CN113842140A - 一种膝关节术后患者机能检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种膝关节术后患者机能检测装置。包括：膝关节支架，用于利用粘扣带将内、外侧模块绑缚在膝关节两侧。包括内、外侧大腿连杆和小腿连杆；膝关节内侧模块，包括内侧大腿板、内侧小腿板、内侧转轴、以及和大腿板固连的大腿板盖板；膝关节外侧模块，包括外侧大腿板、外侧小腿板、外侧转轴、以及和大腿板固连的大腿板盖板；限位模块，用于设置患者屈曲最大幅度并提供回程保护。包括分布于内、外侧模块大腿板盖板上的紧固磁环和限位销；刚度调节模块，用于调整装置阻抗刚度。包括分布于内外侧模块中的周向阻尼器、磁环、以及刚度销；传感器模块，用于检测患者屈曲角度。包括固定于膝关节外侧模块大腿板盖板上的角度传感器。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种膝关节术后患者机能检测装置。
背景技术
膝关节是人体生理结构中最重要的关节之一，承载大、使用频繁等易造成退行性病变，极端的关节活动甚至会导致一些需要手术介入的关节损伤。对膝关节术后患者康复过程中的机能检测可以反映患者恢复情况，同时为调整康复方案提供数据支撑。其中，膝关节活动度和肌力是膝关节术后康复评估中最重要的两项指标。
目前，医生主要通过直接测量、图片标定等方法测量膝关节活动度，对患者肌力的评价则主要通过观察患者下肢屈曲过程中对外部压力的耐受程度来分级打分。以上方法的测量结果容易受医生主观影响，无法精确量化；且操作过程较为繁琐，自动化程度较低；同时，被动地受试模式容易给患者带来心理压力，影响测试结果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种膝关节术后患者机能检测装置。
本发明的详细技术方案如下：
本发明提出一种膝关节术后患者机能检测装置。包括：膝关节支架，内、外侧大腿连杆和小腿连杆通过螺栓和膝关节内、外侧模块固定，同时可以利用粘扣带将膝关节支架绑缚在大腿和小腿上。膝关节内侧模块，其中，大腿板和小腿板通过滚动轴承连接，小腿板通过方槽和转轴方柱配合传动，转轴和大腿板盖板通过滚动轴承连接。膝关节外侧模块，其中，大腿板和转轴通过滚动轴承连接，小腿板通过方槽和转轴方柱配合传动，小腿板和大腿板盖板通过滚动轴承连接。限位模块，其中，设置有紧固于内、外侧大腿板盖板上的磁环，以及具有合适导磁性的可插拔限位销。可实现膝关节屈曲过程中多点限位功能以及提供装置回程保护，磁环可防止限位销使用时脱落。刚度调节模块，包括分布于内外侧模块中的周向阻尼器、磁环、以及刚度销。磁环紧固于内、外侧大腿板盖板上，可插拔刚度销具有合适的导磁性，周向阻尼器通过内端折钩和转轴键槽配合传动，周向阻尼器通过外端折钩和盖板上的刚度销选择性配合。可实现无刚度角度测量，多级刚度肌力连续检测功能，同时，磁环可防止刚度销使用时脱落。传感器模块，其中，编码器外壳通过固定盘固定于外侧模块大腿板盖板上，编码器D形输入轴通过外侧模块中转轴方柱上的D形孔配合，从而实现角度测量的功能。
本发明产生的有益效果是：
在患者主动地屈曲下肢的过程中，周向阻尼器的阻尼作用可以使患者较为舒缓的完成整个测试周期；与此同时，无刚度模式下装置的角度传感器可以实时采集患者下肢屈曲的角度信息；而且，在多级刚度模式下，利用角度信息和装置的周向阻尼器变形过程中阻抗扭矩和屈曲角度的映射关系，可以实时稳定的反映患者的肌力信息；因此，该装置可以为患者提供安全、柔顺的主动康复场景，为医生提供患者康复过程中的下肢屈曲角度和肌力等关键机能数据，从而帮助医生为患者制定极为精细的数字化闭环康复方案。最后，装置的可变刚度特性满足了同一个患者不同恢复时期、不同患者的膝关节生理特性等差异化需求，使装置具备良好的舒适性和实用性。
附图说明
图1是本发明实施例中膝关节检测装置整体示意图。
图2是本发明实施例中膝关节检测装置内侧模块主视图。
图3是本发明实施例中膝关节检测装置内侧模块示意图。
图4是本发明实施例中膝关节检测装置外侧模块主视图。
图5是本发明实施例中膝关节检测装置外侧模块示意图。
图6是本发明实施例中膝关节检测装置外侧模块孔位示意图。
图7是本发明实施例中膝关节检测装置角度传感器模块示意图。
图8是本发明实施例中膝关节检测装置角度传感器结构图。
图9是本发明实施例中膝关节检测装置的检测流程图。
图10是本发明实施例中膝关节检测装置的摘要附图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例及附图对本发明的技术方案进行完整的阐述。
如图1所示，膝关节支架，外侧大腿连杆002和外侧小腿连杆003通过螺栓组和外侧模块001固定，内侧大腿连杆005和内侧小腿连杆006通过螺栓组和内侧模块004固定，同时可以利用粘扣带将膝关节支架绑缚在大腿和小腿上。
如图2、图3所示，膝关节内侧模块中，内侧大腿板101和内侧大腿板盖板102一方面通过板周向四组螺钉(螺钉113、弹垫114)紧固，另一方面也可利用上方预留的三个螺栓孔通过螺栓紧固。内侧小腿板103一边通过轴承104和内侧大腿板101连接，一边利用方槽和转轴105方柱连接，转轴105另一边利用轴承106和内侧大腿板盖板102连接，垫片108用于调整转轴105和轴承106的间隙。
如图4、图5所示，膝关节外侧模块中，外侧大腿板201和外侧大腿板盖板207一方面通过板周向四组螺钉(螺钉214、弹垫213)紧固，另一方面也可利用上方预留的三个螺栓孔通过螺栓紧固。外侧小腿板206一边通过轴承208和外侧大腿板盖板207连接，一边利用方槽和转轴202方柱连接，转轴202另一边利用轴承203和外侧大腿板201连接，垫片204用于调整转轴202和轴承203的间隙。
如图5、图6为例，所述限位模块，以膝关节外侧模块为例，限位销211选择性插入大腿板盖板207上的限位孔，从而有选择的限制小腿板206转动的角度，实现调整小腿屈曲幅度的目的。
如图1、如图4、图5、图6为例，所述刚度调节模块，以膝关节外侧模块为例，周向阻尼器205内端通过折钩和转轴202键槽连接并随小腿转动，外端通过折钩和刚度销210选择性接触，以此选择性实现小腿屈曲过程中的阻抗功能，测量关节活动度时，在不插入刚度销210的情况下，选择性的插入限位销211以防止患者早期康复时过度屈曲，角度传感器215可获取患者屈曲过程中角度信息；测量关节肌力时，首先选择如图6所示盖板上不同的刚度孔，手动调节支具外侧小腿连杆003使周向阻尼器205外端过所选刚度孔并插入刚度销210，调节支具外侧小腿连杆003过回程保护孔并插入回程保护销212，由此可获得周向阻尼器合适的预紧程度。患者穿戴该装置后屈曲小腿，利用角度传感器215的屈曲角度信息，结合周向阻尼器205变形过程中阻抗扭矩和屈曲角度的映射关系，可以反映患者肌力信息。通过选择如图6合适的刚度孔，可实现周向阻尼器205不同程度的预紧，从而在相同的屈曲范围内实现装置变刚度的目的，以此满足同一个患者不同恢复时期、不同患者的膝关节生理特性等差异化需求。同时，设置垫环204限制周向阻尼器205的轴向窜动。
如图7、图8所示，角度传感器模块中，可利用角度传感器固定盘216上预留的三个周向螺钉孔将其固定在膝关节外侧模块大腿板盖板207上，随后利用三颗螺钉217将角度传感器215的外壳固定在角度传感器固定盘216上。从而，角度传感器215的D形输入轴将和转轴202方柱上预留的D形槽间隙配合并随其转动以测定小腿屈曲角度。
如图9所示，使用本发明测量膝关节机能的过程如下：
在测量关节活动度时，膝关节装置穿戴完毕后，选择性的插入限位销211以防止患者早期康复时过度屈曲，打开数据采集模块程序开始测量，患者下肢主动且缓慢的屈曲，角度传感器215可以实时获取患者的屈曲角度信息。
在连续测量肌力时，首先在装置未穿戴的情况下，选择如图6所示盖板上不同的刚度孔，手动调节支具内、外侧小腿连杆003、006使内、外侧模块周向阻尼器107、205外端过所选刚度孔并插入刚度销109、210，随后手动调整膝关节支架内、外侧小腿连杆003、006过图6回程保护孔位置并插入回程保护销112、212，由此可获得周向阻尼器合适的预紧程度。穿戴膝关节装置，打开数据采集模块程序开始测量，随后患者主动屈曲下肢，利用角度传感器215的屈曲角度信息，结合周向阻尼器107、205变形过程中阻抗扭矩和屈曲角度的映射关系，可获取患者肌力信息。
以上信息从角度传感器215经有线送达pc端后，医生或患者可利用该数据调整康复方案，缩短康复周期，提升恢复效果。
Claims (7)
1.一种膝关节术后患者机能检测装置，其特征在于，包括：
膝关节支架，包括内、外侧大腿连杆和小腿连杆，用于利用粘扣带将内、外侧模块绑缚在膝关节两侧；
膝关节内侧模块，包括内侧大腿板、内侧小腿板、内侧转轴、以及和大腿板固连的大腿板盖板；
膝关节外侧模块，包括外侧大腿板、外侧小腿板、外侧转轴、以及和大腿板固连的大腿板盖板；
限位模块，包括分布于内、外侧模块大腿板盖板上的紧固磁环和可插拔限位销，用于设置患者屈曲最大幅度以及提供装置回程保护。
刚度调节模块，包括分布于内外侧模块中的周向阻尼器、磁环、以及刚度销，用于调整装置阻抗刚度；
传感器模块，包括固定于膝关节外侧模块大腿板盖板上的角度传感器，用于检测患者屈曲角度。
2.根据权利要求1所述的膝关节术后患者机能检测装置，其特征在于：
所述膝关节支架，内、外侧大腿连杆和小腿连杆通过螺栓和膝关节内、外侧模块固定，同时可以利用粘扣带将膝关节支架绑缚在大腿和小腿上。
3.根据权利要求1所述的膝关节术后患者机能检测装置，其特征在于：
所述膝关节内侧模块中，大腿板和小腿板通过滚动轴承连接，小腿板通过方槽和转轴方柱配合传动，转轴和大腿板盖板通过轴承连接。
4.根据权利要求1所述的膝关节术后患者机能检测装置，其特征在于：
所述膝关节外侧模块中，大腿板和转轴通过滚动轴承连接，小腿板通过方槽和转轴方柱配合传动，小腿板和大腿板盖板通过轴承连接。
5.根据权利要求1所述的膝关节术后患者机能检测装置，其特征在于：
所述限位模块中，设置有紧固于内、外侧大腿板盖板上的磁环，以及具有合适导磁性的可插拔限位销。可实现膝关节屈曲中多点限位功能，以及提供装置回程保护，磁环可防止限位销使用时脱落。
6.根据权利要求1所述的膝关节术后患者机能检测装置，其特征在于：
所述刚度调节模块中，包括分布于内外侧模块中的周向阻尼器、磁环、以及刚度销。磁环紧固于内、外侧大腿板盖板上，可插拔刚度销具有合适的导磁性，周向阻尼器通过内端折钩和转轴键槽配合传动，周向阻尼器通过外端折钩和盖板上的刚度销选择性配合。可实现无刚度角度测量，多级刚度肌力连续检测等功能。同时，磁环可防止刚度销使用时脱落。
7.根据权利要求1所述的膝关节术后患者机能检测装置，其特征在于：
所述传感器模块中，编码器外壳通过固定盘固定于外侧模块大腿板盖板上，编码器D形输入轴通过外侧模块中转轴方柱上的D形孔配合传动，从而实现角度测量的功能。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113842140B (zh) | 2023-12-08 |
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