CN112120908A - 一种多模式交互性关节松动训练设备与训练方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出多模式交互性关节松动训练设备与训练方法，包括关节松动术训练本体以及与所述关节松动术训练本体进行数据通信的可视化终端。关节松动术训练本体包括外壳部分和内核部分以及数据输出接口；内核部分包括多个仿真骨骼，多个压力传感器设置于所述多个仿真骨骼下方；所述多个压力传感器下设置关节器外壳；关节器外壳外部安装滑动电阻，所述关节器外壳内部设置滑动棒。所述可视化终端通过所述数据输出接口获取所述压力数据以及所述当前的电阻值数据，在所述人机交互界面上显示所述训练设备的当前训练状态。并且结合三维仿真技术，可以在操作交互性关节松动训练设备同时，可以通过透视模式三维动态显示实施按压过程体内脊椎骨骼的实时变化过程。采用本发明的技术方案，在硬件与软件的结合使用下能让学生在学习关节松动术时更直观更快的掌握正确按压的力度与深度。

Description

一种多模式交互性关节松动训练设备与训练方法

技术领域

本发明属于计算机辅助医学技术领域，尤其涉及一种多模式交互性关节松动训练设备以及基于该设备的训练方法。

背景技术

手法治疗疾病是人类不分种族不分地域共同的医疗行为之一，不同地区的人们通过长期的医疗实践过程中形成了不同的操作术式及理论。有些带有鲜明的民族色彩。关节松动术(joint mobilization)是手法医学(manual medicine)的精华，是现代康复治疗手法中最基本的技能之一。它是指医生或治疗师在关节活动允许的范围内，通过被动运动利用不同振幅速度的操作从而达到减轻或治愈关节疼痛，改善关节活动范围的手法治疗技术。

关节松动技术是治疗者在关节活动可动范围内完成的一种针对性很强的手法操作技术，属被动运动范畴，其操作速度比推拿速度慢，在应用时常选择关节的生理运动和附属运动作为治疗手段。关节松动术操作的焦点在于关节的附属运动，主要有滚动、滑动和轴旋转等。关节松动术最大的特点在于对操作者的手法进行分级。

为了让护理者掌握关节松动技术，现有技术中，只能靠标准操作人员通过教学的方式进行。然而，现有的教学手段一般都是单调的口头说教；更进一步的，可以通过模拟道具进行。模拟道具的使用能够在视觉上更被人接受，但是，关节松动术是一项操作性很强的技术，仅凭单方面教学，无法达到教学效果。

现有技术中，关于关节松动术，相关的文献大多聚焦于直接用于病人的工具和设备本身，尚未涉及到具体教学。

例如，美国专利″Joint mobilizing tool″(US20050167325)主要是固定腕关节于中立位，有助于保护腕关节及关节松动术的实施。日本专利″Joint therapeutic device″(JP2001328607)主要提供关节远侧肢体的固定，有利于关节松动术的操作。专利″Handexternal fixation and joint mobilization and distraction device″(WO1999US00813)主要用于手部的小关节，属于骨科的外固定器械，可以提供相应关节的活动及牵伸。

申请号为CN201711308603.8的中国发明专利申请提出的一种康复科用于膝关节松动的分离牵引装置，包括底座，所述底座的左右两侧壁对称设置有滑轨，两组所述滑轨上均活动连接有电动滑块，所述电动滑块的顶部设置有支撑架，所述支撑架的顶部设置有支撑架，所述支撑架的第一滑轮柱，两组所述电动滑块远离底座的一侧均设置有电控气压伸缩杆，两组所述电控气压伸缩杆的顶部设置有转轴，所述转轴的外壁套接有两组转套，所述转套的前侧通过连接柱连接有小腿支撑板。该装置通过电控气压推杆可以调节靠板与底座之间的距离，通过电控气压伸缩杆调节小腿支撑板的高度，通过电动滑块调节小腿支撑板与靠板之间的距离，调节适应性更强。

然而，对于关节松动术的可视化的有效交互性教学，现有技术并未提出技术方案，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种多模式交互性关节松动训练设备，包括关节松动术训练本体以及与所述关节松动术训练本体进行数据通信的可视化终端。关节松动术训练本体包括外壳部分和内核部分以及数据输出接口；内核部分包括多个仿真骨骼，多个压力传感器设置于所述多个仿真骨骼下方；所述多个压力传感器下设置关节器外壳；关节器外壳外部安装滑动电阻，所述关节器外壳内部设置滑动棒。所述可视化终端通过所述数据输出接口获取所述压力数据以及所述当前的电阻值数据，在所述人机交互界面上通过三维仿真技术显示所述训练设备的当前训练状态，并且通过三维透视模式可以实时观察操作过程中虚拟患者体内脊椎骨骼的动态变化。采用本发明的技术方案，在硬件与软件的结合使用下能让学生在学习关节松动术时更直观更快的掌握正确按压的力度与深度。

具体来说，在本发明的第一个方面，提供一种多模式交互性关节松动训练设备，所述训练设备包括关节松动术训练本体以及与所述关节松动术训练本体进行数据通信的可视化终端；

所述关节松动术训练本体包括外壳部分和内核部分；

所述外壳部分包括上壳体和下壳体；所述上壳体由硅胶皮构成；

多个装饰环位于所述上壳体上；

所述内核部分包括多个仿真骨骼，所述多个仿真骨骼包括仿真棘突骨骼、仿真脊椎骨骼以及仿真腰椎骨骼；

多个压力传感器设置于所述多个仿真骨骼下方，不同的仿真骨骼下方设置的压力传感器的灵敏度不同；

所述多个压力传感器下设置关节器外壳；

所述关节器外壳外部安装滑动电阻，所述关节器外壳内部设置滑动棒；

所述滑动棒下端设置弹簧，内部设置滑动块。

所述关节松动术训练本体还包括训练模式选择按钮，所述训练模式选择按钮用于设置训练模式，所述训练模式包括标准模式和自由模式。

所述关节松动术训练本体还包括数据输出接口，所述数据输出接口输出所述压力传感器监测到的压力数据以及所述滑动电阻当前的电阻值数据。

所述可视化终端包括人机交互界面；

所述可视化终端通过所述数据输出接口获取所述压力数据以及所述当前的电阻值数据，在所述人机交互界面上显示所述训练设备的当前训练状态；

所述可视化终端包括视图旋转模块，所述视图旋转模块基于所述人机交互界面输入的视图旋转命令，在所述人机人机交互界面上显示不同角度下的所述训练设备的当前训练状态。

在本发明的第二个方面，提供基于前述多模式交互性关节松动训练设备实现的关节松动技术训练方法，所述方法包括如下步骤：

S1：设定训练模式与训练操作级别；

S2：训练者按压所述上壳体的硅胶皮的指定区域，所述指定区域下方的所述内核部分包括至少一个仿真骨骼；

S3：在所述训练者按压过程中，通过所述压力传感器以及所述滑动电阻输出训练数据；

S4：基于所述训练数据，在所述多模式交互性关节松动训练设备的人机交互界面上显示所述训练设备的当前训练状态；

S5：判断本次训练是否结束，如果是，则进入步骤S6，否则，返回步骤S2；

S6：对最近一个训练时间段内接收到的压力数据以及电阻值数据进行趋势分析，并给出激励或者预警结果。

采用本发明的技术方案，在硬件与软件的结合使用下能让学生在学习关节松动术时更直观更快的掌握正确按压的力度与深度。从而达到更好的教学效果，告别了以往老师在教学时，苦于没有更好的方式，只能靠嘴巴说学生听的方式来教学的技术困境。

本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。

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是本发明一个实施例的多模式交互性关节松动训练设备的整体示意图；

图2-5是图1所述设备中关节松动术训练本体的模块架构图、具体构造图以及剖面示意图；

图6-8是基于图1所述设备中可视化终端的不同可视化画面示意图；

图9是图1所述设备的整体原理图；

图10是图1所述设备的部分电路图；

图11-图12是利用所述设备进行训练的方法的不同实施例流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。

参见图1，是本发明一个实施例的多模式交互性关节松动训练设备的整体示意图。

在图1中，所述训练设备包括关节松动术训练本体以及与所述关节松动术训练本体进行数据通信的可视化终端。

图2-5是图1所述设备中关节松动术训练本体的模块架构图、具体构造图以及剖面示意图。

具体的，参见图2。

所述关节松动术训练本体包括外壳部分和内核部分；所述外壳部分包括上壳体和下壳体；所述上壳体由硅胶皮构成；多个装饰环位于所述上壳体上；

所述内核部分包括多个仿真骨骼，多个压力传感器设置于所述多个仿真骨骼下方，不同的仿真骨骼下方设置的压力传感器的灵敏度不同；

所述多个压力传感器下设置关节器外壳；

所述关节器外壳外部安装滑动电阻，所述关节器外壳内部设置滑动棒；

所述滑动棒下端设置弹簧，内部设置滑动块。

所述内核部分还包括仿真骨骼固定板、仿真骨骼支撑块以及发泡填充体。

所述关节松动术训练本体还包括训练模式选择按钮，所述训练模式选择按钮用于设置训练模式，所述训练模式包括标准模式和自由模式。

所述关节松动术训练本体还包括数据输出接口，所述数据输出接口输出所述压力传感器监测到的压力数据以及所述滑动电阻当前的电阻值数据。

参见图3，整体外观部分包括硅胶皮、装饰环、上壳体和下壳体。

参见图4，示出了仿真棘突骨骼，棘突骨骼下设置压力传感器，压力传感器下设置关节器外壳，；关节器外壳外部安装滑动电阻；关节器外壳内部设置滑动棒；滑动块下端设置弹簧；滑动棒内部设置滑动块；在滑动块上安装弹簧；

仿真骨骼固定位于骨骼固定板(13)上。

参见图5，所述多个仿真骨骼包括仿真棘突骨骼、仿真脊椎骨骼以及仿真腰椎骨骼。

在上述实施例中，所述可视化终端包括人机交互界面；所述可视化终端通过所述数据输出接口获取所述压力数据以及所述当前的电阻值数据，在所述人机交互界面上显示所述训练设备的当前训练状态；所述可视化终端包括视图旋转模块，所述视图旋转模块基于所述人机交互界面输入的视图旋转命令，在所述人机人机交互界面上显示不同角度下的所述训练设备的当前训练状态。

图6-8是基于图1所述设备中可视化终端的不同可视化画面示意图。

所述可视化终端通过所述数据输出接口获取所述压力数据以及所述当前的电阻值数据，在所述人机交互界面上显示所述训练设备的当前训练状态，具体包括：

所述当前训练状态包括处于训练状态下的至少一个仿真骨骼的实时三维动态、当前的训练模式、当前的关节松动级别、按压深度、按压频率以及压力值。

参照图6。关节松动术分为四级，可以通过点击一级到四级演示标准的关节松动手法，然操作者学习手势和松动术的标准，关节松动术主要级别区分为：

一级：小幅度0-5mm的按压松动区间；

二级：大幅度5-15mm的按压松动区间；

三级：大幅度10-20mm的按压松动区间，此时碰到终末端；

四级：小幅度15-20mm的按压松动区间，此时碰到终末端。

对标准的关节松动术手法学习完成观察学习后可以点击自由按钮，然后自由操作关节松动术模型，数据实时发送给软件，软件内部可以通过透视模式实时模拟操作者对关节的按压力度和按压深度，通过精准的数据处理反馈出模型按压时的关节变化。

参照图7设置关节松动级别

对于操作者的关节松动级别练习要求设置，可以是操作者持续练习特定级别的关节松动术，熟练掌握这一级别。

在上述示例中，操作者给予关节按压的压力实时显示，通过颜色和数值区分压力的大小。

例如，压力不足和压力过大为红色区域，压力适中为绿色区域。

进一步的，还提供关节松动信息显示。

显示按压深度，按压频率等信息，通过对按压深度的曲线模拟，可以实时观察按压的深度处于那个位置，方便调节按压的深度和节奏，更好的掌握规律。深度共分为四个级别5mm，10mm，15mm和20mm用以颜色区分起到更好的提示效果。

参见图7，所述可视化终端包括数据分析模块，所述数据分析模块在每一次训练结束后，对最近一个训练时间段内接收到的所述压力数据以及所述电阻值数据进行趋势分析，并给出激励或者预警结果。

例如，操作者每做完一次松动术后，对操作者此次的松动术数据进行判断，然后显示出此次的关节松动级别，级别不同，显示的颜色不同，例如一级绿色，二级黄色，三级橙色，四级红色，能够快速判断级别。

参照图8.所述可视化终端包括视图旋转模块，所述视图旋转模块基于所述人机交互界面输入的视图旋转命令，在所述人机人机交互界面上显示不同角度下的所述训练设备的当前训练状态。

基于图9-图10，通过模拟人和电脑连接，发送深度和力度数据到电脑，电脑软件处理深度和力度数据，然后界面显示操作的操作数据和模拟关节按压变化，例如按压深度、深度曲线、按压频率、关节松动级别、关节松动次数、按压力度、力度颜色、不同级别的音效、不同级别的关节颜色和按压的最大和最小深度等。

图11-图12是利用所述设备进行训练的方法的不同实施例流程图。

图11中，所述方法包括步骤S1-S6，各个步骤具体实现如下：

S1：设定训练模式与训练操作级别；

S2：训练者按压所述上壳体的硅胶皮的指定区域，所述指定区域下方的所述内核部分包括至少一个仿真骨骼；

S3：在所述训练者按压过程中，通过所述压力传感器以及所述滑动电阻输出训练数据；

S4：基于所述训练数据，在所述多模式交互性关节松动训练设备的人机交互界面上显示所述训练设备的当前训练状态；

S5：判断本次训练是否结束，如果是，则进入步骤S6，否则，返回步骤S2；

S6：对最近一个训练时间段内接收到的压力数据以及电阻值数据进行趋势分析，并给出激励或者预警结果。

在图11基础上，参见图12。

在首次训练开始时，所述步骤S1的所述设定训练模式包括：

将当前训练模式设定为标准训练模式；

在首次训练结束后，在所述步骤S6之后，所述方法还包括：

返回步骤S1的所述设定训练模式，将当前训练模式设定为自由训练模式。

作为一个示意性的例子，软件开始会有对话起到过度，如下：

治疗师：你好，我是您的治疗师，现在为您实施关节松动技术，有什么不舒服请告诉我。

患者：好的，谢谢。

当首次达到四级的时候会有询问对话，如下

治疗师：您好，现在感觉如何？

患者：有点酸痛。

治疗师：能够忍受吗？

患者：可以。

当达到特定的关节松动级别后，会通过音效提示操作者，如下

0-5mm区间声音反馈是一声″嘀″；

5-15mm之间声音反馈是″...嘀″的不连续声音；

15-20mm之间声音反馈是″滴滴滴滴滴″声音。

软件中模型本身以透视效果展示，这样方便观察按压的关节下降的深度，通过皮肤按钮可以隐藏模型皮肤，直接显示关节，这样可以更直接的观察到关节。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种多模式交互性关节松动训练设备，所述训练设备包括关节松动术训练本体以及与所述关节松动术训练本体进行数据通信的可视化终端；

所述关节松动术训练本体包括外壳部分和内核部分；

其特征在于：

所述外壳部分包括上壳体和下壳体；所述上壳体由硅胶皮构成；

多个装饰环位于所述上壳体上；

所述内核部分包括多个仿真骨骼，所述多个仿真骨骼包括仿真棘突骨骼、仿真脊椎骨骼以及仿真腰椎骨骼；

多个压力传感器设置于所述多个仿真骨骼下方，不同的仿真骨骼下方设置的压力传感器的灵敏度不同；

所述多个压力传感器下设置关节器外壳；

所述关节器外壳外部安装滑动电阻，所述关节器外壳内部设置滑动棒；

所述滑动棒下端设置弹簧，内部设置滑动块。

2.如权利要求1所述的一种多模式交互性关节松动训练设备，其特征在于：

所述内核部分还包括仿真骨骼固定板、仿真骨骼支撑块以及发泡填充体。

3.如权利要求1所述的一种多模式交互性关节松动训练设备，其特征在于：

所述关节松动术训练本体还包括训练模式选择按钮，所述训练模式选择按钮用于设置训练模式，所述训练模式包括标准模式和自由模式。

4.如权利要求1所述的一种多模式交互性关节松动训练设备，其特征在于：

所述关节松动术训练本体还包括数据输出接口，所述数据输出接口输出所述压力传感器监测到的压力数据以及所述滑动电阻当前的电阻值数据。

5.如权利要求4所述的一种多模式交互性关节松动训练设备，其特征在于：所述可视化终端包括人机交互界面；

所述可视化终端通过所述数据输出接口获取所述压力数据以及所述当前的电阻值数据，在所述人机交互界面上显示所述训练设备的当前训练状态；

所述可视化终端包括视图旋转模块，所述视图旋转模块基于所述人机交互界面输入的视图旋转命令，在所述人机人机交互界面上显示不同角度下的所述训练设备的当前训练状态。

6.如权利要求5所述的一种多模式交互性关节松动训练设备，其特征在于：所述可视化终端通过所述数据输出接口获取所述压力数据以及所述当前的电阻值数据，在所述人机交互界面上显示所述训练设备的当前训练状态，具体包括：

所述当前训练状态包括处于训练状态下的至少一个仿真骨骼的实时三维动态、当前的训练模式、当前的关节松动级别、按压深度、按压频率以及压力值。

7.如权利要求5所述的一种多模式交互性关节松动训练设备，其特征在于：所述可视化终端包括数据分析模块，所述数据分析模块在每一次训练结束后，对最近一个训练时间段内接收到的所述压力数据以及所述电阻值数据进行趋势分析，并给出激励或者预警结果。

8.一种关节松动技术训练方法，所述训练方法基于权利要求1-7任一项所述的多模式交互性关节松动训练设备实现，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：设定训练模式与训练操作级别；

S2：训练者按压所述上壳体的硅胶皮的指定区域，所述指定区域下方的所述内核部分包括至少一个仿真骨骼；

S3：在所述训练者按压过程中，通过所述压力传感器以及所述滑动电阻输出训练数据；

S4：基于所述训练数据，在所述多模式交互性关节松动训练设备的人机交互界面上显示所述训练设备的当前训练状态；

S5：判断本次训练是否结束，如果是，则进入步骤S6，否则，返回步骤S2；

S6：对最近一个训练时间段内接收到的压力数据以及电阻值数据进行趋势分析，并给出激励或者预警结果。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

在首次训练开始时，所述步骤S1的所述设定训练模式包括：

将当前训练模式设定为标准训练模式；

在首次训练结束后，在所述步骤S6之后，所述方法还包括：

返回步骤S1。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

所述返回步骤S1的所述设定训练模式包括：

将当前训练模式设定为自由训练模式。

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