CN107661105A - 一种测量脊柱形态的测量仪 - Google Patents

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杭辉冬
赵检
杨长伟
朱晓东
张震
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    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
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Abstract

本发明涉及一种测量脊柱形态的测量仪，包括一个测量仪本体和内置于测量仪本体内的测量系统，其通过姿态传感器感知人体后背脊柱点的变化信息，并通过微型控制器将数据处理得出医学参数Cobb角，显示到显示屏幕上，使用者可以直观地看到患者的脊柱形态。同时测量仪将脊柱信息实时反馈到上位信息收集处理单元，有利于医生对患者的长期监测。而且，该测量仪摆脱了依赖于X线的脊柱姿态评估方式，同时测量方便，便于携带，患者可以不用去医院对脊柱形态进行测量，测量仪具有很强的可操作性和实时性。

Description

一种测量脊柱形态的测量仪
技术领域
本发明涉及一种测量脊柱形态的测量仪，属于辅助医疗测量领域。
背景技术
脊柱畸形，即脊柱的冠状位和矢状位偏离正常位置发生形态上的异常，脊柱畸形的表现形式有两种，分别是脊柱侧弯即冠状位的弯曲，和脊柱后凸即矢状位的弯曲。脊柱侧弯的外观表现为，从正面看出双肩不等高或从后面看到后背左右不平。根据资料显示，青少年特发性脊柱侧弯发病率高达0.47-5.2%，其中80%为10到20度小侧弯。脊柱畸形会影响心肺发育，腰背疼痛，甚至导致躯干失去平衡。
目前较为常见的治疗脊柱畸形的方法为手术治疗和保守治疗，保守治疗又可以分为支具治疗和观察治疗。医学对于手术的标准，多数学者认为Cobb角在45˚以上需要手术治疗，Cobb角位于25˚到45˚之间的患者，则可以选择支具治疗，Cobb角小于25˚的患者只需要进行观察治疗。得出Cobb角的方法主要通过CT（即X线）和MRI的重建来分析，使用X线片，患者需要接受前屈后伸位、胸椎和腰椎的正侧位共计8次的X线暴光拍摄，这些暴光给人体带来的伤害难以估计，而且脊柱上的各个节段椎间角的测量也非常麻烦。CT辐射属于电离辐射，能够破坏人体内的DNA，当破坏的量累计到一定程度，人体患癌症的概率就大大增加。这些测量方式都或多或少地存在影响人体健康、仪器携带不方便，费用高、需要预约、照片不客观等缺陷。
脊柱科医生想寻求一种不基于X线得出人体脊柱Cobb角的测量仪，了解到姿态传感器可以得出空间位置的参数，如果使姿态传感器贴着脊柱形态运动，将得出的数据换算成Cobb角即可。
目前，国外脊柱测量的产品主要有两种，包括SpineScan和SpinalMouse。其中SpineScan只能单次测量脊柱侧弯或者后凸的Cobb角，SpinalMouse只能测量脊柱侧弯的Cobb角，而且携带不是很方便。国内的脊柱测量仪的发明都是以外部机械式为主，比如，一种人体脊柱侧凸测量仪，以刻度尺、管道、不锈钢珠和硅胶塞组成的机械式脊柱测量仪。因此，亟需设计一种测量脊柱形态的测量仪，能够实时医生可以通过非X线方法得出患者的脊柱Cobb角，并且能够同时测量和显示脊柱的侧弯和后凸的Cobb角。
发明内容
本发明旨在解决脊柱形态评估依赖X线的问题，提供一种接触式的测量脊柱形态的测量仪，该测量仪按照指定的操作规范，沿着人体脊柱线切线方向滑动，可以在显示屏上读取到脊柱的侧弯Cobb角和后凸Cobb角，为医生的治疗提供了判断依据。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种测量脊柱形态的测量仪，包括一个测量仪本体和内置于测量仪本体内的测量系统，所述测量仪本体包括底座、左支撑架、右支撑架、OLED显示屏幕、自锁按钮以及测量系统的电路安装盒；所述底座直接与人体背部接触，底座前端上表面的凹槽便于测量者的手指的握持，测量者沿着凹槽手持测量仪进行测量；所述底座的底部前端凹槽和底部后端凹槽将沿着脊柱线划动，便于精准测量脊柱形态；所述左支撑架和右支撑架分别固定在底座的两侧；所述电路安装盒固定于左支撑架和右支撑架的上端平面上；所述自锁按钮用六角螺母固定于电路安装盒的左侧；所述OLED显示屏幕安放于电路安装盒的上表面。
所述底座作为整个测量仪的基底，用于在人体背部滑动和固定操作者的手持方式；左右支撑架用于连接和固定测量系统的电路安装盒；所述自锁按钮用于控制测量仪的测量和显示；所述OLED显示屏幕用于显示Cobb角信息。
进一步地，所述测量系统由电源模块、脊柱姿态传感器模块、显示模块和微型控制器连接无线通信模块构成；所述电源模块，用于测量仪的各模块供电；所述脊柱姿态传感器模块，用于采集脊柱的姿态信息，包括偏航角和俯仰角，并将采集到的信息发送到微型控制器；所述微型控制器，用于接收脊柱姿态传感器模块的数据，将采集到的偏航角和俯仰角通过大小的比较算法，得出正倾斜和负倾斜的最大角，两个角度相加计算成Cobb角参数，最后将数据发送到显示模块；所述显示模块，用于接收微型控制器发送的显示参数，并将参数显示；所述无线通信模块，用于将患者脊柱姿态的俯仰角、偏航角和脊柱距离信息发送上位信息处理单元。
进一步地，所述微型控制器采用AVR单片机。
进一步地，所述无线通讯模块采用WIFI模块或蓝牙模块。
进一步地，所述脊柱姿态传感器模块为6轴姿态传感器，包括3轴加速度计和3轴陀螺仪，用于采集患者脊柱点的俯仰角和偏航角。
进一步地，所述显示模块包括OLED显示屏幕，显示出用于姿态评估的Cobb角的数据。
进一步地，所述电源模块由可充电电池、电源开关和充电模块组成。
进一步地，所述上位信息处理单元为智能手机或平板电脑。
与现有技术相比较，本发明具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：
本发明测量脊柱形态的测量仪，其通过姿态传感器感知人体后背脊柱点的变化信息，并通过微型控制器将数据处理得出医学参数Cobb角，显示到屏幕上，使用者可以直观地看到患者的脊柱形态。同时测量仪将脊柱信息实时反馈到上位信息收集处理单元，有利于医生对患者的长期监测。而且，该测量仪摆脱了依赖于X线的脊柱姿态评估方式，同时测量方便，便于携带，患者可以不用去医院对脊柱形态进行测量，测量仪具有很强的可操作性和实时性。
附图说明
图1是本发明所述的测量仪本体的结构图。
图2是本发明所述的测量仪本体的后侧面结构图。
图3是本发明所述的内置于测量仪本体的测量系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，一种测量脊柱形态的测量仪，包括一个测量仪本体和内置于测量仪本体内的测量系统7，所述测量仪本体包括底座1、左支撑架2、右支撑架3、OLED显示屏幕4、自锁按钮5以及测量系统7的电路安装盒6；所述底座1直接与人体背部接触，底座1前端上表面的凹槽8便于测量者的手指的握持，测量者沿着凹槽8手持测量仪进行测量；所述底座1的底部前端凹槽9和底部后端凹槽10将沿着脊柱线划动，便于精准测量脊柱形态；所述左支撑架2和右支撑架3分别固定在底座1的两侧；所述电路安装盒6固定于左支撑架2和右支撑架3的上端平面上；所述自锁按钮5用六角螺母固定于电路安装盒6的左侧；所述OLED显示屏幕4安放于电路安装盒6的上表面。
如图3所示，所述测量系统7由电源模块7-5、脊柱姿态传感器模块7-3、显示模块7-4和微型控制器7-1连接无线通信模块7-2构成；所述电源模块7-5，用于测量仪的各模块供电；所述脊柱姿态传感器模块7-3，用于采集脊柱的姿态信息，包括偏航角和俯仰角，并将采集到的信息发送到微型控制器7-1；所述微型控制器7-1，用于接收脊柱姿态传感器模块7-3的数据，将采集到的偏航角和俯仰角通过大小的比较算法，得出正倾斜和负倾斜的最大角，两个角度相加计算成Cobb角参数，最后将数据发送到显示模块7-4；所述显示模块7-4，用于接收微型控制器7-1发送的显示参数，并将参数显示；所述无线通信模块7-2，用于将患者脊柱姿态的俯仰角、偏航角和脊柱距离信息发送上位信息处理单元。
所述微型控制器7-1采用AVR单片机。
所述无线通讯模块7-2采用WIFI模块或蓝牙模块。
所述脊柱姿态传感器模块7-3为6轴姿态传感器，包括3轴加速度计和3轴陀螺仪，用于测量出脊柱点的俯仰角和偏航角数据。
所述显示模块7-4包括OLED显示屏幕4，显示出用于姿态评估的Cobb角的数据。
所述电源模块7-5包括充电电池、电源开关和充电模块。
所述上位信息处理单元为智能手机或平板电脑。
上述测量脊柱形态的测量仪，其测量脊柱形态的实现方法是：
所述测量仪为手持式，操作者右手手持测量仪，食指和中指放置于底座1的凹槽8中，打开电源开关。将测量仪放置于患者的脊柱的棘突上端，摁下自锁按钮5，将测量仪沿着患者脊柱的切线方向滑动。过程中脊柱姿态传感器7-3采集脊柱点的偏航角和俯仰角，送至微型控制器7-1处理，得出患者脊柱侧弯Cobb角和后凸Cobb角。摁起自锁按钮5，将微型控制器7-1处理的数据发送到显示模块7-4显示。

Claims (8)

1.一种测量脊柱形态的测量仪，包括一个测量仪本体和内置于测量仪本体内的测量系统（7），其特征在于：所述测量仪本体包括底座（1）、左支撑架（2）、右支撑架（3）、OLED显示屏幕（4）、自锁按钮（5）以及测量系统（7）的电路安装盒（6）；所述底座（1）直接与人体背部接触，底座（1）前端上表面的凹槽（8）便于测量者的手指的握持，测量者沿着凹槽（8）手持测量仪进行测量；所述底座（1）的底部前端凹槽（9）和底部后端凹槽（10）将沿着脊柱线划动，便于精准测量脊柱形态；所述左支撑架（2）和右支撑架（3）分别固定在底座（1）的两侧；所述电路安装盒（6）固定于左支撑架（2）和右支撑架（3）的上端平面上；所述自锁按钮（5）用六角螺母固定于电路安装盒（6）的左侧；所述OLED显示屏幕（4）安放于电路安装盒（6）的上表面。
2.根据权利要求1所述的测量脊柱形态的测量仪，其特征在于：所述测量系统（7）由电源模块（7-5）、脊柱姿态传感器模块（7-3）、显示模块（7-4）和微型控制器（7-1）连接无线通信模块（7-2）构成；所述电源模块（7-5），用于测量仪的各模块供电；所述脊柱姿态传感器模块（7-3），用于采集脊柱的姿态信息，包括偏航角和俯仰角，并将采集到的信息发送到微型控制器（7-1）；所述微型控制器（7-1），用于接收脊柱姿态传感器模块（7-3）的数据，将采集到的偏航角和俯仰角通过大小的比较算法，得出正倾斜和负倾斜的最大角，两个角度相加计算成Cobb角参数，最后将数据发送到显示模块（7-4）；所述显示模块（7-4），用于接收微型控制器（7-1）发送的显示参数，并将参数显示；所述无线通信模块（7-2），用于将患者脊柱姿态的俯仰角、偏航角和脊柱距离信息发送上位信息处理单元。
3.根据权利要求2所述的测量脊柱形态的测量仪，其特征在于：所述微型控制器（7-1）采用AVR单片机。
4.根据权利要求2所述的测量脊柱形态的测量仪，其特征在于：所述无线通讯模块（7-2）采用WIFI模块或蓝牙模块。
5.根据权利要求2所述的测量脊柱形态的测量仪，其特征在于：所述脊柱姿态传感器模块（7-3）为6轴姿态传感器，包括3轴加速度计和3轴陀螺仪，用于测量出脊柱点的俯仰角和偏航角数据。
6.根据权利要求2所述的测量脊柱形态的测量仪，其特征在于：所述显示模块（7-4）包括OLED显示屏幕（4），显示出用于姿态评估的Cobb角的数据。
7.根据权利要求2所述的测量脊柱形态的测量仪，其特征在于：所述电源模块（7-5）包括充电电池、电源开关和充电模块。
8.根据权利要求2所述的测量脊柱形态的测量仪，其特征在于：所述上位信息处理单元为智能手机或平板电脑。
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