CN113520804B - 一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置，包括腰部机构、腿部机构、连接机构、数据采集单元、智能分析单元、数据传输单元、控制单元、语音提示单元、远程终端，所述腰部机构与腿部机构通过连接机构连接，腰部机构和腿部机构上均安装有数据采集单元、智能分析单元、数据传输单元、控制单元，数据采集单元、控制单元均与智能分析单元电连接，语音提示单元与智能分析单元电连接，智能分析单元与数据传输单元电连接，数据传输单元、控制单元均与远程终端无线连接。本发明通过采集、传输、分析相关数据，反馈控制使得患者在髋部骨折术后关节、肌肉功能得到最大程度恢复，并避免手术相关并发症的发生。

Description

一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置。

背景技术

随着老龄化社会的到来，髋部骨折发病率逐年上升。文献报道显示：2020年，我国新发髋部骨折患者为163.8万左右，预计到2050年增至630万例，其中90％的患者由跌倒导致。老年人髋部骨折的致残率和致死率极高：术后1年，病死率仍可达36％，存活患者中约11％的患者卧床不起，16％的患者需要长期护理，致残率高达50％，80％的患者需要助行器，因此又被称为“人生最后一次骨折”。据报道，我国每年近68.7万人发生髋部骨折，用于髋部骨折的医疗费用达到850亿元，将带来巨大的社会和经济负担。

围术期高质量管理在髋部骨折的治疗体系中占据重要地位。研究表明，骨折后长期卧床容易发生肺部感染、压疮、深静脉血栓等并发症，不恰当的锻炼导致出现部分稳定骨折转变成移位骨折，是老年髋部骨折患者术后死亡率升高的危险因素。此外，由于老年患者合并疾病多且身体衰弱，导致术后并发症发生率增高。2020年，美国骨科医师协会(AAOS)根制定了老年髋部骨折诊治指南，其中指出，家庭强化物理治疗可改善功能结果(强推荐)；在整个恢复过程中(包括家中)处于监督下的职能和物理治疗可以改善功能和预防摔倒(中等推荐)。髋部骨折的治疗目的是：尽快恢复老年人的行动能力、避免长期卧床、预防并发症，从而将致残率和致死率降至最低。这对术后的康复锻炼及并发症监测提出了新的要求。

目前，一般助行器在设计及功能上主要存在以下不足：

1)普通助行器使用时，通过前进距离控制髋关节前屈角度。患者仅根据视觉及感觉判断前进距离，无法精确控制前进距离及髋关节前屈角度。前屈角度过小，达不到髋关节活动度锻炼预期效果；前屈角度过大，造成过度拉伸，影响髋关节假体的稳定性，极易造成疼痛；

2)根据术后时间和个体恢复情况，相应的髋关节活动度训练有严格的角度要求，但普通助行器不能量化和实时控制、也不能确定行走时前屈角度是否达标；

3)当患者迈出的步伐较大超过普通助行器后支撑腿，易造成重心不稳，存在安全风险；

4)现有的髋关节康复装置普遍使用金属制外骨骼，导致其重量大、舒适度差，给患者康复训练过程造成负担，容易使髋关节受到二次伤害；

5)传统髋关节康复训练和传统下肢康复训练设备均只能被动实现训练，需要大量人力物力支持，不利于患者自主完成康复训练；

6)不具备针对每个患者的个性化治疗方案，缺乏对患者康复过程中康复数据的客观采集，无法及时监测患者术后患肢是否在康复训练过程中受到二次伤害。

7)术后康复过程中可能会出现许多意外并发症状，如感染、脱位等，如果能够进行行为监测，早期识别并进行预警及干预，进行康复轨迹把控与纠正，将会对患者的康复进程起到至关作用。

而目前，针对髋部骨折术后患者的管理主要包括：

1)常规康复治疗：定期往返医院接受康复治疗，由专业的康复师进行指导，并对患者髋关节功能进行全面评估，制定个体化康复计划。此方法专业且有效，但由于我国康复资源严重不足，康复师、康复专科医院数量低，许多患者术后无法均等享受康复资源，缺乏专业人员、康复设备的指导和康复治疗。

2)电话随访：出院前给患者发放康复锻炼指南，并定期电话随访，询问患者在康复训练过程中遇到的问题，并通过患者的描述对其进行简单的评估。此方法仅能通过患者的语言和自身判断判断其康复情况及依从性，无法进行实际情况的观察，有极大的局限性。

3)远程康复治疗：患者在家中通过网络与康复师进行实时音视频互动，实时指导患者或家属进行康复训练。此方法无法直接获取客观的测量数据，患者理解指导语和训练动作时可能存在偏差，康复师无法纠正，锻炼效果差。

且部分患者缺乏主观能动性，对康复训练认知不足，易因疼痛放弃训练，进而影响康复效果，故居家康复成为趋势与社会需求。且相关研究表明，术后主被动结合康复效果明显优于单纯被动康复，能缓解疼痛，提高患者日常生活运动能力，提高临床疗效。

有鉴于此，有必要提供一种基于大数据决策、交互式、穿戴式的康复设备进行个性化定制康复锻炼指导、连续性生理数据收集分析、锻炼效果监测、语音反馈和实时并发症监测预警。

发明内容

本发明旨在提供一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置，是一种新型机电一体化系统，穿戴在患者身体外部，能为患者提供可控的辅助力/力矩，从而实现对患者的康复训练和运动辅助等功能。不仅继承了传统康复训练的优点，还解决了此类康复训练方法中存在的问题：可满足不同患者对训练强度的要求；可以将理疗师从繁重的训练任务中解放出来，从而专注于制定治疗方案、分析训练数据、优化训练内容，并通过康复平台进行传播，能够使患者及时得到治疗效果的反馈信息；可以客观记录训练过程中患者患肢的活动度、运动速度、肌力恢复状态及个体生理数据等信息，供平台分析和评价治疗效果。因此，开发用于髋部骨折术后的交互式穿戴管理设备具有重大的实际应用价值。

为达到上述目的，本发明提供的上述一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置，包括腰部机构、腿部机构、连接机构、数据采集单元、智能分析单元、数据传输单元、控制单元、语音提示单元、远程终端，所述腰部机构与腿部机构通过连接机构连接，腰部机构和腿部机构上均安装有数据采集单元、智能分析单元、数据传输单元、控制单元，数据采集单元、控制单元均与智能分析单元电连接，语音提示单元与智能分析单元电连接，智能分析单元与数据传输单元电连接，数据传输单元、控制单元均与远程终端无线连接；

所述连接机构包括背面拉伸带、内侧面拉伸带、外侧面拉伸带、正面拉伸带、转轴，所述背面拉伸带、内侧面拉伸带、外侧面拉伸带、正面拉伸带的两端分别与设置在腰部机构和腿部机构的背面、内侧面、外侧面、正面上的转轴连接，转轴与腰部机构和腿部机构均为转动连接；

所述腰部机构和腿部机构内分别设置有驱动组件A、驱动组件B，驱动组件A、驱动组件B与腰部机构和腿部机构上对应的转轴连接，驱动组件A、驱动组件B与腰部机构和腿部机构上对应的控制单元电连接。

优选的，所述腰部机构包括腰部支架、腰部固定组件、腰部内衬，所述腰部支架与人体腰部结构适配，所述腰部内衬与所述腰部支架的内侧固定连接，所述腰部固定组件穿过所述腰部内衬并围绕在所述腰部支架的内侧，所述腰部固定组件的两头通过腰部连接组件连接，所述腰部固定组件的内侧设置有腰部气垫，腰部支架的背面、内侧面、外侧面、正面上均设置有转轴，驱动组件A安装在腰部支架内，驱动组件与转轴连接。

进一步地，所述腰部机构上设置有广角摄像头，广角摄像头与智能分析单元电连接。

进一步地，所述驱动组件A包括腰部伺服电机、腰部内置电源，腰部内置电源设置在腰部支架内，腰部伺服电机与腰部内置电源电连接。

优选的，所述腿部机构包括腿部支架、腿部固定组件、腿部内衬，所述腿部支架与人体腿部结构适配，所述腿部内衬与所述腿部支架的内侧固定连接，所述腿部固定组件穿过所述腿部内衬并围绕在所述腿部支架的内侧，所述腿部固定组件的两头通过腿部连接组件连接，所述腿部固定组件的内侧设置有腿部气垫，腿部支架的背面、内侧面、外侧面、正面上均设置有转轴，驱动组件B安装在腿部支架内，驱动组件B与转轴连接。

进一步，所述驱动组件B包括腿部伺服电机、腿部内置电源，腿部内置电源设置在腿部支架内，腿部伺服电机与腿部内置电源电连接。

优选的，驱动组件A和驱动组件B与转轴均通过锥齿轮连接。

优选的，所述数据采集单元包括温度传感器、肌电传感器、加速度传感器、血压传感器、血糖传感器、血氧传感器，所述温度传感器、肌电传感器、血氧传感器设置在腰部机构和腿部机构上与人体肌肤接触的位置，血压传感器安装在腰部机构和腿部机构上与人体股动脉相对应的位置，血糖传感器安装在腰部机构和腿部机构上正对人体肌肤的位置，加速度传感器安装在转轴的转动副上。

优选的，所述数据传输单元包括数据存储模块、无线连接模块，数据存储模块与无线连接模块电连接，无线连接模块与远程终端无线连接。

优选的，腰部机构和腿部机构的转轴上均设置有屈伸预警震动器，屈伸预警震动器与智能分析单元电连接。

相比现有的技术，本发明具有以下技术效果：

1、本发明用于全髋关节置换术后的交互式穿戴设备中，多处设置拉伸带，采用仿生人体腿部肌肉的理念和人机融合的理念把髋关节作为机构的一部分进行分析，更加贴合人体髋关节位置，有效模拟肌肉运动规律，弹性拉伸带实现了人体髋关节运动中的线性主动支持和自动补偿，摒弃了金属制外骨骼自重给患者康复训练过程造成的负担，避免了髋关节受到二次伤害，能够很好地增强髋关节的康复效果；

2、本发明突破了传统常规髋关节康复训练的地域限制、时间限制以及患者自身心理压力、生理压力和经济压力等不利影响，通过患者-设备-平台三者相互关联的方式，使全髋关节置换术后的患者在居家条件下，在适合的康复周期内能够借助设备自主完成康复训练；

3、本发明通过边康复训练，边进行数据采集和传输的方式，记录患者康复治疗的全过程，形成个体化数据库，数据库通过设备的分析和医生的远程诊断，根据内置机器学习的智能算法，形成个性化的康复训练方案；

4、本发明能够实时反馈，在康复训练过程中采集到患者数据信息后，实时与设定的各项参数进行对比，如超过/未达到预设值10％，则将会通过所述远程康复平台和所述反馈单元语音提示模块向患者和医生发送提示，并纠正下一阶段运动；

5、本发明能够实时监测术后并发症，通过内置传感器收集到的各项数据，对髋部骨折术后常见致死性、危害性强的并发症进行监测。如超过预设值，则将会通过所述远程康复平台和所述反馈单元语音提示模块向患者和医生发送提示，提示患者及时前往医院就诊。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为实施例的右侧肢体所穿戴的装置整体结构示意图；

图2为图1中的腰部机构结构示意图；

图3为图1中的腿部机构结构示意图；

图4为图1中的腿部机构内部立体结构示意图；

图5为实施例的整体结构示意图；

图6为实施例的自动跌倒监测流程图；

图标：1-背面拉伸带、2-内侧面拉伸带、3-外侧面拉伸带、4-正面拉伸带、5-腰部支架、6-腰部连接组件、7-腰部气垫、8-广角摄像头、9-转轴、10-腰部固定组件、11-腰部内衬、12-肌电传感器、13-血压传感器、14-腿部支架、15-腿部气垫、16-温度传感器、17-血糖传感器、18-智能分析单元、19-数据传输单元、20-腿部伺服电机、21-锥齿轮、22-腿部内置电源、23-加速度传感器、24-屈伸预警震动器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置，包括腰部机构、腿部机构、连接机构、数据采集单元、智能分析单元18、数据传输单元19、控制单元、语音提示单元、远程终端，所述腰部机构与腿部机构通过连接机构连接，腰部机构和腿部机构上均安装有数据采集单元、智能分析单元18、数据传输单元19、控制单元，数据采集单元、控制单元均与智能分析单元18电连接，语音提示单元与智能分析单元18电连接，语音提示单元用于当患者髋关节活动强度超过或未达到预设值10％时发出语音提示报警，智能分析单元18与数据传输单元19电连接，数据传输单元19、控制单元均与远程终端无线连接；连接机构包括背面拉伸带1、内侧面拉伸带2、外侧面拉伸带3、正面拉伸带4、转轴9，背面拉伸带1、内侧面拉伸带2、外侧面拉伸带3、正面拉伸带4优选为绑带，背面拉伸带1、内侧面拉伸带2、外侧面拉伸带3、正面拉伸带4的两端分别与设置在腰部机构和腿部机构的背面、内侧面、外侧面、正面上的转轴9连接，转轴9与腰部机构和腿部机构均为转动连接；腰部机构和腿部机构内分别设置有驱动组件A、驱动组件B，驱动组件A、驱动组件B与腰部机构和腿部机构上对应的转轴9连接，驱动组件A、驱动组件B与腰部机构和腿部机构上对应的控制单元电连接。

正面拉伸带4一端固定在腰部机构正面的转轴9上，另一端固定在腿部机构正面转动轴9上，腰部机构和腿部机构正面上的转轴9、正面拉伸带4与对应的腿部正面均保持平行。

背面拉伸带1一端固定在腰部机构背面的转轴9上，另一端固定在腿部机构背面转动轴9上，腰部机构和腿部机构背面上的转轴9、背面拉伸带1与对应的腿部背面均保持平行。

外侧面拉伸带3一端固定在腰部机构外侧面的转轴9上，另一端固定在腿部机构外侧面转动轴9上，腰部机构和腿部机构外侧面上的转轴9、外侧面拉伸带4与对应的腿部外侧面均保持平行。

内侧面拉伸带2一端固定在腰部机构内侧面的转轴9上，另一端固定在腿部机构内侧面转动轴9上，腰部机构和腿部机构内侧面上的转轴9、内侧面拉伸带4与对应的腿部内侧面均保持平行。

腰部机构包括腰部支架5、腰部固定组件10、腰部内衬，所述腰部支架5与人体腰部结构适配，腰部固定组件10优选为弹性绑带，所述腰部内衬与所述腰部支架5的内侧固定连接，所述腰部固定组件10穿过所述腰部内衬并围绕在所述腰部支架5的内侧，所述腰部固定组件10的两头通过腰部连接组件6连接，腰部连接组件6优选为魔术贴，魔术贴缝制在弹性绑带的两端，所述腰部固定组件10的内侧设置有腰部气垫7，腰部支架5的背面、内侧面、外侧面、正面上均设置有转轴9，驱动组件A安装在腰部支架5内，驱动组件A与转轴9连接。

腰部机构上设置有广角摄像头8，广角摄像头8与智能分析单元18电连接，广角摄像头8用于采集髋关节位置皮肤表面图像数据，包括创面图像数据、淤面图像数据，并将数据传送至智能分析单元18。

驱动组件A包括腰部伺服电机、腰部内置电源，腰部内置电源设置在腰部支架5内，腰部伺服电机与腰部内置电源电连接。

腿部机构包括腿部支架14、腿部固定组件、腿部内衬11，所述腿部支架14与人体腿部结构适配，腿部固定组件优选为弹性绑带，所述腿部内衬11与所述腿部支架14的内侧固定连接，所述腿部固定组件穿过所述腿部内衬11并围绕在所述腿部支架14的内侧，所述腿部固定组件的两头通过腿部连接组件连接，腿部连接组件优选为魔术贴，魔术贴缝制在弹性绑带的两端，所述腿部固定组件的内侧设置有腿部气垫15，腿部支架14的背面、内侧面、外侧面、正面上均设置有转轴9，驱动组件B安装在腿部支架14内，驱动组件B与转轴9连接。

驱动组件B包括腿部伺服电机、腿部内置电源，腿部内置电源设置在腿部支架14内，腿部伺服电机与腿部内置电源电连接；驱动组件A和驱动组件B与转轴9均通过锥齿轮21连接。

数据采集单元包括温度传感器16、肌电传感器12、加速度传感器23、血压传感器13、血糖传感器17、血氧传感器，所述温度传感器16、肌电传感器12、血氧传感器设置在腰部机构和腿部机构上与人体肌肤接触的位置，温度传感器16用于采集髋关节位置上的皮肤表面温度数据，肌电传感器12包括设置在腰部气垫7和腿部气垫15内侧上的多个环状电极，肌电传感器12用于采集髋关节位置上皮肤表面的肌电数据，该肌电数据包括动作电位、电极阻抗值、皮肤干湿度；血压传感器13安装在腰部机构和腿部机构上与人体股动脉相对应的位置，血压传感器13包括设置在腿部机构上的多个平行排列的压敏传感器，根据这些压力传感器测得的压力数据，自动反馈调控压敏传感器的倾角，从而保证压敏传感器与股动脉平行并进行血压测量，提高了测得的血压值的精度；血糖传感器17安装在腰部机构和腿部机构上正对人体肌肤的位置；加速度传感器23安装在转轴9的转动副上，加速度传感器23用于采集髋关节的活动数据，该活动数据包括步长、步频、步幅、落腿强度、摆腿强度、关节活动补偿度。

其中，血氧传感器由传感膜、OLED、玻璃纸和OPD依次贴合形成，传感膜与人体皮肤接触。经皮氧分压是局部非侵入性检测方法，可以通过与测定位点相连的电极反映从毛细血管透过表皮弥散出来的氧气含量。它可以实时、持续地反映机体向组织的供氧能力。tcpO₂取决于呼吸系统功能、血液运输氧气功能和循环系统功能。因为皮肤处于机体氧供系统的末端，所以机体输送氧气的任何环节出现损伤，都能立刻从经皮氧分压变化反映出来，再将采集到的实时数据传输至智能分析单元18与其它相关数据一起进行综合分析来实现反馈调节。

数据采集单元还包括压疮监测模块，该压疮监测模块由一次性电极、电极阵列、微控制器和涉及图像重建算法和机器学习算法的微处理器构成。该压疮监测模块无需与目标区域直接接触连接即可监测目标区域的电特性，并将目标区域的电特性数据传输至智能分析单元18与其它相关数据一起进行综合分析来实现反馈调节装置的松紧程度，防止压疮发生。

其中，温度传感器16为与皮肤可连接的CBT传感器，用于计算日常活动中环境对流造成的热量损失。CBT传感器的铝结构是带有孔的截断锥，有效地减少了热损失。该结构采用拓扑优化设计，简化后无复杂曲线，表面光滑，厚度均匀，以提高制造公差，并通过数值计算验证了结构的简化。优化后的CBT传感器制作成功，并在体外实验中使用了精度为0.1的三元乙丙橡胶体模进行演示。实验环境对流由风速0～5m/s的风扇模拟提供。连续的CBT监测在一天的过程中是可行的，开发应用于双热流和零热流方法。该CBT传感器有效降低了环境对流引起的热损失，提高了CBT估计的精度和对对流的鲁棒性。

为了监测人在运动时产生的热电动势(塞贝克电压)及各种人体运动情况，本实施例将热电发电机与加速度传感器23结合起来监测穿戴者的运动情况。其中，本实施例采用额热电发电机为F-TEG，与普通刚性TEG相比，F-TEG消除了陶瓷基板，同时用专有高分子材料填充p型和n型支腿之间的空白空间，即聚氨酯填充泡沫。

跌倒监测：通过ToF信标技术进行室内外运动追踪，GPS技术进行定位，IMU用于捕捉可能因跌落而引起的运动中的突发位移。本设计仅使用IMU6050三轴加速度计进行惯性测量，不使用IMU陀螺仪进行加速度信号测量收集。无线信标安装在室内电源插座上，使用无线数据包ToF来定位标签，sigma点卡尔曼滤波器三角定位位置。人携带手机应用程序来识别感兴趣的区域(例如，卧室，家庭办公室，浴室，淋浴，厕所等)时，校准后，系统可以推断人的位置和推断活动。系统提供对原始IMU数据和位置数据的访问。三轴加速度计以50赫兹的采样率测量室内和室外的加速度信号。使用标签中的ToF传感器收集对象移动数据，传感器以4Hz的采样频率测量从标签到家庭周围插座上的无线信标的距离。利用卡尔曼滤波器进一步处理TOF数据，以准确估计对象室内位置和速度。

从加速度信号和TOF无线传感器获得的数据中提取特征。加速度矢量

由在给定时间点采取的三个加速度测度组成。加速度特征包括(最小值、最大值、范围、平均值、中位数、标准差、偏度和峰度)和给定时间间隔的基于加速度的位移，5秒的改变值(集中在加速度峰值处)以及撞击前(撞击前的持续时间为2秒)、撞击(撞击后的持续时间为2秒)和撞击(后在撞击的2秒后计算出的持续时间为3秒)的改变值。消除重力的影响后。加速度如下：

加速度公式：

夹角变化公式：

基于逻辑回归的跌落判断算法：

本实施例中的血糖传感器17可以进行无创血糖监测，无创CGM将为血糖测量提供可靠、方便、经济有效的解决方案。非侵入性方法有助于无痛测量组织液中的葡萄糖(ISF)，通过皮肤表面、汗液、即可测量血糖，极大的减少了患者的痛苦，舒适性更好。

数据传输单元19包括数据存储模块、无线连接模块，数据存储模块与无线连接模块电连接，无线连接模块与远程终端无线连接；数据存储模块用于暂时存储来自数据采集单元获取的患者康复训练数据、广角摄像头8拍摄的图片和智能分析单元18的分析结果；无线连接模块包括蓝牙模块和嵌入式WIFI模块，蓝牙模块，用于集成蓝牙功能所需的芯片基本电路集合，实现蓝牙连接下的无线数据传输，嵌入式WIFI模块，一种将串口或TTL电平转为符合Wi-Fi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11b.g.n协议栈以及TCP/IP协议栈，用于直接利用WIFI接入互联网。

腰部机构和腿部机构的转轴9上均设置有屈伸预警震动器24，屈伸预警震动器24与智能分析单元18电连接，屈伸预警震动器24用于当患者髋关节活动强度超过/未达到预设值10％后发出轻微震动警示。

远程终端包括电脑端和移动端，其中显示包括患者基础信息、患者生命体征、患者用药处方、患者运动处方、患者运动程序在内的数据资料，其中：

患者基础信息，包括姓名、住院号、诊断、主治医师、手术日期和出院天数；

患者生命体征，包括身高、体重、BMI、血糖、血压、心率以及疼痛指数；

患者用药处方，包括连续的患者的用药数据记录；

患者运动处方，包括连续的患者的运动数据记录；

患者运动程序，包括指定患者需要完成的康复训练任务。

使用过程：

首先，患者对用于全髋关节置换术后的患者交互式穿戴康复设备进行穿戴，将腰部机构的裤状气垫穿戴，之后使用腰部机构的魔术贴将腰部机构中的绑带绑在患者的腰部上，使用腿部机构的魔术贴将所述腿部机构中的绑带绑在患者的大腿上，需要特别注意的是，需要转轴9的转动副的轴线保持与对应腿部平面平行。然后启动驱动组件A、驱动组件B的伺服电机，此时控制单元处于预设状态，则控制单元会根据患者腰部和腿部的尺寸，控制驱动组件A、驱动组件B来带动背面拉伸带1、内侧面拉伸带2、外侧面拉伸带3、正面拉伸带4对其长度进行自适应调节，从而与使用者的体型适配，使背面拉伸带1、内侧面拉伸带2、外侧面拉伸带3、正面拉伸带4的表面应力保持在初始预设值范围内，然后调节伺服电机进入工作状态，伺服电机驱动腰部机构和腿部机构上的转轴9转动。

在患者进行康复训练的过程中，在驱动对应转轴9转动使腿部向前抬高时，伺服电机驱动所述正面拉伸带4两端的转轴9背向转动以适度收紧正面拉伸带4，且保持正面拉伸带4紧绷状态；与此同时，伺服电机驱动所述背面拉伸带1两端的转轴9转动适度释放背面拉伸带1，且保持背面拉伸带紧绷状态，使得患者腿部获得向前抬起的主动支持力；当患者患肢在康复训练过程中无法抬升至预设值时，屈伸预警震动器24会响应，使设备停止工作并恢复至初始状态，同时采集相应的数据。

在患者进行康复训练的过程中，在驱动患者髋关节部位转动使腿部向后抬起时，伺服电机驱动所述正面拉伸带4两端的转轴9转动以适度释放正面拉伸带4，且保持正面拉伸带4紧绷状态；与此同时，伺服电机驱动所述背面拉伸带1两端的转轴9背向转动适度收紧背面拉伸带1，且保持背面拉伸带1紧绷状态，使得患者腿部获得向后抬起的主动支持力；当患者患肢在康复训练过程中无法抬升至预设值时，屈伸预警震动器24会响应，使设备停止工作并恢复至初始状态，同时采集相应的数据。

在患者进行康复训练的过程中在驱动患者髋关节部位转动使腿部向外侧转向抬起时，伺服电机驱动所述外侧拉伸带3两端的转轴9背向转动以适度收紧外侧拉伸带3，且保持正面拉伸带4紧绷状态；与此同时，伺服电机驱动所述内侧拉伸带2两端的转轴9转动适度释放内侧拉伸带2且保持内侧拉伸带2紧绷状态，使得患者腿部获得向外侧抬起的主动支持力；当患者患肢在康复训练过程中无法抬升至预设值时，屈伸预警震动器24会响应，使设备停止工作并恢复至初始状态，同时采集相应的数据。

重复此三项康复训练过程，则患者的髋关节在用于全髋关节置换术后的患者交互式穿戴康复设备的驱动下做有规律的康复训练运动。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置，其特征在于：包括腰部机构、腿部机构、连接机构、数据采集单元、智能分析单元(18)、数据传输单元(19)、控制单元、语音提示单元、远程终端，所述腰部机构与腿部机构通过连接机构连接，腰部机构和腿部机构上均安装有数据采集单元、智能分析单元(18)、数据传输单元(19)、控制单元，数据采集单元、控制单元均与智能分析单元(18)电连接，语音提示单元与智能分析单元(18)电连接，智能分析单元(18)与数据传输单元(19)电连接，数据传输单元(19)、控制单元均与远程终端无线连接；

所述连接机构包括背面拉伸带(1)、内侧面拉伸带(2)、外侧面拉伸带(3)、正面拉伸带(4)、转轴(9)，所述背面拉伸带(1)、内侧面拉伸带(2)、外侧面拉伸带(3)、正面拉伸带(4)的两端分别与设置在腰部机构和腿部机构的背面、内侧面、外侧面、正面上的转轴(9)连接，转轴(9)与腰部机构和腿部机构均为转动连接；

所述腰部机构和腿部机构内分别设置有驱动组件A、驱动组件B，驱动组件A、驱动组件B与腰部机构和腿部机构上对应的转轴(9)连接，驱动组件A、驱动组件B与腰部机构和腿部机构上对应的控制单元电连接；

腰部机构和腿部机构的转轴(9)上均设置有屈伸预警震动器(24)，屈伸预警震动器(24)与智能分析单元(18)电连接；屈伸预警震动器(24)用于当患者髋关节活动强度超过/未达到预设值10％后发出轻微震动警示。

2.根据权利要求1所述的一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置，其特征在于：所述腰部机构包括腰部支架(5)、腰部固定组件(10)、腰部内衬，所述腰部支架(5)与人体腰部结构适配，所述腰部内衬与所述腰部支架(5)的内侧固定连接，所述腰部固定组件(10)穿过所述腰部内衬并围绕在所述腰部支架(5)的内侧，所述腰部固定组件(10)的两头通过腰部连接组件(6)连接，所述腰部固定组件(10)的内侧设置有腰部气垫(7)，腰部支架(5)的背面、内侧面、外侧面、正面上均设置有转轴(9)，驱动组件A安装在腰部支架(5)内，驱动组件A与转轴(9)连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置，其特征在于：所述腰部机构上设置有广角摄像头(8)，广角摄像头(8)与智能分析单元(18)电连接。

4.根据权利要求2所述的一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置，其特征在于：所述驱动组件A包括腰部伺服电机、腰部内置电源，腰部内置电源设置在腰部支架(5)内，腰部伺服电机与腰部内置电源电连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置，其特征在于：所述腿部机构包括腿部支架(14)、腿部固定组件、腿部内衬(11)，所述腿部支架(14)与人体腿部结构适配，所述腿部内衬(11)与所述腿部支架(14)的内侧固定连接，所述腿部固定组件穿过所述腿部内衬(11)并围绕在所述腿部支架(14)的内侧，所述腿部固定组件的两头通过腿部连接组件连接，所述腿部固定组件的内侧设置有腿部气垫(15)，腿部支架(14)的背面、内侧面、外侧面、正面上均设置有转轴(9)，驱动组件B安装在腿部支架(14)内，驱动组件B与转轴(9)连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置，其特征在于：所述驱动组件B包括腿部伺服电机、腿部内置电源，腿部内置电源设置在腿部支架(14)内，腿部伺服电机与腿部内置电源电连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置，其特征在于：驱动组件A和驱动组件B与转轴(9)均通过锥齿轮(21)连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置，其特征在于：所述数据采集单元包括温度传感器(16)、肌电传感器(12)、加速度传感器(23)、血压传感器(13)、血糖传感器(17)、血氧传感器，所述温度传感器(16)、肌电传感器(12)、血氧传感器设置在腰部机构和腿部机构上与人体肌肤接触的位置，血压传感器(13)安装在腰部机构和腿部机构上与人体股动脉相对应的位置，血糖传感器(17)安装在腰部机构和腿部机构上正对人体肌肤的位置，加速度传感器(23)安装在转轴(9)的转动副上。

9.根据权利要求1所述的一种用于髋部骨折术后的康复及并发症监测装置，其特征在于：所述数据传输单元(19)包括数据存储模块、无线连接模块，数据存储模块与无线连接模块电连接，无线连接模块与远程终端无线连接。

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