CN116407112A - 一种骨盆动态角度的测量装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种骨盆动态角度的测量装置及系统，涉及手术设备领域。一种骨盆动态角度的测量装置，包括：第一模块，包括第一支柱和第一导引部，所述第一模块上设有角度测量仪；第二模块，包括第二支柱和第二导引部，所述第二导引部与所述第一导引部相对滑动耦接；第三支柱；第一连杆，两端分别与所述第一支柱和所述第三支柱转动连接；及第二连杆，两端分别与所述第二支柱和所述第三支柱转动连接。根据本申请的实施例的测量装置，可快速适应不同的骨盆尺寸，并提供骨盆连续的动态变化角度，操作简单，可靠性强。

Description

一种骨盆动态角度的测量装置及系统

技术领域

本申请涉及手术设备领域，具体而言，涉及一种骨盆动态角度的测量装置及系统。

背景技术

目前术前术后评估患者骨盆姿态角度和活动范围的方式是使用X光机拍摄患者站立、坐位和蹲位X光片，然后通过一些软件提供的绘制工具在这些透视图上进行角度的绘制和计算，从而得出这三个姿态下的骨盆前倾角，进而得到骨盆活动范围。

姿态角以及骨盆活动范围的确定对医生判断患者的病情，尤其是术前规划患者的假体放置非常重要。X光片的方法虽然有较好的准确性，但只能提供给医生静态的几个位姿，而且存在辐射，无法提供动态连续的角度变化。

发明内容

基于上述问题，本申请提供一种骨盆动态角度的测量装置及系统，其操作简单、可靠、可提供连续的骨盆活动倾角范围并减少对患者的辐射伤害，同时本申请可快捷适应不同的骨盆尺寸。

根据本申请的一方面，提供一种骨盆动态角度的测量装置，包括：第一模块，包括第一支柱和第一导引部，所述第一模块上设有角度测量仪；第二模块，包括第二支柱和第二导引部，所述第二导引部与所述第一导引部相对滑动耦接；第三支柱；第一连杆，两端分别与所述第一支柱和所述第三支柱转动连接；及第二连杆，两端分别与所述第二支柱和所述第三支柱转动连接。

根据一些实施例，所述测量装置还包括电路板，设置在所述第一模块上，所述角度测量仪设置在所述电路板上，所述角度测量仪与所述电路板电连接。

根据一些实施例，所述第一模块包括第一斜面，其处于远离所述第二模块的一侧，所述第一斜面面向所述第一连杆且所述第一斜面与所述第一连杆相邻设置；所述第二模块包括第二斜面，其处于远离所述第一模块的一侧，所述第二斜面面向所述第二连杆且所述第二斜面与所述第二连杆相邻设置；所述第一斜面与所述第二斜面用于对所述第一连杆和所述第二连杆形成的夹角进行角度限位。

根据一些实施例，所述第一导引部包括凹槽，其处于所述第一模块的主体内部；所述第二导引部包括杆状结构；所述第二导引部可通过所述第一导引部插入所述第一模块，并与所述第一导引部相对滑动耦接。

根据一些实施例，所述测量装置还包括：贴座，分别处于所述第一支柱和所述第二支柱下端，用于与外部部件卡接。

根据一些实施例，所述贴座包括底座和球头连接部，所述底座位于所述贴座的下部，其底部具有用于与外部部件卡接的凹槽；所述球头连接部位于所述贴座的上部；其中，所述第一支柱和所述第二支柱下部均包括臼形凹槽，所述球头连接部设置在所述臼形凹槽内部。

根据一些实施例，所述球头连接部的外表面可与所述臼形凹槽的内表面相对滑动。

根据一些实施例，所述第三支柱下端为类球形结构，用于接触人体。

根据一些实施例，所述测量装置还包括弹力带，用于捆绑固定所述测量装置于人体。

根据本申请的一方面，提供一种骨盆动态角度的测量系统，包括如前述的测量装置；以及上位机，包括通信模块和数据处理模块，用于与所述测量装置通信连接以获取所述测量装置的骨盆动态角度测量数据，并将所述测量数据转化为图表输出至显示器；显示器，与所述上位机连接，用于实时可视化显示所述测量数据。

根据本申请的实施例的骨盆动态角度的测量装置，可适应不同骨盆尺寸并提供骨盆连续的变化角度，且操作简单、可靠性强，同时减少了对患者的辐射伤害。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例。

图1示出根据本申请示例实施例的一种骨盆动态角度的测量装置的结构示意图。

图2示出根据本申请示例实施例的一种骨盆动态角度的测量装置的结构剖面示意图。

图3示出根据本申请示例实施例的一种骨盆动态角度的测量装置与人体的位置关系图。

图4A、图4B示出本申请示例实施例的一种骨盆动态角度的测量装置的工作原理示意图。

图5示出根据本申请示例实施例的一种骨盆动态角度的测量方法的流程图。

图6示出根据本申请示例实施例的一种骨盆动态角度的测量方法获取的骨盆动态角度数据曲线图。

图7示出根据本申请示例实施例的一种骨盆动态角度的测量系统示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或操作等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本申请提供一种骨盆动态角度的测量装置及系统，可准确测量骨盆倾角在不同姿态下的变化范围，操作简单并可适应不同骨盆尺寸，减少辐射伤害。

下面将参照附图，对根据本申请实施例的一种骨盆动态角度的测量装置及系统进行详细说明。

术语说明：

陀螺仪：通常所说的陀螺是特指对称陀螺，它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴。人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪。陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。

图1示出根据本申请示例实施例的一种骨盆动态角度的测量装置的结构示意图。

如图1所示，骨盆动态角度的测量装置包括电路板11、第一模块10、第二模块20、第三支柱30、第一连杆40、第二连杆40’及贴座50和50’。

电路板11设置于第一模块10上表面，安装有角度测量仪111、通信单元112、供电单元113及充电接口114，角度测量仪111、通信单元112、供电单元113及充电接口114与电路板11电连接。

根据一些实施例，角度测量仪111包括惯导陀螺仪，用于测量人体处于不同姿态时及变换姿态的过程中的骨盆姿态角度，即骨盆前倾角。

通信单元112与角度测量仪111通过电路连接，包括接收模块和发送模块。

接收模块实时获取角度测量仪111测量的骨盆姿态角度，并通过发送模块将实时获取的骨盆姿态角度数据发送至上位机。

根据一些实施例，发送模块通过线缆或无线通信链路发送数据。

供电单元113与角度测量仪111、通信单元112通过电路连接，为角度测量仪111和通信单元112供电。

根据一些实施例，供电单元113包括可充电电池。

充电接口114与供电单元113连接，可连接电缆为供电单元113充电。

根据一些实施例，充电接口114可连接电缆直接向角度测量仪111和通信单元112供电。

第一模块10包括第一支柱12和第一斜面14。

第一支柱12上部与第一连杆40的一端共轴转动连接，并通过固定螺栓41与第一连杆40固定。

第一支柱12下部与贴座50卡接。

第一斜面14处于远离第二模块20的一侧，面向第一连杆40，并且第一斜面14与第一连杆40相邻设置。

第二模块20包括第二导引部21、第二支柱22和第二斜面23。

第二导引部21包括两根水平并列的圆柱形杆，与第一模块10耦接，第二模块20可通过第二导引部21与第一模块10的耦接相对第一模块10滑动，以调节第一支柱12与第二支柱22的间距，从而实现适应不同的人体骨盆的尺寸。

例如，调节测量装置的第二模块20，使得第一支柱12和第二支柱22的间距与人体髂后上棘(左右两侧)间的间距相等。

第二支柱22上部与第二连杆40’的一端共轴转动连接，并通过固定螺栓42与第二连杆40’固定。

第二支柱22下部与贴座50’卡接。

第二斜面23处于远离第一模块10的一侧，面向第二连杆40’，并且第二斜面23与第二连杆40’相邻设置。

第三支柱30上部与第一连杆40的另一端及第二连杆40’的另一端共轴转动连接，并通过固定螺栓43与第一连杆40、第二连杆40’固定。

第三支柱30上部包括有圆柱形凹槽，用于容纳固定螺栓43。

第三支柱30下部为类球形结构，用于与人体形成球面接触，当因人体的动作变化使得皮肤张紧或松弛时，能更容易的产生滑动，避免因皮肤张紧或松弛导致骨面到皮肤表面的厚度变化不一而产生的接触面减小的情况出现。

根据一些实施例，第一连杆40和第二连杆40’可在调节第一支柱12与第二支柱22的间距时，确保测量装置设置于人体时，第三支柱30始终处于测量装置的整体中心线上即人体中心线上。

第一斜面14及第二斜面23用于对第一连杆40和第二连杆40’在第三支柱30处形成的夹角进行角度限位。

根据一些实施例，当第一模块10和第二模块20相对滑动时，第一连杆40和第二连杆40’随之转动，直至第一斜面14与第一连杆40产生碰撞以及第二斜面23与第二连杆40’产生碰撞，此时第一连杆40和第二连杆40’在第三支柱30处形成的夹角的角度为最大值，进而，此时第一模块10和第二模块20之间的相对间距也为最大值。

根据一些实施例，骨盆动态角度的测量装置采用包括树脂、POM、PEEK、ABS在内的塑料材质。

图2示出根据本申请示例实施例的一种骨盆动态角度的测量装置的结构剖面示意图。

如图2所示，骨盆动态角度的测量装置包括电路板11、第一模块10、第二模块20及贴座50和50’。

第一模块10包括第一支柱12和第一导引部13。

第一支柱12包括下凹槽121和上凹槽122。

下凹槽121处于第一支柱12下部，为臼形凹槽结构，用于与贴座50卡接。

上凹槽122处于第一支柱12上部，为圆柱形凹槽结构，用于容纳固定螺栓41。

第一导引部13包括凹槽，其处于第一模块10的主体内部，可用于与第二模块20的第二导引部21耦接，第一模块10可通过第一导引部13与第二导引部21的耦接相对于第二模块20滑动，以调节第一支柱12与第二支柱22的间距。

第二模块20包括第二导引部21和第二支柱22。

第二导引部21为圆柱形杆，用于与第一模块10的第一导引部13耦接，圆柱形杆插入凹槽中，第二模块20通过第一导引部13与第二导引部21的耦接相对于第一模块10滑动，以调节第一支柱12与第二支柱22的间距，从而实现适应不同的人体骨盆的尺寸。

第二支柱22包括下凹槽221和上凹槽222。

下凹槽221处于第二支柱22下部，为臼形凹槽结构，用于与贴座50’卡接。

上凹槽222处于第二支柱22上部，为圆柱形凹槽结构，用于容纳固定螺栓42。

贴座50包括底座51和球头连接部52。

底座51处于贴座50下部，底部具有凹槽，可用于与外部部件卡接。

球头连接部52处于贴座50上部，设置在第一支柱12的下凹槽121内部，并且球头连接部52的外表面可与下凹槽121的内表面相对滑动，使得第一支柱12与贴座50之间沿球面滑动。

根据一些实施例，球头连接部52直径略小于臼形凹槽直径，因此球头连接部可于臼形凹槽内旋转滑动。

贴座50’包括底座51’和球头连接部52’。

底座51’处于贴座50’下部，底部具有凹槽，可用于与外部部件卡接。

例如，确认人体左右两侧的髂后上棘60的位置后，在其上方的皮肤上分别粘贴双面胶贴，底座51和51’用于与胶贴卡接，使得测量装置的贴座50和50’可扣压在胶贴上，且第三支柱30处于骶骨70上与人体接触，如图3所示。

根据一些实施例，贴座的底座与胶贴的卡接方式包括按扣式卡接或磁吸式卡接。

根据一些实施例，可使用弹力带围绕人体腰间缠绕，并从第一连杆40和第二连杆40’的上方绕过，使得测量装置固定于人体表面，保证第三支柱30与人体始终接触。

球头连接部52’处于贴座50’上部，设置在第二支柱22的下凹槽221内部，并且球头连接部52’的外表面可与下凹槽221的内表面相对滑动，使得第二支柱22与贴座50’之间沿球面滑动。

根据一些实施例，第一支柱12与贴座50之间以及第二支柱22与贴座50’之间沿球面滑动，可避免测量装置脱离测量位置。

例如，如图3所示的测量装置与人体的位置关系，人体在变换姿态时会出现皮肤张紧或松弛等变化，左右两侧的髂后上棘60以及骶骨70上的软组织厚度变化也随之变得不一致，而第一支柱12与贴座50之间以及第二支柱22与贴座50’之间的球面连接可使测量装置与人体间有更好的运动贴合，使得骨盆姿态角度的测量也更精确。

图4A、图4B示出本申请示例实施例的一种骨盆动态角度的测量装置的工作原理示意图。

骨盆动态角度测量装置的角度测量仪(如惯导陀螺仪)中的加速度计包括两个轴线，可输出角度测量仪对地面的夹角，用以测量骨盆倾角的变化值。

在测量装置的两根连杆分别与第一支柱、第二支柱及第三支柱形成的三个交点A、B、C中，通过两根连杆与第三支柱的交点A做与另两个交点B和C的连线垂直的直线AD，如图4A所示。

将角度测量仪加速度计中的一个轴沿直线AD的朝向设置，并且与A、B、C三点构成的平面平行，将这个轴定义为X轴。

将测量装置按角度测量仪加速度计的X轴与人体中心线平行的方式设置于人体，如图4B所示，其中，测量装置的第一支柱和第二支柱的间距与人体髂后上棘60(左右两侧)的间距相等，第三支柱处于人体中心线上，并且与骶骨70处始终接触。

当骨盆前倾或后仰时，角度测量仪加速度计可准确测得骨盆倾角的变化范围。

例如，人体在由站立姿态变换为下蹲姿态的过程中，骨盆倾角始终小于90°，并且骨盆倾角的角度的变化过程为先减小后增大，至下蹲到最低点时骨盆倾角的角度为变化过程中的最大值。

图5示出根据本申请示例实施例的一种骨盆动态角度的测量方法的流程图。

如图5所示，在S201，移动测量装置的第一模块和第二模块以调节第一支柱和第二支柱的间距，并将贴座扣压在粘贴于人体的胶贴上。

确认人体髂后上棘(左右两侧)位置后，在其上方的皮肤上分别粘贴双面胶贴。

根据一些实施例，双面胶贴的下表面用于与人体皮肤接触，上表面包含凸出部，以用于和测量装置的贴座进行按扣式卡接或磁吸式卡接。

调节测量装置的第一模块和第二模块，使得第一支柱和第二支柱的间距与人体左右两侧的髂后上棘间的间距相等。

将两个贴座的底座分别扣压在左右两侧的胶贴上。

根据一些实施例，测量装置设置于人体后，测量装置的整体中心线与人体中心线重合，第三支柱处于人体的骶骨处且保持位置不变。

在S203，将测量装置固定以保证第三支柱与人体始终接触。

根据一些实施例，可使用弹力带围绕人体腰间缠绕，并从两根连杆的上方绕过，使得测量装置固定于人体表面，并可保证第三支柱与人体始终接触。

使用弹力带进行固定时，应避免从连杆与第一支柱、第二支柱及第三支柱转动连接的固定螺栓上方绕过，以确保连杆可在调节第二模块时保持转动，从而使得第三支柱始终处于人体的中心线上。

在S205，通过测量装置获取人体在变换多个姿态的过程中的骨盆动态角度的测量数据。

例如，启动测量装置后，患者开始下蹲或坐下，而后再站立，在此过程中，测量装置通过角度测量仪(陀螺仪)实时测量骨盆倾角，并将测得的数据通过通信单元发送至上位机。

在S207，通过上位机可视化展示骨盆动态角度的测量数据。

根据一些实施例，上位机的数据处理模块可将接收到的实时骨盆动态角度测量数据转化为图表输出，如图6所示。

图6描绘了患者由站立至下蹲再至站立的过程中，骨盆倾角的动态变化曲线，其中，横坐标为获取骨盆动态角度数据的时间，纵坐标为骨盆倾角的角度。

用户可根据图6所示骨盆倾角的动态变化曲线确定患者的骨盆活动范围，并评估患者的病情。

图7示出根据本申请示例实施例的一种骨盆动态角度的测量系统示意图。

如图7所示，骨盆动态角度测量系统包括测量装置101、上位机102、显示器103和网络104。

测量装置101用于对人体在不同姿态的转换过程中对骨盆姿态角度进行动态测量，并实时获取骨盆动态角度测量数据。

上位机102包括通信模块，可与测量装置101的通信单元进行通信连接，并接收由测量装置101的通信单元发送的实时骨盆动态角度测量数据。

根据一些实施例，上位机102的通信模块包括线缆接口或无线网络模块，可通过线缆或无线通信链路接收数据。

上位机102还包括数据处理模块，可将接收到的实时骨盆动态角度测量数据转化为图表输出。

显示器103与上位机102连接，用于将上位机102获取的实时骨盆动态角度测量数据的图表进行可视化显示。

网络104可用以在测量装置101和上位机102之间提供通信链路的介质，可以包括各种连接类型，例如光纤电缆、无线通信链路等。

根据本申请的一些实施例，本申请技术方案中的骨盆动态角度的测量装置，结构简单易操作，可靠性强，可快速适应不同患者的骨盆尺寸并提供连续的骨盆变化角度，方便用户评估患者病情，同时减少了现有技术中对患者的辐射伤害。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种骨盆动态角度的测量装置，其特征在于，包括：

第一模块，包括第一支柱和第一导引部，所述第一模块上设有角度测量仪；

第二模块，包括第二支柱和第二导引部，所述第二导引部与所述第一导引部相对滑动耦接；

第三支柱；

第一连杆，两端分别与所述第一支柱和所述第三支柱转动连接；及

第二连杆，两端分别与所述第二支柱和所述第三支柱转动连接。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：

电路板，设置在所述第一模块上，所述角度测量仪设置在所述电路板上，所述角度测量仪与所述电路板电连接。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：

所述第一模块包括第一斜面，其处于远离所述第二模块的一侧，所述第一斜面面向所述第一连杆且所述第一斜面与所述第一连杆相邻设置；

所述第二模块包括第二斜面，其处于远离所述第一模块的一侧，所述第二斜面面向所述第二连杆且所述第二斜面与所述第二连杆相邻设置；

所述第一斜面与所述第二斜面用于对所述第一连杆和所述第二连杆形成的夹角进行角度限位。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：

所述第一导引部包括凹槽，其处于所述第一模块的主体内部；

所述第二导引部包括杆状结构；

所述第二导引部可通过所述第一导引部插入所述第一模块，并与所述第一导引部相对滑动耦接。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：

贴座，分别处于所述第一支柱和所述第二支柱下端，用于与外部部件卡接。

6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，包括：

所述贴座包括底座和球头连接部，所述底座位于所述贴座的下部，其底部具有用于与外部部件卡接的凹槽；所述球头连接部位于所述贴座的上部；其中，

所述第一支柱和所述第二支柱下部均包括臼形凹槽，所述球头连接部设置在所述臼形凹槽内部。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述球头连接部的外表面可与所述臼形凹槽的内表面相对滑动。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述第三支柱下端为类球形结构，用于接触人体。

9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括弹力带，用于捆绑固定所述测量装置于人体。

10.一种骨盆动态角度的测量系统，其特征在于，包括如权利要求2-9中任一项所述的测量装置；以及

上位机，包括通信模块和数据处理模块，用于与所述测量装置通信连接以获取所述测量装置的骨盆动态角度测量数据，并将所述测量数据转化为图表输出至显示器；

显示器，与所述上位机连接，用于实时可视化显示所述测量数据。

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