天佩戴23小时，由于较长时间的持续皮肤压迫可产生皮肤压疮，但若减小矫形力，避免压迫则矫形效果将受到影响，因此如何针对不同的患者设计一种既能保证良好的矫形效果又能避免持续皮肤压迫的支具是一个一直困扰着相关技术人员的问题。
目前，世界上有许多种脊柱支具的设计方案，但都大同小异，通常包含如下步骤：1、了解脊柱侧弯状况可调的程度(通过让患者左右弯曲身体然后在X-光片上检测可调整的度数)；2、用一装置从体外调整脊柱并从外观判断调整程度(患者可以是躺着或者站着，装置通常有几个可调整的杆顶住躯干的两边)3、取得在调整好状态下的人体躯干的三维形状(可以用打石膏模的方法，也可以用体表三维扫描的方法)；4、根据所获得的躯干三维形状结合经验调整制作支具；5、由患者佩戴支具并作相应微调(改变支具局部形状、局部加入垫块或改变松紧程度)以得到最佳效果。为了达到好的调整效果，也有用X光成像对支具调整过程中得到多个X光图像，但这一方法会让患者得到很多有害的辐射。可以看出，现有的设计方法中，从外观判断调整程度这一做法的不确定性因素太多，导致所得支具很难达到理想的治疗效果——既能保证良好的矫形效果又能避免持续皮肤压迫，而且后期对支具的微调过程也十分繁琐。为此，有必要设计一种新的支具设计的方法及系统，以克服上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中不确定性因素太多而导致很难设计出既能保证良好的矫形效果又能避免持续皮肤压迫的支具，而且后期对支具的微调过程也十分繁琐的问题，提供一种支具设计的方法及系统，其可高效率地设计出既能保证良好的矫形效果又能避免持续皮肤压迫的支具。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：提供一种支具设计的方法，包括下列步骤：
S1、用一调整装置固定需要支具的一对象，所述调整装置具有一个或多个调整头，所述调整头设有一力传感器；
S2、扫描所述对象以获取所述对象的骨骼图像信息；
S3、根据所述骨骼图像信息确定对所述对象实施调整的调整方案和最终应达到的目标状态；
S4、根据所述调整方案利用所述调整头对所述对象进行调节以改变所述对象的骨骼结构，同时所述力传感器检测所述调整头对所述对象施加的力的大小、方向和分布；
S5、扫描所述对象以获取所述对象经过调节后的骨骼图像信息；
S6、根据所述经过调节后的骨骼图像信息判断所述对象的骨骼是否已被调节到所述目标状态，若是则终止调节并进入步骤S7，否则返回步骤S4；
S7、获取所述对象达到目标状态后的体表三维形态并记录所述力传感器检测的所述调整头对所述对象施加的力的大小、方向和分布的信息用于制造相应的支具。
在本发明所述的支具设计的方法中，所述步骤S4与S5之间还有一步骤SA：判断所述力传感器检测到所述调整头对所述对象施加的力的大小是否超过一极限值，若是则进行步骤S7，否则进行步骤S5。
在本发明所述的支具设计的方法中，步骤S2中的所述骨骼图像信息为实时显示的，从而给步骤S3作参考。
本发明还提供一种支具设计的系统，包括：
一调整装置，用于固定需要支具的一对象，所述调整装置具有一个或多个调整头用于调整所述对象，所述调整头设有一力传感器用于检测所述调整头对所述对象施加的力的大小、方向和分布；
一扫描成像装置，用于扫描所述对象以获取所述对象的骨骼图像信息；
一第一计算单元，用于读取所述骨骼图像信息并将其量化以计算得到与所述对象对应的当前参数和目标参数；
一第二计算单元，用于根据所述当前参数、目标参数以及所述力传感器检测到的所述调整头对所述对象施加的力的大小、方向和分布的信息，计算出所述调整头的一调整方案用以引导操作者使用所述调整头对所述对象进行调整；
一监测模块，用于监测所述当前参数与所述目标参数是否一致，若一致则发出终止信号以提示操作者结束调整并利用一体表三维形态获取装置获取所述对象的体表三维形态，若不一致则发出作业信号以提示操作者继续调整。
在本发明所述的支具设计的系统中，还包括一报警装置，所述报警装置读取所述力传感器检测到的所述调整头对所述对象施加的力的大小的信息，当所述调整头对所述对象施加的力的大小超过一安全值时，所述报警装置发出报警信号以提示操作者结束调整。
在本发明所述的支具设计的系统中，所述调整头由一第一机械设备控制，所述第一机械设备具有一制动模块用于接收所述报警信号，当所述制动模块接收到所述报警信号时，所述第一机械设备停止运行。
在本发明所述的支具设计的系统中，所述第一机械设备具有一第一数控模块用以接收所述监测模块发出的信号，当所述第一数控模块接收到所述终止信号时，所述第一机械设备停止运行，当所述第一数控模块接收到所述作业信号时，所述第一机械设备读取所述第二计算单元计算出来的所述调整方案，并根据所述调整方案控制所述调整头对所述对象进行调整。
在本发明所述的支具设计的系统中，所述扫描装置由一第二机械设备控制，所述第二机械设备具有一第二数控模块用以接收所述监测模块发出的信号，当所述第二数控模块接收到所述终止信号时，所述第二机械设备停止运行，当所述第二数控模块接收到所述作业信号时，所述第二机械设备控制所述扫描装置对所述对象进行扫描以获取所述对象的骨骼图像信息。
在本发明所述的支具设计的系统中，所述体表三维形态获取装置通过获取所述对象的截面图和每一截面图的空间位置的方式而得到所述对象的骨骼图像信息。
在本发明所述的支具设计的系统中，所述扫描成像装置包括一贴在所述对象体表的柔性的成像探头。
实施本发明的支具设计的方法及系统，具有以下有益效果：针对不同的对象高效智能的设计出适合相应对象的支具，且设计出的支具既能保证良好的矫形效果又能避免不必要的皮肤压迫，为患者争取宝贵的治疗时间和理想的治疗效果。
附图说明
图1为本发明提供的支具设计的方法的一较佳实施例的步骤流程图；
图2为本发明提供的支具设计的系统的一较佳实施例的示意图；
图3为本发明提供的支具设计的系统中调整装置的结构示意图；
图4为本发明提供的支具设计的系统的一较佳实施例对一对象进行调整的应用示意图；
图5为本发明提供的支具设计的系统的一较佳实施例对一对象进行调整后的效果示意图。
具体实施方式的附图标号说明：
调整装置 1 对象 2
扫描成像装置 3 第一计算单元 4
第二计算单元 5 监测模块 6
体表三维形态获取装置 7 报警装置 8
第一机械设备 11 调整头 12
力传感器 13 固定架 14
第二机械设备 31
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，为本发明提供的支具的设计方法的一较佳实施例，依次包括以下步骤：
S1、用一调整装置1固定需要支具的一对象2，所述对象2可以是有侧弯的脊柱，需要设计制作支具来控制脊柱侧弯；也可以是骨折的长骨，需要设计制作支具来固定已折断或变形的长骨以利于其复位愈合；还可以是有疼痛的膝关节，需要设计制作支具作相应的支撑从而缓解疼痛。所述调整装置1具有多个调整头12，且每一所述调整头12均设有力传感器13用于检测所述调整头12对所述对象2施加的力的大小、方向及其分布。
S2、扫描所述对象2以获取所述对象2的骨骼图像信息。在本实施例中，采用无辐射的超声成像方法，利用机械手对所述对象2进行扫描(在其他实施例中操作者也可手持扫描头人手扫描或由机械扫描，也可以用柔性的超声探头贴在对象2的体表用于扫描)以获取其骨骼图像信息，所述骨骼图像信息通常是指所述对象2的骨骼的二维图或三维图。当然在其他实施例中，操作者也可采用其它已知的无辐射成像方法，例如光层析(OCT)成像方法、光声成像方法、太赫兹(THz)成像方法等，或者是超低辐射的X光成像方法。
S3、根据所述骨骼图像信息确定对所述对象2实施调整的调整方案和最终应达到的目标状态。当得到所述对象2的骨骼的二维图或三维图像后，操作者可以根据所述二维图或三维图获取所述对象2的骨骼结构定量的参数，比如侧弯的角度、骨骼旋转的角度等。经详细的分析测量将所述对象2的骨骼的当前结构参数化，并分析计算出最终调整后应达到的目标状态所对应的参数。由此可制定一套相应的调整方案，包括需要调整的位置及相应的调整量。需要指出的是，当所述对象2为侧弯脊柱时，调整后的目标状态可以是将脊柱调整到一理想的状态，比如笔直状态(当然，不是每个脊柱侧弯患者的脊柱都可以调直，多数只能调到一个最佳的状态，而不是完全直的状态)。当所述对象2为对骨折的长骨时，调整后的目标状态则是要让断骨合起来后要尽量与没断之前一样。当所述对象2为膝关节时，调整后的目标状态则是要保证膝关节痛的部位尽量受小一点的力。
S4、根据所述调整方案利用所述调整头12对所述对象2进行调节以改变所述对象2的骨骼结构，同时所述力传感器13检测所述调整头12对所述对象2施加的力的大小、方向和分布。操作着可根据所述调整方案操作所述多个调整头12对所述对象2作相应的调整从而改变所述对象2的骨骼结构，使所述对象2的骨骼结构朝所设置的目标状态逼近。在调整过程中，所述调整头12通常不是一个点与所述对象2接触，而是一个贴近体表相应部位的一个面与所述对象2接触。当所述调整头12与所述对象2接触时，所述力传感器13便开始获取所述调整头12对所述对象2产生的应力大小、方向及分布，而这些数据对最后支具的设计至关重要。
SA、判断所述力传感器13检测到所述调整头12对所述对象2施加的力的大小是否超过一极限值或力的分布是否异常，若是(即力的大小超过了极限值或力的分布异常)则进行步骤S7，若否(即力的大小不超过极限值且力的分布正常)则进行步骤S5。当所述调整头12上的所述力传感器13检测到施加给所述对象2的体表的力大过某一个设定值，或者是在接触面上应力分布不正常时，出于安全考虑或设计考虑，则停止调整进入步骤S7，否则进行步骤S5。
S5、扫描所述对象2以获取所述对象2经过调节后的骨骼图像信息。当对所述对象2的调整经过一时间间隔后，操作者再次对所述对象2进行扫描，获取所述对象2经调整后的骨骼三维图像或二维图像。所述时间间隔可以根据操作者经验决定可以是30min、10min、5min甚至是几秒。
S6、根据所述经过调节后的骨骼图像信息判断所述对象2的骨骼是否已被调节到所述目标状态，若是则终止调节并进入步骤S7，否则返回步骤S4。操作者根据所述对象2经调整后的骨骼三维图像或二维图像获取所述对象2经调整后的骨骼结构定量的参数，并将其与所述目标状态所对应的参数进行对比，若两者一致，则表明已经调整到位，结束调整随即进入步骤S7，若不一致则表明还未调整到位，需要继续调整，则返回步骤S4。
S7、获取所述对象2达到目标状态后的体表三维形态并记录所述力传感器13检测的所述调整头12对所述对象2施加的力的大小、方向和分布的信息用于制造相应的支具。其中，获取对象2体表三维形态可以用传统的石膏绷带方式，光学体表三维成像，超声三维成像，光层析三维成像，太赫兹三维成像，光声三维成像等方式。
如图2所示，为本发明提供的支具设计的系统的较佳实施例，包括：
一调整装置1，参见图3、图4和图5，所述调整装置1用于固定需要支具的一对象2，所述对象2可以是有侧弯的脊柱，需要设计制作支具来控制脊柱侧弯并将侧弯脊柱调成笔直状态；也可以是骨折的长骨，需要设计制作支具来固定已折断或变形的长骨以利于其复位愈合；还可以是有疼痛的膝关节，需要设计制作支具作相应的支撑从而缓解疼痛。所述调整装置1具有两个相对设置的固定架14，分别安装于两个所述固定架14的多个调整头12，所述调整头12可上下、左右、前后及各角度旋转的运动，且由一第一机械设备11控制，所述第一机械设备11具有一第一数控模块和一制动模块。每一所述调整头12均设有力传感器13用于检测所述调整头12对所述对象2施加的力的大小、方向及其分布。
一报警装置，所述报警装置读取所述力传感器13检测到的所述调整头12对所述对象2施加的力的大小、方向及其分布的信息，当所述调整头12对所述对象2施加的力的大小超过一安全值时或者其分布不正常时，所述报警装置发出报警信号，所述第一机械设备11的制动模块接收所述报警信号，并发出结束指令使得所述第一机械设备11停止运行。
一扫描成像装置3，用于实时扫描所述对象2以获取所述对象2的实时的骨骼的二维图或三维图。在本实施例中，所采用的扫描成像装置3为无辐射的超声成像装置，所述超声成像装置由一第二机械设备31控制(在其他实施例中操作者也可手持扫描头人手扫描或由机械扫描)，所述一第二机械设备31控制具有一第二数控模块。当然，在其他实施例中，也可采用其它已知的无辐射成像装置，例如光层析(OCT)成像装置、光声成像装置、太赫兹(THz)成像装置等，或者是超低辐射的X光成像装置。
一第一计算单元4，用于读取所述对象2的骨骼的二维图或三维图像，然后计算得出所述对象2的骨骼结构的当前参数，比如侧弯的角度、骨骼旋转的角度等，同时计算出最终调整后所述对象2的骨骼应达到的目标状态所对应的目标参数。需要指出的是，当所述对象2为侧弯脊柱时，调整后的目标状态可以是将脊柱调整到的一个理想状态，比如笔直状态(当然，不是每个脊柱侧弯患者的脊柱都可以调直，多数只能调到一个最佳的状态，而不是完全直的状态)。当所述对象2为对骨折的长骨时，调整后的目标状态则是要让断骨合起来后要尽量与没断之前一样。当所述对象2为膝关节时，调整后的目标状态则是要保证膝关节痛的部位尽量受小一点的力。
一第二计算单元5，用于读取所述当前参数、目标参数以及所述力传感器13检测到的所述调整头12对所述对象2施加的力的大小、方向和分布的信息，并根据上述信息计算出适应所述对象2的一调整方案，所述调整方案包括需要调整的位置及相应的调整量。
一监测模块6，用于监测所述当前参数与所述目标参数是否一致，若一致则发出终止信号，若不一致则发出作业信号。
当所述监测模块6发出作业信号时，所述第一数控模块接收到所述作业信号，所述第一机械设备11读取所述第二计算单元5计算出来的所述调整方案，并根据所述调整方案控制所述调整头12对所述对象2进行调整。所述第二数控模块接收到所述作业信号，所述第二机械设备31控制所述扫描装置对所述对象2进行扫描以获取所述对象2的骨骼二维图或三维图。
当所述监测模块6发出终止信号时，所述第一机械设备11的第一数控模块接收到所述终止信号，所述第一机械设备11停止运行，所述第二机械设备31的第二数控模块接收到所述终止信号，所述第二机械设备31停止运行。然后，操作者可利用一体表三维形态获取装置7获取此时所述对象2的体表三维形态。所述体表三维形态获取装置7通过获取所述对象2的截面图和每一截面图的空间位置的方式而得到所述对象2的体表三维形态。在其他实施例中，所述体表三维形态获取装置7可设一第三数控模块用以接收所述监测模块6发出的信号，当所述第三数控模块接收到所述监测模块6发出的终止信号时，所述体表三维形态获取装置7开始运行，当所述第三数控模块接收到所述监测模块6发出的作业信号时，所述体表三维形态获取装置7则不运行。
由此，对所述对象2的调整就可以形成一个闭环的自动调整过程，即不断的获取所述对象2的骨骼的二维图像或三维图像，计算当前参数，多个调整头12作相应的调整从而使当前参数逼近目标参数，直到所述当前参数与所述目标参数一致，这样整个调整过程就可以完全自动地完成。
在其他实施例中，因为有机械设备的原因，出于安全考虑，所述支具设计的系统的较佳实施例中还包括一套紧急制动装置，包括一电力开关和一机械开关。所述电力开关用于控制所有的调整头12，紧急情况下，启动所述电力开关即可停止所有的调整头12，从而保证所述对象2的人身安全。所述机械开关通过机械控制可瞬间让所有调整头12锁住或远离所述对象2一段距离，从而保证在所述电力开关失灵的情况下，仍能确保所述对象2的人身安全。需要说明的是，所述电力开关和机械开关可以由操作者或是患者自己控制。
在其他实施例中，为了更加有效的作调整，所述第一机械设备11还设有一记忆单元，用于存储每一次个案的调整方案，所述第二计算单元5可以读取记忆单元中的之前个案的调整方案作为参考，从而可以更快更好的对当前对象2的调整方案作出计算和优化。随着个案越来越多，对调整方案的计算和优化也越来越容易。
实施本发明的支具设计的方法及系统，具有以下有益效果：
1、针对不同的对象2高效智能的设计出适合相应对象2的支具，且设计出的支具既能保证良好的矫形效果又能避免不必要的持续皮肤压迫，为患者争取宝贵的治疗时间和理想的治疗效果。
2、在整个支具设计的过程中，对所述对象2的辐射几乎为零，可保证所述对象2的人身安全。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种支具设计的方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、用一调整装置固定需要支具的一对象，所述调整装置具有一个或多个调整头，所述调整头设有一力传感器；
S2、扫描所述对象以获取所述对象的骨骼图像信息；
S3、根据所述骨骼图像信息确定对所述对象实施调整的调整方案和最终应达到的目标状态；
S4、根据所述调整方案利用所述调整头对所述对象进行调节以改变所述对象的骨骼结构，同时所述力传感器检测所述调整头对所述对象施加的力的大小、方向和分布；
S5、经一时间间隔后，扫描所述对象以获取所述对象经过调节后的骨骼图像信息；
S6、根据所述经过调节后的骨骼图像信息判断所述对象的骨骼是否已被调节到所述目标状态，若是则终止调节并进入步骤S7，否则返回步骤S4；
S7、获取所述对象达到目标状态后的体表三维形态并记录所述力传感器检测的所述调整头对所述对象施加的力的大小、方向和分布的信息用于制造相应的支具。
2.根据权利要求1所述的支具设计的方法，其特征在于，步骤S4与S5之间还包括步骤：判断所述力传感器检测到所述调整头对所述对象施加的力的大小是否超过一极限值，若是则进行步骤S7，否则进行步骤S5。
3.根据权利要求1所述的支具设计的方法，其特征在于，步骤S2中的所述骨骼图像信息为实时显示的，从而给步骤S3作参考。
4.一种支具设计的系统，其特征在于，包括：
调整装置，用于固定需要支具的一对象，所述调整装置具有一个或多个调整头用于调整所述对象，所述调整头设有一力传感器用于检测所述调整头对所述对象施加的力的大小、方向和分布；
扫描成像装置，用于扫描所述对象以获取所述对象的骨骼图像信息；
第一计算单元，用于读取所述骨骼图像信息并将其量化以计算得到与所述对象对应的当前参数和目标参数；
第二计算单元，用于根据所述当前参数、目标参数以及所述力传感器检测到的所述调整头对所述对象施加的力的大小、方向和分布的信息，计算出所述调整头的一调整方案用以引导操作者使用所述调整头对所述对象进行调整；
监测模块，用于监测所述当前参数与所述目标参数是否一致，若一致则发出终止信号以提示操作者结束调整并利用一体表三维形态获取装置获取所述对象的体表三维形态，若不一致则发出作业信号以提示操作者继续调整。
5.根据权利要求4所述的支具设计的系统，其特征在于，还包括一报警装置，所述报警装置读取所述力传感器检测到的所述调整头对所述对象施加的力的大小的信息，当所述调整头对所述对象施加的力的大小超过一安全值时，所述报警装置发出报警信号以提示操作者结束调整。
6.根据权利要求5所述的支具设计的系统，其特征在于，所述调整头由第一机械设备控制，所述第一机械设备具有一制动模块用于接收所述报警信号，当所述制动模块接收到所述报警信号时，所述第一机械设备停止运行。
7.根据权利要求6所述的支具设计的系统，其特征在于，所述第一机械设备具有一第一数控模块用以接收所述监测模块发出的信号，当所述第一数控模块接收到所述终止信号时，所述第一机械设备停止运行，当所述第一数控模块接收到所述作业信号时，所述第一机械设备读取所述第二计算单元计算出来的所述调整方案，并根据所述调整方案控制所述调整头对所述对象进行调整。
8.根据权利要求4所述的支具设计的系统，其特征在于，所述扫描装置由一第二机械设备控制，所述第二机械设备具有一第二数控模块用以接收所述监测模块发出的信号，当所述第二数控模块接收到所述终止信号时，所述第二机械设备停止运行，当所述第二数控模块接收到所述作业信号时，所述第二机械设备控制所述扫描装置对所述对象进行扫描以获取所述对象的骨骼图像信息。
9.根据权利要求4所述的支具设计的系统，其特征在于，所述体表三维形态获取装置通过获取所述对象的截面图和每一截面图的空间位置的方式而得到所述对象的骨骼图像信息。
10.根据权利要求4所述的支具设计的系统，其特征在于，所述扫描成像装置包括一贴在所述对象体表的柔性的成像探头。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111870268A (zh) * 2020-07-30 2020-11-03 上海联影医疗科技有限公司 一种限束装置的目标位置信息的确定方法和系统

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112402065A (zh) * 2019-08-23 2021-02-26 北京智塑健康科技有限公司 一种融合器的制造方法、系统、装置及其存储介质
DE102019131234B4 (de) * 2019-11-19 2021-07-15 Ottobock Se & Co. Kgaa Verfahren zum Erstellen eines 3D-Scans und Anlageelement für ein solches Verfahren

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102018521A (zh) * 2010-11-12 2011-04-20 北京航空航天大学 脑瘫患者坐姿脊柱矫正测量系统
CN201879707U (zh) * 2010-12-16 2011-06-29 刘国忠 一种足部负荷三维参数的检测装置
US20120053498A1 (en) * 2002-11-25 2012-03-01 Horst Robert W Intention-based therapy device and method
CN105722490A (zh) * 2013-11-12 2016-06-29 埃克苏仿生公司 用于来自下肢矫形器的通信的人机接口

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5360392A (en) * 1993-05-14 1994-11-01 Northeast Orthotics & Prosthetics, Inc. Method of forming a scoliosis brace
US6540707B1 (en) * 1997-03-24 2003-04-01 Izex Technologies, Inc. Orthoses
US7283883B2 (en) * 2004-03-17 2007-10-16 Ortho Solutions Ohg Method and device for obtaining orthosis models
CN1765342A (zh) * 2005-12-02 2006-05-03 北京航空航天大学 计算机辅助骨科牵引复位系统
WO2008066856A2 (en) * 2006-11-27 2008-06-05 Northeastern University Patient specific ankle-foot orthotic device
KR101595144B1 (ko) * 2008-11-09 2016-02-17 3디 시스템즈 인코오퍼레이티드 맞춤형 보조기, 캐스트, 및 이를 디자인하고 제작하기 위한 디바이스 및 방법
KR101031785B1 (ko) * 2009-02-05 2011-04-29 주식회사 에이치비티 채형장치
DE102012111385B4 (de) * 2012-11-23 2018-05-03 Diers Engineering Gmbh Bestimmen der räumlichen Lage und Orientierung der Wirbelkörper der Wirbelsäule
US9901478B2 (en) * 2014-03-11 2018-02-27 Chine, Llc Methods and apparatuses for the external distraction in the assistance of spinal deformities
US10639185B2 (en) * 2014-04-25 2020-05-05 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Spinal treatment devices, methods, and systems
CA3161026A1 (en) * 2014-09-17 2016-03-24 Canary Medical Inc. Devices, systems and methods for using and monitoring medical devices
EP3215013A2 (en) * 2014-11-04 2017-09-13 Osteoid Saglik Teknolojileri A.S. Methods for integrating sensors and effectors in custom three-dimensional orthosis
CN104792448A (zh) * 2014-12-24 2015-07-22 易红蕾 脊柱侧凸矫形支具压力监测装置
WO2017079640A1 (en) * 2015-11-04 2017-05-11 Chine, Llc Braces for spinal deformities and methods of use
CN105250062B (zh) * 2015-11-20 2017-09-12 广东康沃森医疗科技有限责任公司 一种基于医学影像的3d打印骨骼矫形支具制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120053498A1 (en) * 2002-11-25 2012-03-01 Horst Robert W Intention-based therapy device and method
CN102018521A (zh) * 2010-11-12 2011-04-20 北京航空航天大学 脑瘫患者坐姿脊柱矫正测量系统
CN201879707U (zh) * 2010-12-16 2011-06-29 刘国忠 一种足部负荷三维参数的检测装置
CN105722490A (zh) * 2013-11-12 2016-06-29 埃克苏仿生公司 用于来自下肢矫形器的通信的人机接口

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
宋学坤 等: "一种医用传感器的新设计方法_可进化传感器的研究", 《福建电脑》 *
房光开: "个性化三维矫形支具的设计及其生物力学研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 医药卫生科技辑》 *
王凯 等: "用于测量Boston支具表面压力的无线压力传感器研制", 《中国骨与关节外科》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111870268A (zh) * 2020-07-30 2020-11-03 上海联影医疗科技有限公司 一种限束装置的目标位置信息的确定方法和系统

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