CN111568428A - 一种人体关节活动度检测系统以及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人体关节活动度检测系统以及检测方法，检测系统包括活动度检测模块、肌肉活动信号检测模块、模数转换模块、DSP处理器、电源模块、通信模块以及上位机模块；所述活动度检测模块以及所述肌肉活动信号检测模块分别与所述模数转换模块的输入端电连接，所述模数转换模块的输出端与所述DSP处理器的输入端电连接，所述DSP处理器通过所述通信模块与所述上位机模块电连接。本发明所提及到的关节活动度检测系统以及检测方法，在利用活动度检测模块获取待测关节活动度的同时，对待测关节相关的肌肉部位的肌肉信号进行检测，以获取待测关节相关的肌肉部位的肌肉活动情况，从而更加全面的、更加系统地确定检测人员关节活动度检测结果。
Description
技术领域
本发明涉及医疗康复检测技术领域，更具体地说涉及一种人体关节活动度检测系统以及检测方法。
背景技术
人体的多数关节是由两个“旋转轴”或三个“旋转轴”构成。传统的关节活动度测量工具，目前临床上常用的关节活动度测量工具是关节角度测量尺，通常只能测量关节的一个“旋转轴”(主要是曲屈/伸展)的角度，很难甚至无法用于关节的“内旋/外旋”角度测量，这样的测量结果不能够全面评价一个关节的活动能力。
由于现有的关节角度测量尺的缺陷，康复科的医护人员在使用关节角度测量尺进行关节活动度检测时，在用于残疾人和工作患者的等级评定中，往往得不到综合的全面测试指标，因而在评语、诊断与医嘱报告中缺乏系统性的内容。
发明内容
本发明目的在于提供一种人体关节活动度检测系统以及检测方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：
一种人体关节活动度检测系统，包括：
活动度检测模块，用于实时检测关节三维角度以及关节活动度；
肌肉活动信号检测模块，用于在检测关节活动度的过程中检测肌肉张力；
模数转换模块，用于将模拟电信号转换成数字电信号；
DSP处理器、电源模块、通信模块以及上位机模块；
所述活动度检测模块以及所述肌肉活动信号检测模块分别与所述模数转换模块的输入端电连接，所述模数转换模块的输出端与所述DSP处理器的输入端电连接，所述DSP处理器通过所述通信模块与所述上位机模块电连接，所述电源模块分别与各个电路模块电连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述活动度检测模块包括微机电陀螺仪以及加速度传感器，所述微机电陀螺仪以及所述加速度传感器设置在一个集成芯片上，所述微机电陀螺仪以及加速度传感器分别与所述模数转换模块的输入端电连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述肌肉活动信号检测模块包括检测电极、前置放大器、增益控制器、滤波器以及光电耦合器，所述检测电极与所述前置放大器的输入端相连接，所述前置放大器的输出端与所述增益控制器的输入端相连接，所述增益控制器的输出端与所述滤波器的输入端相连接，所述滤波器的输出端与所述光电耦合器的输入端相连接，所述光电耦合器的输出端与所述模数转换模块的输入端相连接。
本技术方案通过所述前置放大器、所述增益控制器以及所述滤波器的设置，提高了对检测电机输出电信号的识别度，从而提高对肌肉信号检测的准确度。
作为上述技术方案的进一步改进，所述前置放大器、所述增益控制器、所述滤波器以及所述光电耦合器设置在一个集成芯片上。
作为上述技术方案的进一步改进，所述通信模块是应用RS232通信协议的UART通信组件。
此外，本技术方案中所述通信模块还可以是以太网通信组件或者射频通信组件。
作为上述技术方案的进一步改进，本技术方案还包括电源管理模块，所述电源管理模块与所述电源模块电连接，所述电源管理模块与所述DSP处理器电连接。
本申请同时还公开了一种人体关节活动度检测方法，包括以下步骤：
步骤100，搭建以上所述的关节活动度检测系统；
步骤200，设置关节活动度检测项目，分别初始化各个关节活动度检测项目的正常范围值；
步骤300，根据所述活动度检测模块以及肌肉活动信号检测模块的穿戴位置，识别关节活动度检测项目；
步骤400，通过所述活动度检测模块获取待测关节的三维角度及其变化量，并根据待测关节的三维角度的变化量计算待测关节的活动度；
步骤500，通过所述肌肉活动信号检测模块检测与所述待测关节相关的肌肉部位的肌肉张力；
步骤600，判断所述待测关节的活动度是否在正常范围值之内，并输出判断结果；
步骤700，根据所述待测关节相关的肌肉部位的肌肉张力，判断所述待测关节相关的肌肉部位的活动情况，并输出判断结果；
步骤800，输出所述待测关节的活动度检测结果。
本发明的有益效果是：本发明所提及到的关节活动度检测系统以及检测方法，在利用活动度检测模块获取待测关节活动度的同时，对待测关节相关的肌肉部位的肌肉信号进行检测，以获取待测关节相关的肌肉部位的肌肉活动情况，从而更加全面的、更加系统地确定检测人员关节活动度检测结果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；
图1是本发明的检测系统结构示意图；
图2是本发明的检测方法流程示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1，本申请公开了一种人体关节活动度检测系统，其第一实施例包括：
活动度检测模块，用于实时检测关节三维角度以及关节活动度；
肌肉活动信号检测模块，用于在检测关节活动度的过程中检测肌肉张力；
模数转换模块，用于将模拟电信号转换成数字电信号；
DSP处理器、电源模块、通信模块以及上位机模块；
所述活动度检测模块以及所述肌肉活动信号检测模块分别与所述模数转换模块的输入端电连接，所述模数转换模块的输出端与所述DSP处理器的输入端电连接，所述DSP处理器通过所述通信模块与所述上位机模块电连接，所述电源模块分别与各个电路模块电连接。
本实施例中，所述活动度检测模块主要用于检测待测关节的三维角度，并在待测关节活动过程中根据待测关节的三维角度的变化量计算待测关节的活动度。
本实施例中，所述活动度检测模块包括微机电陀螺仪以及加速度传感器，所述微机电陀螺仪以及所述加速度传感器设置在一个集成芯片上，所述微机电陀螺仪以及加速度传感器分别与所述模数转换模块的输入端电连接。
本实施例利用所述微机电陀螺仪以及加速度传感器实现待测关节的三维角度及其变化量的检测功能，本实施例中，若只配置加速度传感器，则只能检测待测关节轴向的线性动作，则无法测量或重构出待测关节完整的三维动作，无法检测待测关节转动的动作。但本实施例通过所述微机电陀螺仪以及所述加速度传感器的组合，在检测过程中，不仅可以测量待测关节曲屈/伸展的角度和关节活动度，还可测量待测关节内旋/外旋的角度和关节活动度。
本实施例中，所述肌肉活动信号检测模块主要用于在检测关节活动度的过程中检测肌肉张力，从而判断待测关节相关的肌肉部位的活动情况，本实施例之所以需要配置所述肌肉活动信号检测模块，主要目的在于通过对待测关节相关的肌肉部位的活动情况检测，判断检测人员进行待测关节活动行为属“病变系肌原性”还是“心理神经原性”。
本实施例中，所述肌肉活动信号检测模块包括检测电极、前置放大器、增益控制器、滤波器以及光电耦合器，所述检测电极与所述前置放大器的输入端相连接，所述前置放大器的输出端与所述增益控制器的输入端相连接，所述增益控制器的输出端与所述滤波器的输入端相连接，所述滤波器的输出端与所述光电耦合器的输入端相连接，所述光电耦合器的输出端与所述模数转换模块的输入端相连接，所述前置放大器、所述增益控制器、所述滤波器以及所述光电耦合器设置在一个集成芯片上。待测关节在活动期间，肌肉收缩时会产生微弱电流，在皮肤的适当位置附着检测电极以检测身体表面肌肉的电流，电流强度随时间变化的曲线叫肌电图，肌电图应用电子仪器记录肌肉在静止或收缩时的生物电信号，在医学中常用来检查神经、肌肉兴奋及传导功能等，以此确定周围神经、神经元、神经肌肉接头及肌肉本身的功能状态。
本实施例中，所述通信模块是应用RS232通信协议的UART通信组件。当然了，所述通信模块还可以是以太网通信组件或者射频通信组件。
进一步地，本实施例中，还包括电源管理模块，所述电源管理模块与所述电源模块电连接，所述电源管理模块与所述DSP处理器电连接。
本申请同时还公开了一种关节活动度检测方法，其第一实施例，包括以下步骤：
步骤100，搭建以上所述的关节活动度检测系统；
步骤200，设置关节活动度检测项目，分别初始化各个关节活动度检测项目的正常范围值；
步骤300，根据所述活动度检测模块以及肌肉活动信号检测模块的穿戴位置，识别关节活动度检测项目；
步骤400，通过所述活动度检测模块获取待测关节的三维角度及其变化量，并根据待测关节的三维角度的变化量计算待测关节的活动度；
步骤500，通过所述肌肉活动信号检测模块检测与所述待测关节相关的肌肉部位的肌肉张力；
步骤600，判断所述待测关节的活动度是否在正常范围值之内，并输出判断结果；
步骤700，根据所述待测关节相关的肌肉部位的肌肉张力，判断所述待测关节相关的肌肉部位的活动情况，并输出判断结果；
步骤800，输出所述待测关节的活动度检测结果。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种人体关节活动度检测系统，其特征在于：包括：
活动度检测模块，用于实时检测关节三维角度以及关节活动度；
肌肉活动信号检测模块，用于在检测关节活动度的过程中检测肌肉张力；
模数转换模块，用于将模拟电信号转换成数字电信号；
DSP处理器、电源模块、通信模块以及上位机模块；
所述活动度检测模块以及所述肌肉活动信号检测模块分别与所述模数转换模块的输入端电连接，所述模数转换模块的输出端与所述DSP处理器的输入端电连接，所述DSP处理器通过所述通信模块与所述上位机模块电连接，所述电源模块分别与各个电路模块电连接。
2.根据权利要求1所述的一种人体关节活动度检测系统，其特征在于：
所述活动度检测模块包括微机电陀螺仪以及加速度传感器；
所述微机电陀螺仪以及所述加速度传感器设置在一个集成芯片上；
所述微机电陀螺仪以及加速度传感器分别与所述模数转换模块的输入端电连接。
3.根据权利要求1所述的一种人体关节活动度检测系统，其特征在于：
所述肌肉活动信号检测模块包括检测电极、前置放大器、增益控制器、滤波器以及光电耦合器；
所述检测电极与所述前置放大器的输入端相连接；
所述前置放大器的输出端与所述增益控制器的输入端相连接；
所述增益控制器的输出端与所述滤波器的输入端相连接；
所述滤波器的输出端与所述光电耦合器的输入端相连接；
所述光电耦合器的输出端与所述模数转换模块的输入端相连接。
4.根据权利要求3所述的一种人体关节活动度检测系统，其特征在于：所述前置放大器、所述增益控制器、所述滤波器以及所述光电耦合器设置在一个集成芯片上。
5.根据权利要求1所述的一种人体关节活动度检测系统，其特征在于：所述通信模块是应用RS232通信协议的UART通信组件。
6.根据权利要求1所述的一种人体关节活动度检测系统，其特征在于：所述通信模块是以太网通信组件或者射频通信组件。
7.根据权利要求1所述的一种人体关节活动度检测系统，其特征在于：还包括电源管理模块，所述电源管理模块与所述电源模块电连接，所述电源管理模块与所述DSP处理器电连接。
8.一种人体关节活动度检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤100，搭建如权利要求1至7任一项所述的关节活动度检测系统；
步骤200，设置关节活动度检测项目，分别初始化各个关节活动度检测项目的正常范围值；
步骤300，根据所述活动度检测模块以及肌肉活动信号检测模块的穿戴位置，识别关节活动度检测项目；
步骤400，通过所述活动度检测模块获取待测关节的三维角度及其变化量，并根据待测关节的三维角度的变化量计算待测关节的活动度；
步骤500，通过所述肌肉活动信号检测模块检测与所述待测关节相关的肌肉部位的肌肉张力；
步骤600，判断所述待测关节的活动度是否在正常范围值之内，并输出判断结果；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200825 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |