CN111887852A - 一种脊柱侧弯测量装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于脊柱侧弯防治技术领域，提供了一种脊柱侧弯测量装置，包括：连接模块，包括连接件以及设置在连接件并与连接件相对独立转动的若干转动件，其中，所述连接件与脊柱仿形；以及测量模块，安装在所述转动件上，用于获取对应测量点位置的航向角和俯仰角，并将所得数据向外发送，以获得脊柱的弯曲度和各个弯曲点位置，本发明的有益效果是：通过可弯曲的连接模块可以较好的匹配脊柱形状，可达到正常站立状态一次性将脊柱弯曲数据测量完成，通过无线信号将数据发送给上位机进行数据分析和处理，测量数据准确方便。
Description
技术领域
本发明涉及脊柱侧弯防治技术领域，尤其涉及一种脊柱侧弯测量装置及系统。
背景技术
脊柱侧弯对青少年的影响很大，可能会影响青少年的形体美观、影响身高、内脏功能，甚至影响青少年的寿命。一旦患上脊柱侧弯的青少年，脊柱呈曲线状，会影响身体骨骼发育，个头会远远低于同龄人，影响脏器的正常运行，出现心慌气短的状况。脊柱侧弯自的治疗黄金时间是10-15岁，如果骨骼已经发育成熟，则治疗效果较差。脊柱侧弯的关键是早发现早治疗，在青少年时期进行矫正干预可以恢复侧弯角度。成人可以恢复体态（改善剃刀背、高低肩、骨盆旋转等）。成人脊柱侧弯治疗很有意义，通过七联整合疗法打开被卡压的神经，解决肝功能问题（易怒）、胃肠道功能问题（消化不良），甚至不孕不育等。
目前对于脊柱侧弯的测量方式医院内采用X光影像判断，在青少年脊柱侧弯筛查过程中有些通过不同的肢体动作和简单的角度测量设备进行测量的方法，测量误差大，操作专业要求高，测量过程长；另外也有采用背部拍照形成三维数据进行测量的方法，对于不同胖瘦体型的人员测量误差大，另外对于扭转数据测量误差大。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种脊柱侧弯测量装置及系统，旨在解决背景技术中提出的技术问题。
本发明实施例是这样实现的，一种脊柱侧弯测量装置，包括：
连接模块，包括连接件以及设置在连接件并与连接件相对独立转动的若干转动件，其中，所述连接件与脊柱仿形；以及
测量模块，安装在所述转动件上，用于获取对应测量点位置的航向角和俯仰角，并将所得数据向外发送，以获得脊柱的弯曲度和各个弯曲点位置。
作为本发明进一步的方案：所述连接件为采用刚性材料且可弯曲的条形结构，所述转动件在所述连接件的轴向方向上位置不可调节。
作为本发明再进一步的方案：所述测量模块包括：
角度测量单元，用于测量对应测量点位置的航向角和俯仰角，其中，所述航向角以地球磁场为参照体系，所述俯仰角以地球水平面为参照体系；
供电单元，用于供电；
主控单元，与上述单元连接，用于控制上述单元且与上位机进行数据或指令的传输；以及
外壳，与所述转动件连接，用于封装上述单元。
作为本发明再进一步的方案：所述外壳通过固定件以实现位置固定，所述固定件上设有对脊柱凸起的让位。
作为本发明再进一步的方案：所述测量模块还包括无线通讯单元，用于实现主控单元与上位机的无线通讯。
作为本发明再进一步的方案：所述测量模块还包括与主控单元通讯的测距单元，用于获取测量点和脊柱高点的距离。
本发明实施例的另一目的在于提供一种脊柱侧弯测量系统，包括：
角度测量单元，用于测量对应测量点位置的航向角和俯仰角，其中，所述航向角以地球磁场为参照体系，所述俯仰角以地球水平面为参照体系；
供电单元，用于供电；
主控单元，与所述角度测量单元和所述供电单元连接，用于控制所述角度测量单元和所述供电单元；以及
上位机，与所述主控单元通讯，用于接收主控单元发送的数据信息或向所述主控单元输出指令。
作为本发明再进一步的方案：所述上位机通过有线或无线方式与所述主控单元通讯，当通过无线方式与所述主控单元通讯时，所述主控单元还电性连接有无线通讯单元。
作为本发明再进一步的方案：还包括与主控单元通讯的测距单元，用于获取测量点和脊柱高点的距离。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过可弯曲的连接模块可以较好的匹配脊柱形状，可达到正常站立状态一次性将脊柱弯曲数据测量完成，通过无线信号将数据发送给上位机进行数据分析和处理，测量数据准确方便。
附图说明
图1为一种脊柱侧弯测量装置的结构示意图。
图2为一种脊柱侧弯测量装置中测量模块的结构示意图。
图3为一种脊柱侧弯测量装置中测量模块所对应坐标系的结构示意图。
图4为一种脊柱侧弯测量装置中测量模块测量的俯仰角的结构示意图。
图5为一种脊柱侧弯测量装置中测距单元获取的测量点和脊柱高点距离L的结构示意图。
附图中：100-连接模块、101-连接件、102-转动件、200-测量模块、201-传感器、202-供电单元、203-主控单元、204-无线通讯单元、205-天线、206-外壳、207-粘接块、208-测距单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1～2所示，为本发明一个实施例提供的一种脊柱侧弯测量装置的结构图，包括连接模块100和测量模块200，所述连接模块100包括连接件101以及设置在连接件101并与连接件101相对独立转动的若干转动件102，其中，所述连接件101与脊柱仿形；所述测量模块200安装在所述转动件102上，用于获取对应测量点位置的航向角和俯仰角，并将所得数据向外发送，以获得脊柱的弯曲度和各个弯曲点位置。
本发明实施例中，在实际应用时，由于连接件101与脊柱仿形，可以使得连接模块100与被测量者的脊柱贴合，此时，测量模块200可与脊柱的多个位置对应，用来获取对应测量点位置的航向角和俯仰角，由于转动件102可以相对于连接件101转动，测量模块200随着皮肤表面的方向有两个转向角，一个是由脊柱的扭转引起的航向角变化，另一个是由于脊柱侧弯引起的测量块和水平面之间的俯仰角变化，根据各个测量模块200的航向角之间的相对差值可以测量脊柱扭转的角度和扭转的位置；根据各个测量模块200的俯仰角之间的相对差值，可以计算出脊柱的弯曲度，以及各个弯曲点位置，即可以得到有病变的脊柱位置。
如图1所示，作为本发明一个优选的实施例，所述连接件101为采用刚性材料且可弯曲的条形结构，所述转动件102在所述连接件101的轴向方向上位置不可调节。
具体的来说，连接件101为刚性材料并且可以弯曲的条形结构件，弯曲半径应大于20mm，连接件101不可拉伸，用来保证转动件102在轴向方向上位置的不变性，转动件102安装在连接件101上，转动件102的轴线和连接件101的弯曲曲线相切，转动件102旋转所得到的面与连接件101垂直。
如图2所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述测量模块200包括角度测量单元、供电单元202、主控单元203和外壳206，所述角度测量单元用于测量对应测量点位置的航向角和俯仰角，其中，所述航向角以地球磁场为参照体系，所述俯仰角以地球水平面为参照体系，如图3所示；所述供电单元202用于供电；所述主控单元203与上述单元连接，用于控制上述单元且与上位机进行数据或指令的传输；所述外壳206与所述转动件102连接，用于封装上述单元，外壳206中设有与转动件102相配合的孔。
本发明实施例的一种情况中，所述角度测量单元为传感器201，优选为MEMS方向角度传感器，供电单元202为带充电接口的蓄电池，当然也可以通过外接电源的方式来进行供电，主控单元203可以为STM32系列的芯片等，本发明实施例在此不进行具体的限定。
在实际应用时，传感器201可以测量出对应测量位置的航向角和俯仰角，进而经过上位机的处理分析等来得到有病变的脊柱位置，如图4所示，α和β即为测量模块200和坐标平面之间的夹角，即俯仰角，航向角是用来测量脊柱在平面内的扭转角度，通过不同测量点的航向角之差就可以得到扭转角度。
如图2所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述外壳206通过固定件以实现位置固定，所述固定件上设有对脊柱凸起的让位。
本发明实施例中，所述固定件为粘接块207，其通过胶粘的方式固定在脊柱两侧的皮肤上，固定件上设有对脊柱凸起的让位。
由于不同人群的背部肌肉脂肪层的厚度不一样，如果只是根据脊柱后的皮肤层定位，会由于肌肉和脂肪层的厚度问题造成测量误差，因此，本实施例中还公开了与主控单元203通讯的测距单元208，用于获取测量点和脊柱高点的距离L，用于修正误差。
如图2所示，作为本发明另一个优选的实施例，所述测量模块200还包括无线通讯单元204，用于实现主控单元203与上位机的无线通讯。
本发明实施例中，所述无线通讯单元204可以为4G、5G、蓝牙等方式，本发明实施例在此不进行具体的限定，必要的，还可以在外壳206上增加天线205，来提升信号强度。当然，在实际应用时，也可以采用通过数据线连接的方式来实现主控单元203与上位机的通讯。
如图2所示，本发明实施例还提供了一种脊柱侧弯测量系统，包括角度测量单元、供电单元202、主控单元203和上位机，所述角度测量单元用于测量对应测量点位置的航向角和俯仰角，其中，所述航向角以地球磁场为参照体系，所述俯仰角以地球水平面为参照体系；所述供电单元202用于供电；所述主控单元203与所述角度测量单元和所述供电单元202连接，用于控制所述角度测量单元和所述供电单元202；所述上位机与所述主控单元203通讯，用于接收主控单元203发送的数据信息或向所述主控单元203输出指令。
本发明实施例的一种情况中，所述角度测量单元为传感器201，优选为MEMS方向角度传感器，供电单元202为带充电接口的蓄电池，当然也可以通过外接电源的方式来进行供电，主控单元203可以为STM32系列的芯片等，所述上位机用于进行数据的采集和处理，本发明实施例在此不进行具体的限定。
由于不同人群的背部肌肉脂肪层的厚度不一样，如果只是根据脊柱后的皮肤层定位，会由于肌肉和脂肪层的厚度问题造成测量误差，因此，本实施例中还公开了与主控单元203通讯的测距单元208，用于获取测量点和脊柱高点的距离L，如图5所示，用于修正误差，本实施例中，所述测距单元208为超声波传感器。
如图2所示，作为本发明一个优选的实施例，所述上位机通过有线或无线方式与所述主控单元203通讯，当通过无线方式与所述主控单元203通讯时，所述主控单元203还电性连接有无线通讯单元204。
无线通讯单元204可以为4G、5G、蓝牙等方式，本发明实施例在此不进行具体的限定，有线通讯可以采用通过数据线连接的方式来实现主控单元203与上位机的通讯。
本发明上述实施例提供了一种脊柱侧弯测量装置，并基于该一种脊柱侧弯测量装置提出了一种脊柱侧弯测量系统，通过可弯曲的连接模块100可以较好的匹配脊柱形状，可达到正常站立状态一次性将脊柱弯曲数据测量完成，通过无线信号将数据发送给上位机进行数据分析和处理，测量数据准确方便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种脊柱侧弯测量装置，其特征在于，包括：
连接模块，包括连接件以及设置在连接件并与连接件相对独立转动的若干转动件，其中，所述连接件与脊柱仿形；以及
测量模块，安装在所述转动件上，用于获取对应测量点位置的航向角和俯仰角，并将所得数据向外发送，以获得脊柱的弯曲度和各个弯曲点位置。
2.根据权利要求1所述的一种脊柱侧弯测量装置，其特征在于，所述连接件为采用刚性材料且可弯曲的条形结构，所述转动件在所述连接件的轴向方向上位置不可调节。
3.根据权利要求1或2所述的一种脊柱侧弯测量装置，其特征在于，所述测量模块包括：
角度测量单元，用于测量对应测量点位置的航向角和俯仰角，其中，所述航向角以地球磁场为参照体系，所述俯仰角以地球水平面为参照体系；
供电单元，用于供电；
主控单元，与上述单元连接，用于控制上述单元且与上位机进行数据或指令的传输；以及
外壳，与所述转动件连接，用于封装上述单元。
4.根据权利要求3所述的一种脊柱侧弯测量装置，其特征在于，所述外壳通过固定件以实现位置固定，所述固定件上设有对脊柱凸起的让位。
5.根据权利要求3所述的一种脊柱侧弯测量装置，其特征在于，所述测量模块还包括无线通讯单元，用于实现主控单元与上位机的无线通讯。
6.根据权利要求4或5所述的一种脊柱侧弯测量装置，其特征在于，所述测量模块还包括与主控单元通讯的测距单元，用于获取测量点和脊柱高点的距离。
7.一种脊柱侧弯测量系统，其特征在于，包括：
角度测量单元，用于测量对应测量点位置的航向角和俯仰角，其中，所述航向角以地球磁场为参照体系，所述俯仰角以地球水平面为参照体系；
供电单元，用于供电；
主控单元，与所述角度测量单元和所述供电单元连接，用于控制所述角度测量单元和所述供电单元；以及
上位机，与所述主控单元通讯，用于接收主控单元发送的数据信息或向所述主控单元输出指令。
8.根据权利要求6所述的一种脊柱侧弯测量系统，其特征在于，所述上位机通过有线或无线方式与所述主控单元通讯，当通过无线方式与所述主控单元通讯时，所述主控单元还电性连接有无线通讯单元。
9.根据权利要求6所述的一种脊柱侧弯测量系统，其特征在于，还包括与主控单元通讯的测距单元，用于获取测量点和脊柱高点的距离。
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| CN113017610A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-06-25 | 北京诺亦腾科技有限公司 | 一种脊柱数据的测量方法、装置及存储介质 |
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