CN112603322A - 一种肢体肌肉功能评定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种肢体肌肉功能评定装置，包括机械部分、控制电路部分、上位机软件，所述机械部分包括角度检测模块、肌肉压力测量模块、肌力抗阻模块三部分，通过控制电路部分和上位机软件对角度检测模块、肌肉压力测量模块、肌力抗阻模块进行控制并综合分析采集的数据，实现在三种关节活动度条件下，对主动肌、拮抗肌在松弛、中度、紧张三种状态下的肌肉表面压力、两个方向的主动抵抗力完成测量。本发明的一种肢体肌肉功能评定装置，可用于测量肌肉整体功能，包括关节活动度、肌肉收缩能力、肌肉弹性、肌肉延伸能力，具有评价功能全面、响应速度快、适配度高、便于移动等优点。

Description

一种肢体肌肉功能评定装置

技术领域

本发明属于康复医学临床和医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种肢体肌肉功能评定装置。

背景技术

肢体肌肉是人体运动系统的重要组成部分，其功能是在神经系统支配下，通过骨骼肌收缩牵引四肢骨骼产生运动，是人体完成日常行为和工作的关键环节。多种生理和病理因素可导致肢体功能低下或残障，并不同程度地影响人的正常活动。为此，开展肌肉功能检查和评定，可以有效了解患者肌肉和神经损害程度与范围，成为制定康复治疗方案、评价康复效果、判断预后的重要依据，是膝关节疾病、脑卒中后遗症、四肢手术康复期等病症康复阶段最基本、最重要的技术内容之一。

目前肢体肌肉功能评定的内容主要包括肌力和肌张力两大类。其中肌力指肌肉收缩的能力，常以徒手肌力检查法(MMT)或各种肌力评定仪，包括测量等长肌力的各部位测力计、测量等速肌力的Cybex、Kin-com、Biodex等，可对肌肉的收缩能力完成判断；肌张力主要采用Brunnstrom、Fugl-Meyer等量表评定方法进行加以评定；电生理方法、超声测量等技术也常用于肌肉功能评定。

然而，肌肉的生物学特性与关节结构、关节活动度、血液供应、神经支配、运动适应等多种因素直接相关，其功能包括收缩能力、弹性、延伸性等多个要素，呈现多维度的特点，任何单一的方法和手段都难以反映肌肉功能的真实状态。目前已有的评价方法主要专注于对肌肉单一特性的检查和评定，以此为依据建立的客观评定技术和仪器装置，虽在一定程度上完成了定量化测量，但无法完成对肌肉功能的总体评价，与肌肉真实的运动功能状态具存在较大差距，因而也导致在康复临床实践中，临床医生更倾向于采用亲自触诊、目测观察、量表分析等主观评定方法，充分反映了当前肌肉功能评定技术中的短板与瓶颈。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种肢体肌肉功能评定装置，解决现有技术中的评价方法主要专注于对肌肉单一特性的检查和评定，无法完成对肌肉功能的总体评价，与肌肉真实的运动功能状态具存在较大差距的问题。

本发明的技术方案为：

一种肢体肌肉功能评定装置，包括机械部分、控制电路部分、上位机软件，所述机械部分包括角度检测模块、肌肉压力测量模块、肌力抗阻模块三部分，通过控制电路部分和上位机软件对角度检测模块、肌肉压力测量模块、肌力抗阻模块进行控制并综合分析采集的数据，实现在三种关节活动度条件下，对主动肌、拮抗肌在松弛、中度、紧张三种状态下的肌肉表面压力、两个方向的主动抵抗力完成测量。

所述角度检测模块包括：固定在连接板连接件一上的前端连接板一、连接板连接件一、固定在连接板连接件一上的角度传感器连接件、固定在角度传感器连接件上的角度传感器、固定在连接板连接件一上的后端连接板一、固定在连接板上的医用绑带一，前端连接板一通过角度传感器连接件与后端连接板一连接，前端连接板一与后端连接板一以角度传感器连接件为轴心相对旋转运动，以带动角度传感器旋转，检测角度值，医用绑带一用于固定被测试者的小臂和大臂。

所述肌肉压力测量模块包括：固定在丝杠连接件上的提手、丝杠连接件、丝杠电机、固定在丝杠连接件上的丝杠、丝杠滑块、固定在丝杠滑台上的按压模块连接件、固定在按压模块连接件上的传感器连接件、安装在传感器连接件上的压力传感器、安装在压力传感器上的按压压头、安装在丝杠连接件上的配重部分；丝杠电机转动可带动丝杠转动，进而带动丝杠滑块进行上下运动；随之通过肌肉压力测量模块连接件、传感器连接件带动按压头上下运动。

所述肌力抗阻模块包括：固定在连接板连接件二上的前端连接板二、连接板连接件二、固定在连接板连接件二上的扭矩传感器连接件、固定在扭矩传感器连接件上的扭矩传感器、固定在扭矩传感器上的电机、固定在连接板连接件二上的后端连接板二、固定在前、后端连接板二上的医用绑带二；前端连接板二通过扭矩传感器连接件与后端连接板二连接，前端连接板二与后端连接板二以扭矩传感器连接件为轴心相对旋转运动，以带动扭矩传感器旋转，检测扭矩，电机使前端连接板二与后端连接板二产生相对旋转运动。

所述控制电路部分包括多功能集成主机、电源适配器、电源开关、微控制器、触摸屏、数据记录器、角度检测电路、压力检测电路、角度传感器、扭矩传感器、压力传感器、电机驱动器、对抗电机、下压电机；多功能集成主机负责整套设备的数据接收、数据储存和指令传输；微控制器是把各种传感器采集到的数据转换成多功能主机可以处理的数据格式，并向执行部件肌肉压力测量模块丝杠电机、肌力抗阻模块的对抗电机发送动作指令。

所述上位机软件界面包括角度检测与肌肉压力测量控制模块、肌力抗阻控制模块、角度检测及肌肉压力测量参数显示模块、肌力抗阻参数显示模块、病例管理与储存模块；角度检测与肌肉压力测量控制模块包括上抬、下压、手动下压、释放；肌力抗阻操控模块包括正向旋转、反向旋转、向上对抗、向下对抗；角度检测及肌肉压力测量参数显示模块，包括下压部位的编号显示、当前深度值显示、当前角度值显示、当前压力值显示；肌力抗阻参数显示模块包括旋转部位编号显示、绝对角度值显示、步进角度显示、对抗力数值显示；病例管理与存储模块包括新建病例、病人信息录入、病人数据存储。

本发明有益效果：本发明的一种肢体肌肉功能评定装置，可用于测量肌肉整体功能，包括关节活动度、肌肉收缩能力、肌肉弹性、肌肉延伸能力，具有评价功能全面、响应速度快、适配度高、便于移动等优点。

附图说明

图1角度检测模块；

图2肌肉压力测量模块；

图3肌力抗阻模块；

图4多功能集成主机；

图5肌肉功能评定模块框架图；

图6肌肉功能评定仪软件界面图(1)；

图7肌肉功能评定仪软件界面图(2)；

图8肌肉压力检查示意图；

图9肌力对抗检查示意图；

其中，1.前端连接板一 2.连接板连接件一 3.角度传感器连接件 4.角度传感器5.后端连接板一 6.医用绑带一 7.提手 8.丝杠连接件 9.丝杠电机 10.丝杠 11.丝杠滑块 12.肌肉压力测量模块连接件 13.传感器连接件 14.压力传感器 15.按压头 16.配重部分 17.前端连接板二 18.连接板连接件二 19.扭矩传感器连接件 20.扭矩传感器 21.电机 22.后端连接板二 23.医用绑带二 24.壳体 25.模块连接插头 26.控制屏幕 27.电源开关 28.充电插头 29.储存卡插口 30.肌肉压力测量模块 31.角度检测模块 32.检查部位 33.肌力抗阻模块 34.内方向推力 35.外方向推力。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明一种肢体肌肉功能评定装置，其原理是：关节活动度是对肢体主动肌、拮抗肌、协同肌三类肌群综合活动能力的集中反映，对单个关节不同活动度的控制能力，可以反映近心环节主要肌肉的活动状态，包括主动肌的收缩能力、拮抗肌和协同肌弹性、拮抗肌及附属结构的可延伸性。基于该原理，本发明采用一台多功能集成控制器，对角度检测模块、肌肉压力测量模块、肌力抗阻模块进行控制并综合分析采集的数据，拟实现在3种关节活动度(0°、中间位、极限位)条件下，对主动肌(收缩侧)、拮抗肌(拉伸侧)3种状态(松弛、中度、紧张)下的肌肉表面压力、2个方向的主动抵抗力(内推力、外推力)完成测量，为系统评定肌肉整体功能状态提供依据。

一种肢体肌肉功能评定装置，主要由机械部分、控制电路部分、上位机软件组成。

机械部分包括角度检测模块、肌肉压力测量模块、肌力抗阻模块；角度检测模块可测量患者关节活动度，并通过调整关节转动角度改变检查部位肌肉的张紧度；肌肉压力测量模块可依次对不同角度条件下的肌肉紧张度进行检测，从而得到不同紧张程度(松弛、中度、紧张)下的肌肉表面压力数据；肌力抗阻模块通过监测与关节相连的两肢体环节的内推和外推过程，记录肌肉产生的外推力与内推力，使用传感器采集关节角度变化过程中的推力数据。

控制电路部分由多功能集成主机、电源适配器、电源开关、微控制器、触摸屏、数据记录器、角度检测电路、压力检测电路、角度传感器、扭矩传感器、压力传感器、电机驱动器、对抗电机、下压电机等组成；多功能集成主机负责整套设备的数据接收、数据储存和指令传输；微控制器是把各种传感器采集到的数据转换成多功能主机可以处理的数据格式，并向执行部件(肌肉压力测量模块丝杠电机、肌力抗阻模块的对抗电机)发送动作指令。

上位机软件界面包括角度检测与肌肉压力测量控制模块、肌力抗阻控制模块、角度检测及肌肉压力测量参数显示模块、肌力抗阻参数显示模块、病例管理与储存模块；角度检测与肌肉压力测量控制模块包括上抬、下压、手动下压(快速下压)、释放(快速上升)，通过点击手动下压按键快速将按压压头移动到与皮肤接触位置，点击下压按键与上抬按键可对患者进行肌肉检测，检测完成后点击释放按键，可使压头快速上升并将数据清零，软件可自动保存每步操作时的当前角度值与肌肉压力数据；肌力抗阻操控模块包括正向旋转、反向旋转、向上对抗、向下对抗，通过点击正向旋转按键与反向旋转按键，可快速调整肌力对抗方向与角度，点击向上对抗按键和向下对抗按键可微调对抗角度，软件可自动保存每个角度下关节处内外推力对应的扭矩值(Nm)，并将扭矩值换算为力值(N)；角度检测及肌肉压力测量参数显示模块，包括下压部位的编号显示、当前深度值显示、当前角度值显示、当前压力值显示；肌力抗阻参数显示模块包括旋转部位编号显示、绝对角度值显示、步进角度显示、对抗力数值显示(N)；病例管理与存储模块包括新建病例、病人信息录入、病人数据存储等。

角度检测模块如图1所示，包括：1-固定在连接板连接件上的前端连接板一；2-连接板连接件一；3-固定在连接板连接件一上的角度传感器连接件；4-固定在角度传感器连接件上的角度传感器；5-固定在连接板连接件上的后端连接板一；6-固定在连接板上的医用绑带一。1前端连接板一通过3角度传感器连接件与5后端连接板一连接，1前端连接板一与5后端连接板一以3角度传感器连接件为轴心相对旋转运动，以带动4角度传感器旋转，检测角度值，医用绑带一用于固定被测试者的小臂和大臂；该模块的运动方式：操作者将前端连接板一上的医用绑带一绑在患者检测部位关节的前端，将后端连接板一上的医用绑带绑在患者检查部位的后端。角度传感器实时记录患者关节的角度数值，并将数值传送至多功能集成主机。

肌肉压力测量模块如图2所示，包括：7-固定在丝杠连接件上的提手；8-丝杠连接件；9-丝杠电机；10-固定在丝杠连接件上的丝杠；11-丝杠滑块；12-固定在丝杠滑台上的按压模块连接件；13-固定在按压模块连接件上的传感器连接件；14-安装在传感器连接件上的压力传感器；15-安装在压力传感器上的按压压头；16-安装在丝杠连接件上的配重部分。9丝杠电机转动可带动10.丝杠转动，进而带动11.丝杠滑块进行上下运动；随之通过12.肌肉压力测量模块连接件、13.传感器连接件带动15.按压头上下运动；该模块的运动方式：1.丝杠电机接收信号，电机正转，按压模块连接件向下移动，按压压头根据操作者的指令逐步下压，压力传感器实时接收压力数据，并将数据传送至多功能集成主机；2.丝杠电机接收信号，电机反转，按压模块连接件向上运动，按压压头离开患者皮肤，检测完成。

肌力抗阻模块如图3所示，包括：17-固定在连接板连接件上的前端连接板二、18-连接板连接件二、19-固定在连接板连接件上的扭矩传感器连接件、20-固定在扭矩传感器连接件上的扭矩传感器、21-固定在扭矩传感器上的电机、22-固定在连接板件上的后端连接板二、23-固定在前、后端连接板二上的医用绑带二。17前端连接板二通过19扭矩传感器连接件与22后端连接板二连接，17前端连接板二与22后端连接板二以19扭矩传感器连接件为轴心相对旋转运动，以带动20扭矩传感器旋转，检测扭矩，21电机可使前端连接板二与后端连接板二产生相对旋转运动；该模块的运动方式：操作者将前端连接板二上的医用绑带二绑在患者所检测关节的前端肢体上，将后端连接板二上的医用绑带二绑在患者所检测关节的后端肢体上。操作者发出指令，电机接收信号后，开始转动，转动至要求角度后停止并保持静止状态。此时，患者肢体产生运动对抗，从而产生外推力或内推力。扭矩传感器实时记录关节的扭力数据，并将数据传送至多功能集成主机。

多功能集成主机如图4所示，包括：24-壳体、25-固定在壳体上的模块连接插头、26-固定在壳体上的控制屏幕、27-电源开关、28-固定在壳体上的充电插头、29-固定在壳体上的储存卡插口。操作步骤：1.将充电接口插入充电插头；2.按下开关，开机；3.将连接插头插入模块上的接口；4.通过控制屏幕，控制各个模块进行检测，并记录数据；5.将储存卡插入储存卡插口；6.将处理好的数据储存入储存卡中；7.按下开关，关机。

实施例1.在患者大臂处进行肌肉压力检查。

(1)操作步骤(如图8所示)：将多功能集成主机通电。→按下电源键开机。→将肌肉压力测量模块设备接口与角度检测模块设备接口依次插入多功能集成主机设备连接插头。→将角度检测模块前端连接板通过绑带固定在患者大臂上，将后端连接板通过绑带固定在患者小臂上。→将患者大臂置于按压平台上，并将需要检测的肢体部位挪动到按压压头下方。→调整大臂与小臂的夹角，使所测部位的肌肉张紧度为放松状态。→控制按压压头，并按照规定深度逐渐下压，直至完成检查与数据传输→抬起按压压头。→根据屏幕上显示的中间状态角度值，调整大臂与小臂的夹角，使所测位置的肌肉张紧度为中间状态。→控制按压压头，按照规定深度逐渐下压，直至完成检查与数据传输→抬起按压压头。→根据屏幕上显示的紧张状态角度值，调整大臂与小臂的夹角，使所测位置的肌肉张紧度为紧状态。→控制按压压头，按照规定深度逐渐下压直至完成检查与数据传输。→抬起按压压头。→将储存卡插入储存卡插口。→将测得的多组肌肉健康状态数据存入储存卡。→按下电源键，关机。→依次拔下各个接口插头。→检查完成。

实施例2.在患者大臂处进行肌力对抗检查。

操作步骤(如图9所示)：将多功能集成主机通电。→按下电源键，开机。→将肌力抗阻模块设备接口插入多功能集成主机的设备连接插头。→将角度检测模块前端连接板通过绑带固定在大臂上，将后端连接板通过绑带固定在小臂上。→通过操作控制面板使电机转动，并使大臂与小臂的夹角达到测试角度并保持→患者开始进行外推力肌力对抗，扭矩传感器检测外推力对应的扭矩值，并将数据传送至多功能集成主机。→患者开始进行内推力肌肉对抗，扭矩传感器检测内推力对应的扭矩值，并将数据传送至多功能集成主机。→主机根据扭矩值计算出外推力和内推力。→将储存卡插入储存卡插口，并将得到的肌力数据存入储存卡中。→按下电源键关机。→依次拔出各个接口插头。→检查完成。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式如多治疗端，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种肢体肌肉功能评定装置，其特征在于，包括机械部分、控制电路部分、上位机软件，所述机械部分包括角度检测模块、肌肉压力测量模块、肌力抗阻模块三部分，通过控制电路部分和上位机软件对角度检测模块、肌肉压力测量模块、肌力抗阻模块进行控制并综合分析采集的数据，实现在三种关节活动度条件下，对主动肌、拮抗肌在松弛、中度、紧张三种状态下的肌肉表面压力、两个方向的主动抵抗力完成测量。

2.根据权利要求1所述肢体肌肉功能评定装置，其特征在于，所述角度检测模块包括：固定在连接板连接件一上的前端连接板一、连接板连接件一、固定在连接板连接件一上的角度传感器连接件、固定在角度传感器连接件上的角度传感器、固定在连接板连接件一上的后端连接板一、固定在连接板上的医用绑带一，前端连接板一通过角度传感器连接件与后端连接板一连接，前端连接板一与后端连接板一以角度传感器连接件为轴心相对旋转运动，以带动角度传感器旋转，检测角度值，医用绑带一用于固定被测试者的小臂和大臂。

3.根据权利要求1所述肢体肌肉功能评定装置，其特征在于，所述肌肉压力测量模块包括：固定在丝杠连接件上的提手、丝杠连接件、丝杠电机、固定在丝杠连接件上的丝杠、丝杠滑块、固定在丝杠滑台上的按压模块连接件、固定在按压模块连接件上的传感器连接件、安装在传感器连接件上的压力传感器、安装在压力传感器上的按压压头、安装在丝杠连接件上的配重部分；丝杠电机转动可带动丝杠转动，进而带动丝杠滑块进行上下运动；随之通过肌肉压力测量模块连接件、传感器连接件带动按压头上下运动。

4.根据权利要求1所述肢体肌肉功能评定装置，其特征在于，所述肌力抗阻模块包括：固定在连接板连接件二上的前端连接板二、连接板连接件二、固定在连接板连接件二上的扭矩传感器连接件、固定在扭矩传感器连接件上的扭矩传感器、固定在扭矩传感器上的电机、固定在连接板连接件二上的后端连接板二、固定在前、后端连接板二上的医用绑带二；前端连接板二通过扭矩传感器连接件与后端连接板二连接，前端连接板二与后端连接板二以扭矩传感器连接件为轴心相对旋转运动，以带动扭矩传感器旋转，检测扭矩，电机使前端连接板二与后端连接板二产生相对旋转运动。

5.根据权利要求1所述肢体肌肉功能评定装置，其特征在于，所述控制电路部分包括多功能集成主机、电源适配器、电源开关、微控制器、触摸屏、数据记录器、角度检测电路、压力检测电路、角度传感器、扭矩传感器、压力传感器、电机驱动器、对抗电机、下压电机；多功能集成主机负责整套设备的数据接收、数据储存和指令传输；微控制器是把各种传感器采集到的数据转换成多功能主机可以处理的数据格式，并向执行部件肌肉压力测量模块丝杠电机、肌力抗阻模块的对抗电机发送动作指令。

6.根据权利要求1所述肢体肌肉功能评定装置，其特征在于，所述上位机软件界面包括角度检测与肌肉压力测量控制模块、肌力抗阻控制模块、角度检测及肌肉压力测量参数显示模块、肌力抗阻参数显示模块、病例管理与储存模块；角度检测与肌肉压力测量控制模块包括上抬、下压、手动下压、释放；肌力抗阻操控模块包括正向旋转、反向旋转、向上对抗、向下对抗；角度检测及肌肉压力测量参数显示模块，包括下压部位的编号显示、当前深度值显示、当前角度值显示、当前压力值显示；肌力抗阻参数显示模块包括旋转部位编号显示、绝对角度值显示、步进角度显示、对抗力数值显示；病例管理与存储模块包括新建病例、病人信息录入、病人数据存储。

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