CN108784820A - 一种脊柱外科角度导向系统 - Google Patents

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张金龙
崔志明
保国锋
徐冠华
孙郁雨
王玲玲
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Abstract

本发明属于医疗用品技术领域，公开了一种脊柱外科角度导向系统，所述脊柱外科角度导向系统设置有拉钩，所述拉钩销接在伸缩杆顶端，伸缩杆底端安装在旋转电机内；所述外壳上端销接有电池，所述电池上端键接有开关和控制按钮，所述电池外侧旋转安装有微调旋钮。该脊柱外科角度导向系统操作简易，携带方便，使用旋转电机进行自动调控，配合微调尺度和旋钮快速达到最佳的手术角度，减小了医生的工作难度，增大手术成功率，具有很大的实用价值。

Description

一种脊柱外科角度导向系统
技术领域
本发明属于医疗用品技术领域，尤其涉及一种脊柱外科角度导向系统。
背景技术
目前，脊柱外科手术是解决病人脊柱畸形、病变等最有效直接的方法，现有的脊柱外科角度导向大多依靠手动，仪器笨重，调节速度较慢且灵敏度较低，从而影响医生的手术效果，不利于病人的后期康复。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有的脊柱外科角度导向大多依靠手动，仪器笨重，调节速度较慢且灵敏度较低，从而影响医生的手术效果，不利于病人的后期康复。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种脊柱外科角度导向系统。
本发明是这样实现的，一种脊柱外科角度导向系统，所述脊柱外科角度导向系统包括：所述拉钩销接在伸缩杆顶端，伸缩杆底端安装在旋转电机内；所述外壳上端销接有电池；所述电池上端键接有开关和控制按钮；所述电池外侧旋转安装有微调旋钮；
所述旋转电机集成有无线控制模块，所述无线控制模块的接收的信号rk表示为：
式中，A为信号幅度，在一个突发帧内为未知常数；fo为载波频偏，在一个突发帧内为未知常数；Ts为采样周期，foTs为归一化的载波频率偏移；an为QPSK调制数据；θ0为相偏，在一个突发帧内为未知常数；g发送脉冲与接收匹配滤波器脉冲函数的乘积；nk为复高斯白噪声，服从N(0,σ2)分布；ε＝0时定时完全同步，否则定时未同步；k为时间序号，N为过采样倍数；rk有10dB的动态范围；所述低信噪比短前导突发信号的解调方法主要任务是从rk中恢复出发送数据；
所述旋转电机集成有控制器，所述控制器计算数字调制信号的分数低阶模糊函数；截取分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面，并将该切面转化为二维图像且填充该图像边缘下方，使其成为具有颜色的彩色图像；
数字调制信号MASK、MFSK、MPSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面可表示为：
其中，是宽度为Tb-τ的门函数。
在MASK信号中，an＝0，1，2，…，M-1，不恒为1；在MFSK信号中，不恒为1，因此MASK、MPSK和MFSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓不同。对于2ASK信号，an＝0,1；对于4ASK信号，an＝0,1，2，3，两者不同，因此分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同。对于2FSK信号，fm＝-Δf,Δf；对于4FSK信号，fm＝-3Δf,-Δf,Δf,3Δf，两者不同，因此分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同。
由于2ASK、4ASK、2FSK、4FSK、BPSK信号的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面的轮廓形状不同，因此可将其形状特征作为信号识别的特征向量。
将分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面转化为二维图像并设置小于切面最大值的像素点(s,z)的像素值为其中ξ和λ分别为图像红、绿、蓝三原色的值，使图像成为具有颜色的彩色图像。
进一步，所述电池为圆柱形，微调旋钮套接进电池外侧，与旋转电机内部齿轮啮合。
进一步，所述控制按钮左右分别键接有增大按键和减小按键。
进一步，所述旋转电机采用控制方法如下：
由(式1)可以得到控制器的第k－1个采样时刻的输出值为：
将(式1)与(式2)相减并整理，就可以得到增量式PID控制算法公式为：
其中
由(式3)可以看出，如果计算机控制系统采用恒定的采样周期T一旦确定A、B、C，只要使用前后三次测量的偏差值，就可以由(式3)求出控制量。
而位置式PID控制算法也可以通过增量式控制算法推出递推计算公式：
uk＝uk-1+Δuk (4)
对于一个特定的被控对象，在纯比例控制的作用下改变比例系数可以求出产生临界振荡的振荡周期Tu和临界比例系数Ku。根据Z－N条件，有
T＝0.1Tu
Ti＝0.5Tu
Td＝0.125Tu
代如(式3)可得：
采用(式5)可以实现常数Kp的校正。
本发明操作简易，携带方便，使用旋转电机进行自动调控，配合微调尺度和旋钮快速达到最佳的手术角度，减小了医生的工作难度，增大手术成功率，具有很大的实用价值。
附图说明
图1是本发明实施例提供的脊柱外科角度导向系统结构示意图；
图2是本发明实施例提供的脊柱外科角度导向系统后视图；
图中：1、拉钩；2、伸缩杆；3、外壳；4、微调旋钮；5、电池；6、开关；7、控制按键；8、旋转电机。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图1和附图2详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如附图1和附图2所示，本发明实施例提供的脊柱外科角度导向系统包括：拉钩1、伸缩杆2、外壳3、微调旋钮4、电池5、开关6、控制按键7、旋转电机8。
所述拉钩1销接在伸缩杆2顶端，伸缩杆2底端安装在旋转电机8内；
所述外壳3上端销接有电池5，所述电池5上端键接有开关6和控制按钮7，所述电池5外侧旋转安装有微调旋钮7。
作为本发明的优选实施例，所述电池5为圆柱形，微调旋钮4套接进电池5外侧，与旋转电机8内部齿轮啮合。
作为本发明的优选实施例，所述控制按钮7左右分别键接有增大按键和减小按键。
作为本发明的优选实施例，所述旋转电机8采用控制方法如下：
由(式1)可以得到控制器的第k－1个采样时刻的输出值为：
将(式1)与(式2)相减并整理，就可以得到增量式PID控制算法公式为：
其中
由(式3)可以看出，如果计算机控制系统采用恒定的采样周期T一旦确定A、B、C，只要使用前后三次测量的偏差值，就可以由(式3)求出控制量。
而位置式PID控制算法也可以通过增量式控制算法推出递推计算公式：
uk＝uk-1+Δuk (4)
对于一个特定的被控对象，在纯比例控制的作用下改变比例系数可以求出产生临界振荡的振荡周期Tu和临界比例系数Ku。根据Z－N条件，有
T＝0.1Tu
Ti＝0.5Tu
Td＝0.125Tu
代如(式3)可得：
采用(式5)可以实现常数Kp的校正。
所述旋转电机集成有无线控制模块，所述无线控制模块的接收的信号rk表示为：
式中，A为信号幅度，在一个突发帧内为未知常数；fo为载波频偏，在一个突发帧内为未知常数；Ts为采样周期，foTs为归一化的载波频率偏移；an为QPSK调制数据；θ0为相偏，在一个突发帧内为未知常数；g发送脉冲与接收匹配滤波器脉冲函数的乘积；nk为复高斯白噪声，服从N(0,σ2)分布；ε＝0时定时完全同步，否则定时未同步；k为时间序号，N为过采样倍数；rk有10dB的动态范围；所述低信噪比短前导突发信号的解调方法主要任务是从rk中恢复出发送数据；
所述旋转电机集成有控制器，所述控制器计算数字调制信号的分数低阶模糊函数；截取分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面，并将该切面转化为二维图像且填充该图像边缘下方，使其成为具有颜色的彩色图像；
数字调制信号MASK、MFSK、MPSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面可表示为：
其中，是宽度为Tb-τ的门函数。
在MASK信号中，an＝0，1，2，…，M-1，不恒为1；在MFSK信号中，不恒为1，因此MASK、MPSK和MFSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓不同。对于2ASK信号，an＝0,1；对于4ASK信号，an＝0,1，2，3，两者不同，因此分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同。对于2FSK信号，fm＝-Δf,Δf；对于4FSK信号，fm＝-3Δf,-Δf,Δf,3Δf，两者不同，因此分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同。
由于2ASK、4ASK、2FSK、4FSK、BPSK信号的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面的轮廓形状不同，因此可将其形状特征作为信号识别的特征向量。
将分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面转化为二维图像并设置小于切面最大值的像素点(s,z)的像素值为其中ξ和λ分别为图像红、绿、蓝三原色的值，使图像成为具有颜色的彩色图像。
本发明的工作原理：利用拉钩1进入手术处，调节伸缩杆2到合适长度后，通过按压控制按键7的增大按键和减小按键，从而控制旋转电机8进行旋转相应工作，最后通过微调旋钮4旋转伸缩杆2到最佳手术角度。操作简易，携带方便，使用旋转电机进行自动调控，配合微调尺度和旋钮快速达到最佳的手术角度，减小了医生的工作难度，增大手术成功率，具有很大的实用价值。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种脊柱外科角度导向系统，其特征在于，所述脊柱外科角度导向系统包括：拉钩、伸缩杆、外壳、微调旋钮、电池、开关、控制按键、旋转电机；
所述拉钩销接在伸缩杆顶端，伸缩杆底端安装在旋转电机内；所述外壳上端销接有电池；所述电池上端键接有开关和控制按钮；所述电池外侧旋转安装有微调旋钮；
所述旋转电机集成有无线控制模块，所述无线控制模块的接收的信号rk表示为：
式中，A为信号幅度，在一个突发帧内为未知常数；fo为载波频偏，在一个突发帧内为未知常数；Ts为采样周期，foTs为归一化的载波频率偏移；an为QPSK调制数据；θ0为相偏，在一个突发帧内为未知常数；g发送脉冲与接收匹配滤波器脉冲函数的乘积；nk为复高斯白噪声，服从N(0,σ2)分布；ε＝0时定时完全同步，否则定时未同步；k为时间序号，N为过采样倍数；rk有10dB的动态范围；所述低信噪比短前导突发信号的解调方法主要任务是从rk中恢复出发送数据；
所述旋转电机集成有控制器，所述控制器计算数字调制信号的分数低阶模糊函数；截取分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面，并将该切面转化为二维图像且填充该图像边缘下方，使其成为具有颜色的彩色图像；
数字调制信号MASK、MFSK、MPSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面可表示为：
其中，是宽度为Tb-τ的门函数；
在MASK信号中，an＝0，1，2，…，M-1，不恒为1；在MFSK信号中，不恒为1，因此MASK、MPSK和MFSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓不同；对于2ASK信号，an＝0,1；对于4ASK信号，an＝0,1，2，3，两者不同，因此分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同；对于2FSK信号，fm＝-Δf,Δf；对于4FSK信号，fm＝-3Δf,-Δf,Δf,3Δf，两者不同，因此分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同；
由于2ASK、4ASK、2FSK、4FSK、BPSK信号的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面的轮廓形状不同，因此可将其形状特征作为信号识别的特征向量；
将分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面转化为二维图像并设置小于切面最大值的像素点(s,z)的像素值为其中ξ和λ分别为图像红、绿、蓝三原色的值，使图像成为具有颜色的彩色图像。
2.如权利要求1所述的脊柱外科角度导向系统，其特征在于，所述电池为圆柱形，微调旋钮套接进电池外侧，与旋转电机内部齿轮啮合。
3.如权利要求1所述的脊柱外科角度导向系统，其特征在于，所述控制按钮左右分别键接有增大按键和减小按键。
4.如权利要求1所述的脊柱外科角度导向系统，其特征在于，所述旋转电机采用控制方法如下：
由(式1)可以得到控制器的第k－1个采样时刻的输出值为：
将(式1)与(式2)相减并整理，就可以得到增量式PID控制算法公式为：
其中
由(式3)看出，如果计算机控制系统采用恒定的采样周期T一旦确定A、B、C，只要使用前后三次测量的偏差值，由(式3)求出控制量；
而位置式PID控制算法也可以通过增量式控制算法推出递推计算公式：
uk＝uk-1+Δuk (4)
对于一个特定的被控对象，在纯比例控制的作用下改变比例系数求出产生临界振荡的振荡周期Tu和临界比例系数Ku；根据Z－N条件，有
T＝0.1Tu
Ti＝0.5Tu
Td＝0.125Tu
代如(式3)得：
Δuk＝Kp((2.45ek-3.5ek-1+1.25ek-2) (5)
采用(式5)实现常数Kp的校正。
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