CN111772577A - 一种基于云平台的膝关节康复评估系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种基于云平台的膝关节康复评估系统，包括：膝关节支具、肌力测量器、云平台和患者移动终端；其中，所述膝关节支具包括股骨固定端、胫骨固定端，以及连接股骨固定端和胫骨固定端的转轴装置；在所述股骨固定端和胫骨固定端分别设置定位传感器和姿态传感器；所述转轴上设置有关节活动度表盘。本申请还提供一种康复评估方法，关节活动度表盘根据转轴转动的角度得到膝盖屈伸角度α1；由定位传感器和姿态传感器获取的数据以及固定臂的数据得到膝盖内外旋角度α2；使用肌力测量器测量获得肌力N；通过患者移动终端将屈伸角度α1、内外旋角度α2和肌力N的数据上传至云平台。本申请提供了一种操作简便、准确性高的测量方法。
Description
技术领域
本申请涉及膝关节康复评估领域，尤其是指一种基于云平台的膝关节康复评估系统及方法。
背景技术
在膝关节创伤中有很多需要长期的康复训练和评估测试的损伤，如前交叉韧带损伤，是膝关节损伤中较为严重而且治疗难度大的损伤。其多见一些扭转、半屈、急停、碰撞等动作较多的运动中，如足球、滑雪、橄榄球、篮球，发病率国外文献报道为52/10万每年，研究显示，其手术量每年超过40万例，手术花费超过40亿美元，而膝关节活动度是很多膝关节创伤治疗和康复评估中最重要的测量指标之一。关节活动度测量可用于在前交叉韧带重建术后的康复、膝关节后交叉韧带、侧副韧带等损伤，并可运用于法医鉴定、运动训练动作检测及效果评价等领域。
目前，膝关节活动度测量方法主要以直接测量法，铰链支具测量，图片标点测量为主，这些测量方法存在测量关节活动度时单人操作不便、测量结果不精确的问题。目前已有的产品存在功能相对独立单一、受操作者主观操作影响大，自动化程度不够的问题。
发明内容
为解决上述问题，本申请提供一种基于云平台的膝关节康复评估系统及方法，
本申请实现的有益效果如下：
开发出一种操作简便、准确性高的测量方法，能更有效的评估康复效果，为后期康复方案的制定提供更加准确的指导。同时，研究出一种更精确，更自动化的关节康复产品，也能间接运用于科学研究以及高水平运动员的训练及康复效果评价中。此外，互联网技术及云平台已经广泛运用于众多领域，如果能将其与膝关节康复相结合，将进一步降低患者就医的时间和金钱成本，优化医患沟通渠道，弥补康复资源分布不均的现状，还能运用大数据对康复方案的制定提供指导，同时为科学研究提供数据支撑。
可直观监测并展示患者膝关节活动度，将现有的机械化测定功能转变为自动化测定，解决了膝关节损伤患者术后行动复查不便、康复进程中缺乏实时指导的问题，减少因对于康复动作错误带来的继发损伤，同时节省康复过程中的时间和金钱成本。此外精准的活动度测量还可应用于动作实时捕捉、高水平运动员康复效果评价以及科学研究等用途。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请评估系统中膝关节支具的结构图。
图2为本申请屈伸角度和内外旋角度在软件界面上的显示图。
图3为通过本申请膝关节支具上的姿态传感器显示的在行走状态时股骨、胫骨和膝盖骨的三维立体显示图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请包括一种基于云平台的膝关节康复评估系统，包括：膝关节支具、肌力测量器、云平台和患者移动终端。
其中膝关节支具能够测量膝关节的屈曲角度，膝关节屈曲角度包括正常行走状态进行膝盖屈伸时呈现的屈伸角度以及以股骨为基准的胫骨内、外旋转运动的内外旋角度。
其中膝关节支具除传统支具控制膝关节活动的功能外，还可用于监测膝关节的活动状态，膝关节的活动状态包括膝关节行走时呈现的屈伸角度以及其进行旋内和旋外运动时的活动角度。
如图1所示，所述膝关节支具包括固定在大腿上的股骨固定端2、固定在小腿上的胫骨固定端3，以及连接股骨固定端和胫骨固定端的转轴装置，所述转轴装置包括固定臂和转轴1，所述固定臂设置在转轴的中心点到转轴顶部之间，膝关节支具固定在膝盖上时，固定臂设置在为髋关节与胫骨平台之间，同时在股骨固定端和胫骨固定端分别设置定位传感器和姿态传感器。
具体使用时，所述转轴1固定在膝关节侧面、股骨和胫骨之间的位置，固定膝关节支具后，患者进行屈伸运动时，带动转轴进行运动。
所述转轴1上设置关节活动度表盘8，具体表盘读数如图2所示，本实施例中，关节活动度表盘8设置为电子显示屏，转轴转动的角度为大腿外侧的裤线所在的直线到小腿外侧的裤线所在的直线之间的角度，所述关节活动度表盘8得到转轴转动的角度，将该角度作为本次测量的屈伸角度α1，得到最大屈伸角度后，记录下本次测试的最大屈伸角度的度数。
所述关节活动度表盘也可以由股骨固定端的定位传感器和胫骨固定端的姿态传感器一同使用得到屈伸角度，得到姿态传感器相对于定位传感器的运动轨迹，也就得到股骨和胫骨的运动状态，根据运动轨迹得到运动时的屈伸角度α1，并储存上传。
如图1所示，所述膝关节支具还包括扣紧带6、可用于长度调节的伸缩锁扣状结构7和调节松紧所用的尼龙粘合条带4、塑料锁扣5以及用于调节松紧的固定带9，使用时患者将患肢伸入膝关节支具内，通过拉动固定带9调节松紧，最后通过尼龙粘合条带4粘合固定，通过肢体活动带动膝关节支具活动，对屈曲度和肌力进行测量。
获得内外旋角度的方式是：在股骨固定端和胫骨固定端分别设置定位传感器和姿态传感器，以所述定位传感器所在的位置作为参考坐标系，建立的虚拟空间中，在使用者运动时，通过姿态传感器相对于定位传感器的运动轨迹得到内外旋角度α2，为了使获取的内外旋角度更加精确，还可以通过姿态传感器得到运动时的膝盖内外旋的加速度和角速度，利用加速度角速度以及固定臂的长度进行计算得到内外旋角度α2。
如图2和图3所示，上述收集到和计算获得的角度信息以及膝盖骨骼的三维立体图形，都能够在软件界面中显示，方便客户直观观看。
需要注意的是，由于膝关节支具的本身目的就是限制膝关节扭转，因此仅能够允许膝关节进行屈伸以及小范围扭转运动，也就是只能获得较小的内外旋角度。因为膝盖的内外旋扭转会带来额外的剪切力，直接影响手术以及康复效果。监测小幅度内外旋膝盖扭转的目的，一是为了避免因支具佩戴定位错误，导致固定失效带来额外损伤；二是小幅度扭转范围内特定度数的疼痛，可以为损伤诊断以及鉴别诊断提供参考依据。
其中，测量的方式还包括主动活动度的测量和被动活动度的测量，主动活动度为患者自行屈膝的测量；被动活动度是指患者在外力(如家人康复师)辅助下屈膝进行的测量。
使用肌力测量器测量肌力，所示肌力测量器包括压力传感器，使用时，将压力传感器贴合在待测肌肉表面，将压力传感器轻压于待测肌肉表面，待测肌肉用力收缩，测得其反作用力作为肌力N，本实施例中，为方便患者自行操作，具体测量的肌肉为股四头肌，也可根据需要对其它肌肉进行肌力测量；
其中，肌力测量器为单独可拆装结构，可依据需要拆下单独放置。患者自行利用患者自行利用压力测量器置于肌肉上方，测量肌力。
所述云平台包括数据库，所述数据库用于膝关节支具记录的屈度度数α1、α2以及肌力N，将采集的数据以及测试时的疼痛度、用户手术时间等病历情况和辅助检查结果等数据上传云端，并获取数据库中与上述数据匹配的康复训练方案。
例如：用户时间为术后4周，目前屈曲度为120度，肌力达到3级及以上，则能够寻找到相应的康复训练方案。
疼痛度作为评测的依据，使用MTT/MRC分级法进行评定(评定表格可于APP内推送)，所述疼痛评价包括IKDC2000、Lysholm量表以及FRS评分法，可将疼痛评价编辑成为在线问卷形式，由患者在页面指导下完成填写。
本申请中，患者移动终端主要为安装于个人移动产品上的APP，患者通过患者移动终端上传膝关节运动的测试数据、上传病历资料和监测数据，其中康复监测数据主要包括膝关节屈曲度数、肌力和疼痛度。患者同时通过患者移动终端收到康复方案和浏览推送信息。
此外，患者移动终端包括蓝牙或无线网络模块、用以无线传送数据。
本申请基于云平台的膝关节康复评估系统的具体使用方法为：
用户在APP端完成认证，勾选知情条款之后，可上传个人病历、辅助检查结果、手术及康复评估记录；
使用膝关节支具获得实时监测数据；
本实施例中，实时监测数据包括患者使用膝关节支具测试得到的屈曲度α1、α2、压力传感器测得的肌力N；另外还包括姿态传感器测得的步行、力量训练时膝关节的活动轨迹。
将APP端与云平台通讯连接，APP端上传用户膝关节运动姿态的实时监测数据，由云平台形成个人电子康复档案并加以保存；
云平台将APP端上传的屈曲度数与云平台设定的危险阈值进行比对，当数值超过危险阈值时，发出警告信息，警告信息可同步显示于用户APP端的界面上；或者若患者膝关节屈伸、扭转超过设定的阈值，APP端会实时给与图形以及声音及震动提示。
用户通过APP端向云平台请求更新康复方案，平台根据数据库中的已有康复方案向用户发送下阶段应使用的康复方案；
其中，所述的康复方案可以为存储在云平台上的原始方案，也可以根据患者的选择，患者选择管理医生后，由管理医生重新根据患者情况重新定义的方案。
本申请方法还包括下列步骤：
用户通过安装于个人移动产品中的APP，可以在线填写并发送用以辅助评估康复效果的评估量表；
云平台生成的康复方案后，可将其定向推送给患者移动产品安装的APP中。
以上步骤中还包括：
云平台根据患者上传的个人资料及实时监测数据，生成个人档案，进行记录及保存；
以上步骤中，还包括：云平台接受数据后，将依据病种进行分类管理，患者可设置个人数据的存储模式，即个人详细资料仅自己和管理医生可见，或者全体授权用户可见，其中，详细资料包括患者姓名、具体治疗科室、联系地址及联系方式。
患者所佩戴的膝关节支具用于限制关节活动的同时，能监测其康复数据，并将其上传至APP端，再由APP端同步至云平台；
在本步骤中，如果遇到连接异常等情况，则将数据暂存至膝关节支具上设置的存储模块，待条件合适时再进行上传。
患者用户通过账号登录后，可在线进行量表评估：在本步骤中，患者在适当时候进行量表评估，系统内会储存例如现行的膝关节IKDC评估量表、疼痛评分量表，患者可以并上传填写的数据。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种基于云平台的膝关节康复评估系统，包括：膝关节支具、肌力测量器、云平台和患者移动终端；
其中，所述膝关节支具包括固定在大腿上的股骨固定端、固定在小腿上的胫骨固定端，以及连接股骨固定端和胫骨固定端的转轴装置，所述转轴装置包括固定臂和转轴，所述固定臂设置在转轴的中心点到转轴顶部之间；当所述膝关节支具固定在膝盖上时，固定臂设置在为髋关节与胫骨平台之间；
在所述股骨固定端和胫骨固定端分别设置定位传感器和姿态传感器；所述转轴上设置有关节活动度表盘；所述定位传感器和姿态传感器与关节活动度表盘通讯连接；所述关节活动度表盘用于读取膝盖屈伸角度并获得膝盖内外旋角度；
所述肌力测量器和关节活动度表盘分别与云平台通讯连接，能够将肌力测量器测量得到的肌力信息、关节活动度表盘获得的膝盖屈伸角度和膝盖内外旋角度传送至云平台；
所述云平台与患者移动终端通讯连接；所述云平台包括数据库，所述数据库中还包括患者的个人资料和康复训练方案。
2.如权利要求1所述的基于云平台的膝关节康复评估系统，其中关节活动度表盘读数显示的膝盖屈伸角度为大腿外侧的裤线所在的直线到小腿外侧的裤线所在的直线之间的角度。
3.如权利要求1所述的基于云平台的膝关节康复评估系统，其中，所述膝关节支具还包括扣紧带、用于长度调节的伸缩锁扣状结构和调节松紧所用的尼龙粘合条带、塑料锁扣以及用于调节松紧的固定带，使用时患者将患肢伸入膝关节支具内，通过拉动固定带调节松紧，通过尼龙粘合条带粘合固定。
4.如权利要求1所述的基于云平台的膝关节康复评估系统，其中，患者的个人资料还包括：姿态传感器测得的步行、力量训练时膝关节的活动轨迹测试时的疼痛度评价、用户手术时间、病历、辅助检查结果以及膝关节功能评估。
5.如权利要求4所述的基于云平台的膝关节康复评估系统的康复评估方法，其中，膝关节功能评估采用IKDC2000或Lysholm评分法。
6.一种使用权利要求1所述的基于云平台的膝关节康复评估系统的康复评估方法，包括：
S1、患者穿戴膝关节支具活动，关节活动度表盘根据转轴转动的角度得到膝盖屈伸角度α1；由定位传感器和姿态传感器获取的数据以及固定臂的数据得到膝盖内外旋角度α2；
S2,使用肌力测量器测量获得肌力N；
S3,通过患者移动终端将屈伸角度α1、内外旋角度α2和肌力N的数据上传至云平台；
S4：云平台将接收的数据以及该患者的个人资料进行结合后，获取数据库中与上述数据匹配的康复训练方案；
S5；云平台将获取到的康复训练方案发送至患者移动终端。
7.如权利要求6所述的基于云平台的膝关节康复评估系统的康复评估方法，其中，测量的方式还包括主动活动度的测量和被动活动度的测量。
8.如权利要求6所述的基于云平台的膝关节康复评估系统的康复评估方法，其中，在步骤S4中，还包括S41:云平台根据患者上传的个人资料及实时监测数据，生成个人档案，进行记录及保存。
9.如权利要求8所述的基于云平台的膝关节康复评估系统的康复评估方法，其中，在步骤41中，还包括：S411,云平台接受数据后，将依据病种进行分类管理，患者设置个人资料的查看权限；
S412,患者所佩戴的膝关节支具监测其康复数据，并将其上传至患者移动终端，再由患者移动终端同步至云平台；
S413,患者用户通过账号登录后，在线进行评估。
10.如权利要求6所述的基于云平台的膝关节康复评估系统的康复评估方法，其中，在S4中，还包括步骤S42:云平台将患者移动终端上传的屈曲度数与云平台设定的危险阈值进行比对，当数值超过危险阈值时，发出警告。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| 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: 20201016 |