CN108577871A - 一种精准评估颈部肌张力障碍的多轴传感器组合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种精准评估颈部肌张力障碍的多轴传感器组合装置所述多轴传感器的组合装置包括测量装置、调零装置、处理设备；所述的测量装置包括头箍、头部多轴传感器、颈部连接带、肩部连接带、吸盘底座、第二颈椎多轴传感器、肩部多轴传感器、第七颈椎多轴传感器；其优点表现在：本发明的一种精准评估颈部肌张力障碍的多轴传感器组合装置，用于头颈部异常运动模式的精细刻画，实现对颈部肌张力障碍异常运动模式的精确测量并进行3D重建，有助于临床对颈部肌张力障碍异常运动模式的分型，有助于实现通过运动模式的确认痉挛责任肌肉，可以实现头颈部异常运动的客观评估。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体地说，是一种精准评估颈部肌张力障碍的多轴传感器组合装置。
背景技术
颈部肌张力障碍(Cervical dystonia，CD)，是最常见的肌张力障碍性疾病，是由颈部肌肉阵挛性或强直性过度收缩，从而引起头颈姿势异常和不自主运动的一种局灶性肌张力障碍。CD目前的首选治疗方法是在局部肌肉注射肉毒毒素，而肉毒毒素治疗CD的有效率受治疗方案的影响而差异很大，为30-90％不等，治疗后症状改善程度不一，为10-100％不等。
颈部有50余块肌肉，7块颈椎(C)与颅骨、胸椎(T)组成8个环节，因此颈部的活动通常是围绕多个轴进行多个方向的运动，此外颈部活动还时常连带肩部的活动，可以说颈部的运动模式相当复杂。在临床诊疗过程中，临床医生需要根据患者的运动状态制定治疗方案，然而，目前临床上针对痉挛性斜颈异常运动模式的评估使用的TWSTRS评分量表仅能定性地对头颈部的运动模式进行分型，即给出头颈部扭转和倾斜的方向，而无法精准地刻画出头颈部的运动状态。目前评估方式无法满足临床上的需求，已然成为颈部肌张力障碍病治疗的瓶颈。2015年Reichel团队根据头颈部运动的功能解剖学特点提出“头-颈(COL-CAP)”概念，将颈部肌张力障碍分为两种类型：(1)主要累及头颈复合体，相对于颈部的头部异常运动；(2)主要累及C2-7椎体，相对于躯干的颈部异常运动，为进一步精准评估颈部肌张力障碍提供了思路。
上海市同济医院之前公开了一种用于颈部肌张力障碍分型的头颈角度测量仪，所诉的头部角度测量仪包括立式装置、头戴装置。通过多平面测量器、指针、垂链来进行测量头部扭转和倾斜的角度。2018年，Olivia Samotus等人提出使用扭矩仪和倾角计来对评估斜颈患者头部和肩部的运动进行分析。但这两种装置均是仅能反应头部运动状态，无法区分头颈复合体和C2～C7椎体的异常运动状态。
综上所述，需要一种是针对颈部肌张力障碍的异常运动模式，尤其是区分头颈复合体和C2～C7椎体的异常运动状态，实现对颈部肌张力障碍异常运动模式的精确测量的精准评估颈部肌张力障碍的多轴传感器组合装置。而关于这种多轴传感器组合装置目前还未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种是针对颈部肌张力障碍的异常运动模式，尤其是区分头颈复合体和C2～C7椎体的异常运动状态，实现对颈部肌张力障碍异常运动模式的精确测量的精准评估颈部肌张力障碍的多轴传感器组合装置。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种精准评估颈部肌张力障碍的多轴传感器组合装置，所述多轴传感器的组合装置包括测量装置、调零装置、处理设备；
所述的测量装置包括头箍、头部多轴传感器、颈部连接带、肩部连接带、吸盘底座、第二颈椎多轴传感器、肩部多轴传感器、第七颈椎多轴传感器；所述的头箍、头部多轴传感器组成头部测量装置，所述的头部多轴传感器沿矢状缝固定在头箍上，且头部多轴传感器处于颅顶的正中；
所述的颈部连接带、第二颈椎多轴传感器、第七颈椎多轴传感器组合形成颈部测量装置；所述的颈部连接带一端固定在头箍上，另一端和肩部连接带固定连接；所述的颈部连接带上设有第二颈椎多轴传感器和第七颈椎多轴传感器；所述的第二颈椎多轴传感器和第七颈椎多轴传感器均通过吸盘底座贴合固定；
所述的肩部连接带和肩部多轴传感器组合形成肩部测量装置；所述的肩部连接带的两端通过吸盘底座固定有肩部多轴传感器。
作为一种优选的技术方案，所述的第二颈椎多轴传感器、第七颈椎多轴传感器、肩部多轴传感器均是贴合在吸盘底座的外表面。
作为一种优选的技术方案，所述的调零装置包括支架底座、支架杆部、伸缩杆、滑块；所述的支架杆部固定在支架底座上；所述的支架杆部的横向固定伸缩杆；所述的伸缩杆的两端设有肩部多轴传感器校准点；所述支架杆部的轴向安装有三个滑块，底部的滑块对应安装有第七颈椎多轴传感器校准位点，中间的滑块对应安装有第二颈椎多轴传感器校准位点，顶部的滑块对应安装有头部多轴传感器校准点。
作为一种优选的技术方案，所述的处理设备包括处理器、存储器和通信装置；所述的处理器接受测量装置所得到的数据，并进行整合处理，模拟出头、颈部的运动模式；所述的存储器记录评估的结果，用于后续的调取和处理；所述的通信装置用于将评估结果传输至医生手中，实现颈部肌张力障碍患者的远程居家评估。
作为一种优选的技术方案，所述的头部多轴传感器、第二颈椎多轴传感器、第七颈椎多轴传感器以及肩部多轴传感器均为九轴传感器。
作为一种优选的技术方案，所述的九轴传感器包括三轴加速度传感器、三轴陀螺仪和三轴电子罗盘。
作为一种优选的技术方案，所述的多轴传感器组合装置还包括蓝牙和移动终端，通过蓝牙通信传输信息，测得信息传至移动终端进行处理。
本发明优点在于：
1、本发明的一种精准评估颈部肌张力障碍的多轴传感器组合装置，用于头颈部异常运动模式的精细刻画，实现对颈部肌张力障碍异常运动模式的精确测量并进行3D重建，有助于临床对颈部肌张力障碍异常运动模式的分型，有助于实现通过运动模式的确认痉挛责任肌肉，可以实现头颈部异常运动的客观评估。
2、无射线暴露，操作简便，测量精准，可量化评估；另外，对测量时环境要求低，操作简便，可实现患者远程动态监测。
3、本发明采用的头部多轴传感器、C2多轴传感器、C7多轴传感器以及肩部多轴传感器均为九轴传感器，实现头颈部异常运动模式的精细刻画。
4、本发明的头箍、头部多轴传感器组成头部测量装置，在头部运动时，头部多轴传感器记录头部的扭转、倾斜运动。
5、本发明的颈部连接带、C2多轴传感器、C7多轴传感器组合形成颈部测量装置，以C7为头颈运动的基底即运动参考点，记录头部和颈部的传感器的运动，以此分别刻画头、颈部的运动。
6、本发明的肩部连接带和肩部多轴传感器组合形成肩部测量装置，可用于记录抬肩代偿运动的发生。
7、设有调零装置，调零装置调零装置为模拟正常人状态下的传感器摆放位置。对于无法实现端坐位的肌张力障碍患者，根据头长、颈长、肩宽以及C7和C2的体表投影，调整调零装置的滑块和伸缩杆，模拟痉挛性斜颈患者的端坐位状态，将对应部位的传感器放置在校准位点(9、10、11、12)进行调零，有助于精准测量。
8、本发明的头部多轴传感器、C2多轴传感器、C7多轴传感器以及肩部多轴传感器均为九轴传感器，可精细记录各个位点的运动状态。
9、本发明的多轴传感器组合装置采用头部多轴传感器、C2多轴传感器、C7多轴传感器以及肩部多轴传感器，分别对应于人体头顶、C2、C7和两肩，设置于各点的九轴传感器可以记录该点的运动，包括位移以及各个方向旋转的角度，综合5个点的运动状态，可以实现头颈部异常运动模式的精细刻画。
10、本发明的多轴传感器可用蓝牙通信传输信息，传感器测得信息可传至电脑或手机进行处理，由此可实现诊室内精细评估及远程居家动态监测随访。
11、本发明可以应用于临床治疗时对患者的评估中，提高颈部肌张力障碍患者的治疗效果，同时可让患者带回家中，通过通讯设备将数据传至医生手中，实现肌张力障碍的远程居家监测评估。
附图说明
附图1是本发明的一种精准评估颈部肌张力障碍的多轴传感器组合装置的结构框图。
附图2是本发明中的测量装置在测量状态的示意图。
附图3是吸盘底座和肩部多轴传感器的局部放大结构示意图。
附图4为调零装置的结构示意图。
附图5是处理设备的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：
1.测量装置 11.头部多轴传感器
12.头箍 13.颈部连接带
14.肩部连接带 15.吸盘底座
16.C2多轴传感器 17.肩部多轴传感器
18.C7多轴传感器 2.调零装置
21.支架底座 22.支架杆部
23.伸缩杆 24.滑块
25.肩部多轴传感器校准点 26.C7多轴传感器校准位点
27.C2多轴传感器校准位点 28.头部多轴传感器校准点
3.处理设备 31.处理器
32.存储器 33.通信装置
为了便于精准的描述技术方案，以下技术方案中使用了术语“C2”和“C7”，其中“C2”表示“第二颈椎”，“C7”表示“第七颈椎”。
请参照图1，图1是本发明的一种精准评估颈部肌张力障碍的多轴传感器组合装置的结构框图。一种精准评估颈部肌张力障碍的多轴传感器组合装置，所述多轴传感器的组合装置包括测量装置1、调零装置2、处理设备3。
请参照图2，图2是本发明中的测量装置1在测量状态的示意图。所述的测量装置1包括头箍12、头部多轴传感器11、颈部连接带13、肩部连接带14、吸盘底座15、C2多轴传感器16、肩部多轴传感器17、C7多轴传感器18；所述的头箍12、头部多轴传感器11组成头部测量装置，所述的头部多轴传感器11沿矢状缝固定在头箍12上，且头部多轴传感器11处于颅顶的正中；
所述的颈部连接带13、C2多轴传感器16、C7多轴传感器18组合形成颈部测量装置；所述的颈部连接带13一端固定在头箍12上，另一端和肩部连接带14固定连接；所述的颈部连接带13上设有C2多轴传感器16和C7多轴传感器18；所述的C2多轴传感器16和C7多轴传感器18均通过吸盘底座15贴合固定；
所述的肩部连接带14和肩部多轴传感器17组合形成肩部测量装置；所述的肩部连接带14的两端通过吸盘底座15固定有肩部多轴传感器17。
请参照图3，图3是吸盘底座15和肩部多轴传感器17的局部放大结构示意图。所述的肩部多轴传感器17贴合在吸盘底座15的外表面；所述的吸盘底座15呈哑铃形。另外，C2多轴传感器16和C7多轴传感器18与吸盘底座15的具体形式与上述一致，这里不再赘述。
请参照图4，图4为调零装置2的结构示意图。所述的调零装置2包括支架底座21、支架杆部22、伸缩杆23、滑块24；所述的支架杆部22固定在支架底座21上；所述的支架杆部22的横向固定伸缩杆23；所述的伸缩杆23的两端设有肩部多轴传感器校准点25；所述支架杆部22的轴向安装有三个滑块24，底部的滑块24对应安装有C7多轴传感器校准位点26，中间的滑块24对应安装有C2多轴传感器校准位点27，顶部的滑块24对应安装有头部多轴传感器校准点28。
请参照图5，图5是处理设备3的结构框图。所述的处理设备3包括处理器31、存储器32和通信装置33；所述的处理器31接受测量装置1所得到的数据，并进行整合处理，模拟出头、颈部的运动模式；所述的存储器32记录评估的结果，用于后续的调取和处理；所述的通信装置33用于将评估结果传输至医生手中，实现颈部肌张力障碍患者的远程居家评估。
需要说明的是：
所述的头部多轴传感器11、C2多轴传感器16、C7多轴传感器18以及肩部多轴传感器17均为九轴传感器，该九轴传感器包括三轴加速度传感器、三轴陀螺仪和三轴电子罗盘(地磁传感器)。加速度传感器可以测量空间中各方向的加速度，陀螺仪可以测量各方向旋转的角度，电子罗盘(地磁传感器)利用测量地球磁场，通过绝对指向功能进行修正补偿，可有效解决累计偏差。
本发明的多轴传感器组合装置采用头部多轴传感器11、C2多轴传感器16、C7多轴传感器18以及肩部多轴传感器17，分别对应于人体头顶、C2、C7和两肩，设置于各点的九轴传感器可以记录该点的运动，包括位移以及各个方向旋转的角度，综合5个点的运动状态，可以实现头颈部异常运动模式的精细刻画。
所述的头箍12、头部多轴传感器11组成头部测量装置，使用状态下，固定用头箍12放置在人冠状面，头部多轴传感器11沿矢状缝固定在头箍12上，使传感器处于颅顶的正中，以人体矢状轴为Y轴，冠状轴为X轴，垂直轴为Z轴调整头部多轴传感器11位置。在头部运动时，头部多轴传感器11记录头部的扭转、倾斜运动。
所述的颈部连接带13、C2多轴传感器16、C7多轴传感器18组合形成颈部测量装置；其中，C2多轴传感器16、C7多轴传感器18分别固定对应在C2椎体和C7椎体上，使用状态下，两个传感器以颈部长轴为Y轴，以冠状轴为X轴，垂直于X-Y平面为Z轴，通过一个吸盘底座15放置在C2和C7的体表投影位置，以C7为头颈运动的基底即运动参考点，记录头部和颈部的传感器的运动，以此分别刻画头、颈部的运动。
所述的肩部连接带14和肩部多轴传感器17组合形成肩部测量装置，用于记录抬肩代偿运动的发生。
所述的调零装置2为模拟正常人状态下的传感器摆放位置。对于无法实现端坐位的肌张力障碍患者，根据头长、颈长、肩宽以及C7和C2的体表投影，调整调零装置2的滑块24和伸缩杆23，模拟痉挛性斜颈患者的端坐位状态，将对应部位的传感器放置在校准位点(9、10、11、12)进行调零。
为了实现头颈异常运动模式的居家远程评估，优选本实施例中的多轴传感器组合装置用蓝牙通信传输信息，传感器测得信息可传至电脑或手机进行处理。
本发明的一种精准评估颈部肌张力障碍的多轴传感器组合装置使用方法是：用九轴传感器为基本测量工具，组成一套完整的装置，包括测量装置1和调零装置2。首先，将调零架根据患者的头长、颈长和肩宽调整调零架，将放置于各位点的传感器调零，接着将测量装置1分别设置在头顶、C2、C7和两肩，设置于各点的九轴传感器可以记录该点的运动，包括位移以及各个方向旋转的角度，综合5个点的运动状态，可以实现头颈部异常运动模式的精细刻画。此外，应用配套的接收数据装置，可以实现头颈异常运动模式的居家远程评估。
本发明的一种精准评估颈部肌张力障碍的多轴传感器组合装置，用于头颈部异常运动模式的精细刻画，实现对颈部肌张力障碍异常运动模式的精确测量并进行3D重建，有助于临床对颈部肌张力障碍异常运动模式的分型，有助于实现通过运动模式的确认痉挛责任肌肉，可以实现头颈部异常运动的客观评估；无射线暴露，操作简便，测量精准，可量化评估；所述的头部多轴传感器11、C2多轴传感器16、C7多轴传感器18以及肩部多轴传感器17均为九轴传感器，实现头颈部异常运动模式的精细刻画；本发明的头箍12、头部多轴传感器11组成头部测量装置，在头部运动时，头部多轴传感器11记录头部的扭转、倾斜运动；本发明的颈部连接带13、C2多轴传感器16、C7多轴传感器18组合形成颈部测量装置，以C7为头颈运动的基底即运动参考点，记录头部和颈部的传感器的运动，以此分别刻画头、颈部的运动；本发明的肩部连接带14和肩部多轴传感器17组合形成肩部测量装置，用于记录抬肩代偿运动的发生；设有调零装置2，调零装置2调零装置2为模拟正常人状态下的传感器摆放位置。对于无法实现端坐位的肌张力障碍患者，根据头长、颈长、肩宽以及C7和C2的体表投影，调整调零装置2的滑块24和伸缩杆23，模拟痉挛性斜颈患者的端坐位状态，将对应部位的传感器放置在校准位点(9、10、11、12)进行调零，有助于精准测量；本发明的头部多轴传感器11、C2多轴传感器16、C7多轴传感器18以及肩部多轴传感器17均为九轴传感器，可精细记录各个位点的运动状态；本发明的多轴传感器组合装置采用头部多轴传感器11、C2多轴传感器16、C7多轴传感器18以及肩部多轴传感器17，分别对应于人体头顶、C2、C7和两肩，设置于各点的九轴传感器可以记录该点的运动，包括位移以及各个方向旋转的角度，综合5个点的运动状态，可以实现头颈部异常运动模式的精细刻画；本发明的多轴传感器可用蓝牙通信传输信息，传感器测得信息可传至电脑或手机进行处理，由此可实现诊室内精细评估及远程居家动态监测随访；本发明可以应用于临床治疗时对患者的评估中，提高颈部肌张力障碍患者的治疗效果，同时可让患者带回家中，通过通讯设备将数据传至医生手中，实现肌张力障碍的远程居家监测评估。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种精准评估颈部肌张力障碍的多轴传感器组合装置，其特征在于，所述多轴传感器的组合装置包括测量装置、调零装置、处理设备；
所述的测量装置包括头箍、头部多轴传感器、颈部连接带、肩部连接带、吸盘底座、第二颈椎多轴传感器、肩部多轴传感器、第七颈椎多轴传感器；所述的头箍、头部多轴传感器组成头部测量装置，所述的头部多轴传感器沿矢状缝固定在头箍上，且头部多轴传感器处于颅顶的正中；
所述的颈部连接带、第二颈椎多轴传感器、第七颈椎多轴传感器组合形成颈部测量装置；所述的颈部连接带一端固定在头箍上，另一端和肩部连接带固定连接；所述的颈部连接带上设有第二颈椎多轴传感器和第七颈椎多轴传感器；所述的第二颈椎多轴传感器和第七颈椎多轴传感器均通过吸盘底座贴合固定；
所述的肩部连接带和肩部多轴传感器组合形成肩部测量装置；所述的肩部连接带的两端通过吸盘底座固定有肩部多轴传感器。
2.根据权利要求1所述的多轴传感器组合装置，其特征在于，所述的第二颈椎多轴传感器、第七颈椎多轴传感器、肩部多轴传感器均是贴合在吸盘底座的外表面。
3.根据权利要求1所述的多轴传感器组合装置，其特征在于，所述的调零装置包括支架底座、支架杆部、伸缩杆、滑块；所述的支架杆部固定在支架底座上；所述的支架杆部的横向固定伸缩杆；所述的伸缩杆的两端设有肩部多轴传感器校准点；所述支架杆部的轴向安装有三个滑块，底部的滑块对应安装有第七颈椎多轴传感器校准位点，中间的滑块对应安装有第二颈椎多轴传感器校准位点，顶部的滑块对应安装有头部多轴传感器校准点。
4.根据权利要求1所述的多轴传感器组合装置，其特征在于，所述的处理设备包括处理器、存储器和通信装置；所述的处理器接受测量装置所得到的数据，并进行整合处理，模拟出头、颈部的运动模式；所述的存储器记录评估的结果，用于后续的调取和处理；所述的通信装置用于将评估结果传输至医生手中，实现颈部肌张力障碍患者的远程居家评估。
5.根据权利要求1所述的多轴传感器组合装置，其特征在于，所述的头部多轴传感器、第二颈椎多轴传感器、第七颈椎多轴传感器以及肩部多轴传感器均为九轴传感器。
6.根据权利要求5所述的多轴传感器组合装置，其特征在于，所述的九轴传感器包括三轴加速度传感器、三轴陀螺仪和三轴电子罗盘。
7.根据权利要求1所述的多轴传感器组合装置，其特征在于，所述的多轴传感器组合装置还包括蓝牙和移动终端，通过蓝牙通信传输信息，测得信息传至移动终端进行处理。
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