CN111991002A - 颈部活动度测定方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种的颈椎活动度测定方法、装置及设备，属于医疗技术领域，该方法、装置及设备，通过获取测定人员佩戴虚拟现实设备在预设颈椎活动度测量场景中完成预设任务过程中的任务数据；根据任务数据，确定测定人员的颈椎活动运动学数据；判断颈椎活动运动学数据是否符合第一基准，若符合，则测定人员的颈椎活动度属于第一活动范围。其测量过程不依赖于X光片，不会对患者造成射线的暴露，同时可以获取测定人员的数字化的运动学数据，安全、快速、准确，为医生分析患者的颈椎活动度提供了依据。

Description

颈部活动度测定方法、装置及设备

技术领域

本发明属于医疗技术领域，具体涉及一种颈部活动度测定方法、装置及设备。

背景技术

颈部活动度降低是各类颈椎疾病常见的并发症，术前及术后准确有效地测量颈部活动度是评估颈椎疾病严重程度及治疗后效果的重要步骤。同时，由于颈部的解剖结构复杂，颈椎活动度不仅受到骨性结构因素的影响，相应部位肌肉软组织情况同样是重要因素。以上这些因素导致真实、准确地测量颈椎活动度具有一定难度。

目前，临床上多采用X光片结合目视观察的方式对患者颈椎活动度进行测量，具体的方法为嘱患者在X光下行正常体位、功能位(包括屈伸及侧旋等)动作，拍摄X片后对颈椎骨骼关系进行观察测量。目视测量则嘱患者行以上动作，同时目测评估患者颈部活动能力。

但是，X光具有一定放射性，对受试者会产生一定伤害，无法长期、多次进行监测。同时通过X光片仅能观察到相应部位的骨骼关系，无法体现肌肉软组织的情况，不利于分析整体情况。另一方面，利用目视测量可以直观地整体评估患者颈椎活动能力，但是由于缺乏数字化测量手段，评估结果容易受到医生主观因素影响，可重复性的同时，无法获得量化的测量结果。

因此，如何快速、安全、准确地获取受试者的颈椎活动度，成为现有技术中亟待解决的技术问题。

发明内容

为了至少解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种颈部活动度测定方法、装置及设备。

本发明提供的技术方案如下：

一方面，一种颈椎活动度测定方法，包括：

获取测定人员佩戴虚拟现实设备在预设颈椎活动度测量场景中完成预设任务过程中的任务数据；

根据所述任务数据，确定所述测定人员的颈椎活动运动学数据；

判断所述颈椎活动运动学数据是否符合第一基准，若符合，则所述测定人员的颈椎活动度属于第一活动范围。

可选的，所述预设任务，包括：左旋任务、右旋任务、前屈任务和后伸任务。

可选的，所述颈椎活动运动学数据，包括：任一预设任务方向的运动角度、平均角速度、开始时角加速度、动作中角加速度及结束时角加速度。

可选的，所述判断所述颈椎活动运动学数据是否符合第一基准，若符合，则所述测定人员的颈椎活动度属于第一活动范围，包括：

判断任一所述预设任务方向的所述运动角度是否达到运动角度阈值，且平均角速度达到平均角度阈值，且开始时角加速度与结束时角加速度均达到角加速度阈值，若均达到，则在所述预设任务方向所述测定人员的颈椎活动度属于一类活动范围；若否，则在所述预设任务方向所述测定人员的颈椎活动度属于二类活动范围。

可选的，所述获取测定人员佩戴虚拟现实设备在预设颈椎活动度测量场景中完成预设任务过程中的任务数据，包括：

基于虚拟现实技术，构建所述预设任务的场景，任一所述预设任务的场景包括三个标记点，所述三个标记点为：初始点、控制点和目标点；

所述控制点与所述初始点重合，获取所述测定人员佩戴虚拟现实设备在任一所述预设任务的场景中，头部控制所述控制点在左旋过程中由所述初始点向所述目标点移动过程中的任务数据。

又一方面，一种颈椎活动度测定装置，包括：获取模块、确定模块和判断模块；

所述获取模块，用于获取测定人员佩戴虚拟现实设备在预设颈椎活动度测量场景中完成预设任务过程中的任务数据；

所述确定模块，用于根据所述任务数据，确定所述测定人员的颈椎活动运动学数据；

所述判断模块，用于判断所述颈椎活动运动学数据是否符合第一基准，若符合，则所述测定人员的颈椎活动度属于第一活动范围。

可选的，所述确定模块确定的所述颈椎活动运动学数据，包括：任一预设任务方向的运动角度、平均角速度、开始时角加速度、动作中角加速度及结束时角加速度。

可选的，所述判断模块，用于：判断任一所述预设任务方向的所述运动角度是否达到运动角度阈值，且平均角速度达到平均角度阈值，且开始时角加速度与结束时角加速度均达到角加速度阈值，若均达到，则在所述预设任务方向所述测定人员的颈椎活动度属于一类活动范围；若否，则在所述预设任务方向所述测定人员的颈椎活动度属于二类活动范围。

可选的，所述获取模块，用于：基于虚拟现实技术，构建所述预设任务的场景，任一所述预设任务的场景包括三个标记点，所述三个标记点为：初始点、控制点和目标点；所述控制点与所述初始点重合，获取所述测定人员佩戴虚拟现实设备在任一所述预设任务的场景中，头部控制所述控制点在左旋过程中由所述初始点向所述目标点移动过程中的任务数据。

又一方面，一种颈椎活动度测定设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器相连接的存储器；

所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序至少用于执行上述任一项所述的颈椎活动度测定方法；

所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序。

本发明的有益效果为：

本发明实施例提供的颈椎活动度测定方法、装置及设备，通过获取测定人员佩戴虚拟现实设备在预设颈椎活动度测量场景中完成预设任务过程中的任务数据；根据任务数据，确定测定人员的颈椎活动运动学数据；判断颈椎活动运动学数据是否符合第一基准，若符合，则测定人员的颈椎活动度属于第一活动范围。其测量过程不依赖于X光片，不会对患者造成射线的暴露，同时可以获取测定人员的数字化的运动学数据，安全、快速、准确，为医生分析患者的颈椎活动度提供了依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种颈椎活动测定方法的流程示意图；

图2为左旋任务场景的中的初始状态示意图；

图3为左旋任务场景的中的运动中状态示意图；

图4为左旋任务场景的中的运动到目标点状态示意图；

图5为右旋任务场景的中的初始状态示意图；

图6为右旋任务场景的中的运动中状态示意图；

图7为右旋任务场景的中的运动到目标点状态示意图；

图8为前屈任务场景的中的初始状态示意图；

图9为前屈任务场景的中的运动中状态示意图；

图10为前屈任务场景的中的运动到目标点状态示意图；

图11为后伸任务场景的中的初始状态示意图；

图12为后伸任务场景的中的运动中状态示意图；

图13为后伸任务场景的中的运动到目标点状态示意图；

图14为本发明实施例提供的一种颈椎活动度测定装置的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的一种颈椎活动度测定设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

为了至少解决本发明中提出的技术问题，本发明实施例提供一种颈椎活动度测定方法。

图1为本发明实施例提供的一种颈椎活动度测定方法的流程示意图，请参阅图1，本发明实施例提供的方法，可以包括以下步骤：

S11、获取测定人员佩戴虚拟现实设备在预设颈椎活动度测量场景中完成预设任务过程中的任务数据。

可选的，获取测定人员佩戴虚拟现实设备在预设颈椎活动度测量场景中完成预设任务过程中的任务数据，包括：基于虚拟现实技术，构建预设任务的场景，任一预设任务的场景包括三个标记点，三个标记点为：初始点、控制点和目标点；控制点与初始点重合，获取测定人员佩戴虚拟现实设备在任一预设任务的场景中，头部控制控制点在左旋过程中由初始点向目标点移动过程中的任务数据。

在一个具体的测定过程中，可以先利用虚拟现实设备，采用虚拟现实技术构建预设颈椎活动度测量场景，以此场景作为预设颈椎活动度测量场景。其中，虚拟现实技术(Virtual reality)是通过计算机构建起来的虚拟环境作为输出使用户可以沉浸到环境中完成相应动作，同时能够将用户行为反馈给计算机作为输入的一种新兴电子信息技术。这一类技术是利用内置的显示器作为输出手段，将提前构建好的虚拟场景输出给使用者，可要求使用者根据场景执行特定任务。

可选的，预设任务，包括：左旋任务、右旋任务、前屈任务和后伸任务。

S12、根据任务数据，确定测定人员的颈椎活动运动学数据。

S13、判断颈椎活动运动学数据是否符合第一基准，若符合，则测定人员的颈椎活动度属于第一活动范围。

在本发明实施例中，可以在虚拟现实设备内置陀螺仪、重力加速度仪、光线接收器等传感器，从而来测量获得使用者相应动作变化。具体的，在测定过程中，选取患者作为测定人员，在测定人员的头上佩戴虚拟现实设备，确保测定人员处于光学检测区内，从而完成预设任务，获取完成预设任务过程中的任务数据。

例如，在测定人员做好准备工作后，完成预设任务中规定的动作，预设任务包括：左旋任务、右旋任务、前屈任务和后伸任务。本实施例中，以左旋任务为例，进行详细说明。

图2为左旋任务场景的中的初始状态示意图；图3为左旋任务场景的中的运动中状态示意图；图4为左旋任务场景的中的运动到目标点状态示意图。构建左旋任务场景，左旋任务场景包括三个标记点，分别为初始点、控制点和目标点。首先控制点与初始点重合(图2)，在头颈部左旋的过程中，控制点随头颈部运动角度的变化而移动(图3)，控制点随测定人员头部颈部的移动，自初始点向目标点进行移动，当头部运动角度达到预先设定的角度时，控制点与目标点重合(图4)，判断左旋动作完成。若无法使得初始点移动至目标点，则在左旋运动的极限点，进行保持，如，保持5秒后，记录左旋极限点的任务数据。

在左旋过程中，记录的左旋任务数据可以包括：运动方向-左旋；左旋角度(由角度传感仪测量获得)；左旋运动时间(由内置时钟获得)；加速度(由重力感应器测量获得)；角速度(由陀螺仪连续获得实时的角速度)等。

在获取的左旋任务数据后，根据左旋任务数据，确定测定人员的颈椎活动左旋运动学数据。例如，可以获取运动方向、运动时间、平均角速度、开始时角加速度、动作中角加速度及结束时角加速度等。

同理，分别构建右旋任务场景、前屈任务场景后后屈任务场景，分别获取相应的任务数据。图5为右旋任务场景的中的初始状态示意图；图6为右旋任务场景的中的运动中状态示意图；图7为右旋任务场景的中的运动到目标点状态示意图；图8为前屈任务场景的中的初始状态示意图；图9为前屈任务场景的中的运动中状态示意图；图10为前屈任务场景的中的运动到目标点状态示意图；图11为后伸任务场景的中的初始状态示意图；图12为后伸任务场景的中的运动中状态示意图；图13为后伸任务场景的中的运动到目标点状态示意图。参阅图5-图13，分别获取右旋任务场景、前屈任务场景后后屈任务场景中的数据。

例如，以完成目标点为运动角度45°为例，进行数字说明，此处45°只是列举，并不是限定。若不能完成预定的任务，则记录其最大运动角度，记为φ(度为单位)。运动时间：记录使用者运动过程所花费时间，记为t(秒为单位)。角速度：连续以0.05秒为间隔记录使用者佩戴虚拟现实设备运动的角速度，记为ω(度每秒)。通过以上数据，获得使用者在各个方向上的运动学数据，包括最大运动角度φ，平均角速度φ/t，以及各时间点角加速度Δω/Δt。

表1以测定人员张三为例，来示例最终确定的运动学数据记录表。

表1

参见表1，测定人员“张三”，经过测试后，得到的运动学数据如表1所示。

可选的，判断颈椎活动运动学数据是否符合第一基准，若符合，则测定人员的颈椎活动度属于第一活动范围，包括：判断任一预设任务方向的运动角度是否达到运动角度阈值，且平均角速度达到平均角度阈值，且开始时角加速度与结束时角加速度均达到角加速度阈值，若均达到，则在预设任务方向测定人员的颈椎活动度属于一类活动范围；若否，则在预设任务方向测定人员的颈椎活动度属于二类活动范围。

例如，参见表1，可以定义判断颈椎活动运动学数据是否符合第一基准为：判断该方向运动角度达到设定的45°、且平均角速度达到40°/秒、且开始时与结束时角加速度大于200°/平方秒，若满足上述条件，则张三颈椎活动度属于一类活动范围；若任一项不满足，则张三颈椎活动度属于二类活动范围。

在医院医生进行检测时，可以定义一类活动范围为颈椎活动较好，二类活动范围为颈椎活动受损。在表1中，可以获得表1中张三在左旋方向颈椎运动度较好，右旋、前屈和后伸运动度受损。

本发明实施例提供的颈椎活动度测定方法，通过获取测定人员佩戴虚拟现实设备在预设颈椎活动度测量场景中完成预设任务过程中的任务数据；根据任务数据，确定测定人员的颈椎活动运动学数据；判断颈椎活动运动学数据是否符合第一基准，若符合，则测定人员的颈椎活动度属于第一活动范围。其测量过程不依赖于X光片，不会对患者造成射线的暴露，同时可以获取测定人员的数字化的运动学数据，安全、快速、准确，为医生分析患者的颈椎活动度提供了依据。

基于一个总的发明构思，本发明实施例还提供一种颈椎活动度测定装置。

图14为本发明实施例提供的一种颈椎活动度测定装置的结构示意图，请参阅图14，本发明实施例提供的装置，可以包括以下结构：获取模块141、确定模块142和判断模块143；

获取模块141，用于获取测定人员佩戴虚拟现实设备在预设颈椎活动度测量场景中完成预设任务过程中的任务数据；

确定模块142，用于根据任务数据，确定测定人员的颈椎活动运动学数据；

判断模块143，用于判断颈椎活动运动学数据是否符合第一基准，若符合，则测定人员的颈椎活动度属于第一活动范围.

可选的，确定模块142确定的颈椎活动运动学数据，包括：任一预设任务方向的运动角度、平均角速度、开始时角加速度、动作中角加速度及结束时角加速度。

可选的，判断模块143，用于：判断任一预设任务方向的运动角度是否达到运动角度阈值，且平均角速度达到平均角度阈值，且开始时角加速度与结束时角加速度均达到角加速度阈值，若均达到，则在预设任务方向测定人员的颈椎活动度属于一类活动范围；若否，则在预设任务方向测定人员的颈椎活动度属于二类活动范围。

可选的，获取模块141，用于：基于虚拟现实技术，构建预设任务的场景，任一预设任务的场景包括三个标记点，三个标记点为：初始点、控制点和目标点；控制点与初始点重合，获取测定人员佩戴虚拟现实设备在任一预设任务的场景中，头部控制控制点在左旋过程中由初始点向目标点移动过程中的任务数据。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本发明实施例提供的颈椎活动度测定装置，通过获取测定人员佩戴虚拟现实设备在预设颈椎活动度测量场景中完成预设任务过程中的任务数据；根据任务数据，确定测定人员的颈椎活动运动学数据；判断颈椎活动运动学数据是否符合第一基准，若符合，则测定人员的颈椎活动度属于第一活动范围。其测量过程不依赖于X光片，不会对患者造成射线的暴露，同时可以获取测定人员的数字化的运动学数据，安全、快速、准确，为医生分析患者的颈椎活动度提供了依据。

基于一个总的发明构思，本发明实施例还提供一种颈椎活动度测定设备。

图15为本发明实施例提供的一种颈椎活动度测定设备的结构示意图，请参阅图15，本发明实施例提供的一种颈椎活动度测定设备，包括：处理器151，以及与处理器相连接的存储器152。

存储器152用于存储计算机程序，计算机程序至少用于上述任一实施例记载的颈椎活动度测定方法；

处理器151用于调用并执行存储器中的计算机程序。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种颈椎活动度测定方法，其特征在于，包括：

获取测定人员佩戴虚拟现实设备在预设颈椎活动度测量场景中完成预设任务过程中的任务数据；

根据所述任务数据，确定所述测定人员的颈椎活动运动学数据；

判断所述颈椎活动运动学数据是否符合第一基准，若符合，则所述测定人员的颈椎活动度属于第一活动范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设任务，包括：左旋任务、右旋任务、前屈任务和后伸任务。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述颈椎活动运动学数据，包括：任一预设任务方向的运动角度、平均角速度、开始时角加速度、动作中角加速度及结束时角加速度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断所述颈椎活动运动学数据是否符合第一基准，若符合，则所述测定人员的颈椎活动度属于第一活动范围，包括：

判断任一所述预设任务方向的所述运动角度是否达到运动角度阈值，且平均角速度达到平均角度阈值，且开始时角加速度与结束时角加速度均达到角加速度阈值，若均达到，则在所述预设任务方向所述测定人员的颈椎活动度属于一类活动范围；若否，则在所述预设任务方向所述测定人员的颈椎活动度属于二类活动范围。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取测定人员佩戴虚拟现实设备在预设颈椎活动度测量场景中完成预设任务过程中的任务数据，包括：

基于虚拟现实技术，构建所述预设任务的场景，任一所述预设任务的场景包括三个标记点，所述三个标记点为：初始点、控制点和目标点；

所述控制点与所述初始点重合，获取所述测定人员佩戴虚拟现实设备在任一所述预设任务的场景中，头部控制所述控制点在左旋过程中由所述初始点向所述目标点移动过程中的任务数据。

6.一种颈椎活动度测定装置，其特征在于，包括：获取模块、确定模块和判断模块；

所述获取模块，用于获取测定人员佩戴虚拟现实设备在预设颈椎活动度测量场景中完成预设任务过程中的任务数据；

所述确定模块，用于根据所述任务数据，确定所述测定人员的颈椎活动运动学数据；

所述判断模块，用于判断所述颈椎活动运动学数据是否符合第一基准，若符合，则所述测定人员的颈椎活动度属于第一活动范围。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述确定模块确定的所述颈椎活动运动学数据，包括：任一预设任务方向的运动角度、平均角速度、开始时角加速度、动作中角加速度及结束时角加速度。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判断模块，用于：判断任一所述预设任务方向的所述运动角度是否达到运动角度阈值，且平均角速度达到平均角度阈值，且开始时角加速度与结束时角加速度均达到角加速度阈值，若均达到，则在所述预设任务方向所述测定人员的颈椎活动度属于一类活动范围；若否，则在所述预设任务方向所述测定人员的颈椎活动度属于二类活动范围。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述获取模块，用于：基于虚拟现实技术，构建所述预设任务的场景，任一所述预设任务的场景包括三个标记点，所述三个标记点为：初始点、控制点和目标点；所述控制点与所述初始点重合，获取所述测定人员佩戴虚拟现实设备在任一所述预设任务的场景中，头部控制所述控制点在左旋过程中由所述初始点向所述目标点移动过程中的任务数据。

10.一种颈椎活动度测定设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器相连接的存储器；

所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序至少用于执行权利要求1～5任一项所述的颈椎活动度测定方法；

所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序。

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