CN1189768A - 探测人体范围弯曲状态的装置 - Google Patents

Abstract

用来探测人体范围弯曲状态,特别是脊椎弯曲部分弯曲状态的装置(1),它作为生物反馈系统,主要用于治疗脊椎侧凸,包括至少一个长度测量元件,一个电子测量仪(10),一个信号发送器(14)和一个电源(16)。为了在中等时期内治愈脊椎侧凸伤病,长度测量元件是一纵长伸长测量杆(5),它与至少一个支撑元件(6)以及与电子测量仪(10)连接,其中,纵长伸长测量杆(5)放置在患者身体范围(4),用来测定患者的体态或运动,而电子测量仪(10)基本上由至少两个可以相对运动的导电传感器(11,12)组成。

Description

探测人体范围弯曲状态的装置

本发明涉及一种用来探测人体范围，特别是脊椎弯曲部分弯曲状态的装置，它作为生物反馈系统，主要用于治疗脊椎侧凸，包括至少一个长度测量元件，一个电子测量仪，一个信号发送器和一个电源。

脊椎侧凸被定义为部分硬化的脊椎部分扭曲，它仅在初期可以消退，但后来就变硬化。除了这种侧向扭曲以外，主要是在主弯曲部位发生自发性脊椎侧凸时，还相对出现平背或凹背，甚至个别脊椎部分出现回转成分，是人体腰部隆起和肋骨隆起的病因。对于脊椎侧凸的治疗，现有多种不同的治疗方法。

在医疗体操中，对于曲度角在大约15°到20°的情况，实行不同的锻炼计划。但在许多情况下无法阻止脊椎侧凸的加重，而且，医疗体操并非对所有的脊椎侧凸病都起作用。

除此以外，还有所谓围腰疗护(参见EP-A-389-379)。为此，开发了各种不同的围腰式样，例如Milwaukee围腰、Ch neau围腰和Boston围腰。由于围腰是靠压力作用在规定的点上起稳定脊椎的作用，因此它必须相应地固定，以至穿戴起来体积较大，且不舒服。另外还会引起躯干肌的萎缩，使患者的活动越来越受限制。最终还可能使肋骨或受压点以下的软组织产生永久畸形。这种围腰不管怎样每天需要戴上23小时，而且坚持天天要戴，直到骨骼完全发育好为止。一般要连续戴上3到4年。围腰多数是给正在成长的人戴的，因此可以理解的是，由于爱美的原因，这样的患者中有一部分人不可能经常坚持戴。还有围腰的费用问题，对正在成长的人来说由于需要多次改动和更新围腰，从而增加了费用。

关节固定术措施不大常用，特别是因为这种措施有风险。

最后，电刺激疗法也是人们所知的。治疗时，举例来说，是借助一大约以l5°到30°角植入的系统运用日间刺激或夜间刺激。这种疗法只是部分地实行。它不是专门针对脊椎侧凸患者的，主要是用于治疗神经病理疾病。而根据较新的科学信息，电刺激疗法不适合于阻止渐进性的脊椎变形。

利用所谓生物反馈系统，通过强化激活作用，损失的肌群将会得到其功能的神经支配部分，或通过对主动肌的专门训练建立替代功能。生物反馈系统的一个例子特别要举Basmajian和De Lusa的所谓“EMG生物反馈”(1985)，见“Muscles alive.Their functions revealed by Electromyography”，5.Edition，Williams & Wilkons，Baltimore，USA(“活肌及其被肌电描记法揭示的功能”，第五版，威廉士与威尔康斯，巴尔的摩，美国)。上述诸治疗方法要根据指征位置单独使用，对于弯度角较高的情况也可一起使用。

迄今，生物反馈系统只偶然用于脊椎畸形。在文献中作为成功的记述，这种生物反馈系统至今还未曾得以实现。在脊椎侧凸的治疗中，现今已知的有Dworkin等人的生物反馈系统(由Wong，Upadhyay，Ecans，Luk，Leong著述(1993))，见“Prediction of immediate brace effectiveness prior to its applicationfor Adolescent Idiopathic Scoliosis，Proceeding of the 9th International PhilipZorab Symposium，Cambridge”(“直接槁具应用于青年期自发性脊椎侧凸之前的效果预测”，剑桥第九届国际菲利普·佐拉普学术会议论文集)。该系统的依据是，物体长度随着弯曲的增大而减少。这种系统也包含一长度信号装置，该装置必须带在身体躯干上。个体一旦不再达到的某一特定的可调临界长度，它就发出一音响信号。达到这一目的的主要办法是，让一绳圈从侧面放在两肩上，下面穿过裤裆，另一绳圈则绕在身体躯干的周围。其原理曾被描述成是有效的，但不曾实施过。其所以缺乏可实施性，原因可能在于，患者必须整天在裤裆里带一绳圈，他会感到不舒服。

治疗措施一方面专注于青少年患者的成长阶段，担心青少年在很短的时间内弯曲病情明显加重；另一方面则专注于成年脊椎侧凸患者。其最主要的问题是疼痛，对心脏呼吸系统的影响，特别是影响绝经期后出现弯曲恶化。本说明书开头提到的医疗体操疗法本身可对脊椎侧凸的弯曲状态产生影响。这种疗法已在很多研究中得到证明。许多弯曲不再继续需要医疗体操措施，而是必须继而通过围腰治疗或甚至通过一次手术才得到抑止。问题不仅仅在于通过保守疗法不能阻止病情发展的患者的百分比不大，同时通过医疗体操措施有时不能阻止即使进展缓慢的脊椎侧凸病变。另一方面，对这一部分患者来说，往往有必要使他们适应围腰。这意味着要为从第一个石膏模型到完成矫形将付出可观的代价。也存在少数患者不顺从，也就是拒绝矫形的问题。这一方面是由于美容方面的因素造成的，另一方面也因有的患者即使得到充分的重点护理，但也忍受不住必要的压枕压力。

根据Schroth的三维脊椎侧凸疗法(Lehnert-Schroth著：“三维脊椎侧凸疗法；Schroth呼吸-矫形外科系统”，1991年斯图加特Gustav Fischer出版社)，专门针对脊椎侧凸的训练所追求的目标是，在所有的日常活动中保持有效的矫正体态。

造成弯曲加重的原因，一方面是由于不平衡的压力压迫椎体生长部位，从而更多地产生不平衡生长。另一方面是认为，单方面伸长关节囊和脊椎韧带会促使弯曲加重。最后，脊椎侧凸也可能因变性过程加重而恶化。恶化过程以原来存在的脊椎不平衡为基础，脊椎不平衡的原因已部分被人们所了解，而对自发性脊椎侧凸脊椎不平衡的原因仍然还不了解。弯曲变坏的前提条件是通常所见的机械因素，直立的体态以及与此相关的重力对弯曲的影响都对这些机械因素有利。Schroth三维脊椎侧凸疗法的目的在于，通过上文所述有效的矫正体态抵制在日常活动中影响脊椎的关节囊及其韧带结构的变形力。当处于对脊椎弯曲部不利的位置或体态时，患者在日常生活中必须自己察觉。有些患者由于缺乏善于思考的能力或不愿顺从，长期达不到这一要求。因此，上述背部训练原则必须有器械支持。

在日常生活中，必须避免侧弯脊椎和转体运动，前者会加重弯曲，后者会加重回转。这样也许有可能实现像Schroth提出的那种矫正原则，从下部开始纠正已存在的弯曲。为此，必须对处于尾侧最远处的主弯曲部分施加影响。暂时不考虑较小的副弯曲部分(腰骶反弧)。根据经验，一旦下部的主弯曲部分直立起来，其上部的弯曲部分就会出现肌肉姿势反射，随着有矫正能力的肌群的肌肉活力增强，对上部的弯曲也发生有利的影响。

因此，本发明的任务是，考虑到脊椎腰段部分的变形，也就是胸廓与骨盆之间那部分的变形，并考虑到肋骨隆起，创制一种用于探测人体范围弯曲状态的装置，用该装置记录弯曲的加重及胸廓与骨盆之间躯干的缩短。

本发明解决上述任务的办法是，用至少一根沿纵向伸长的测量杆作长度测量元件，它与至少一个支撑元件以及电子测量仪连接，其中纵向伸长测量杆安置在身上，其位置和运动应当是能掌握的，而电子测量仪至少由两个可相对移动的导电传感器组成。

考虑到尾侧的脊椎矫形对位于头侧的脊椎部分，也就是对胸廓或颈椎范围也能起反射性矫正作用这一事实，本发明适合于经过高位脊椎部分的反射作用对脊椎畸形作为整体产生有利影响。伸长测量杆的作用是把机械变形，即把可相对移动的导电传感器的长度变化转换为电测量量值，然后把长度变化通过导电传感器的触点传送给信号发送器。用这种方式，可在身上适当部位安置根据本发明的装置后可靠地断定体态的变化。信号发送器指明超过事先规定的变形的情况，并促使患者重新采取更有利的和同时不同于伴随信号发送器的信号所作的体态。

尽管根据本发明的装置预先规定特别适合于探测因体态错误和脊椎变弯形成的弯曲或位移，但它同样也可用来监视关节的运动极限，例如手术治疗之后或运动疗法治疗过程中，以及肌(例如手臂、腿和胸部诸肌)活动及其强度的运动极限。

根据本发明的装置也可以较佳地预先规定两根伸长测量杆，它们彼此分开一定距离，并与支撑元件或电子测量仪连接。其中一根伸长测量杆承受拉力，另一根承受压力，并与电子测量仪串联，这样，两根伸长测量杆只需一次使用一个电子测量仪。

本发明的另一结构形式是伸长测量杆的一端可固定在一支撑元件上，其另一端同一个与该支撑元件相隔一定距离的另一个支撑元件以可移动的方式相连接。

为了能使一电脉冲到达信号发送器，把一个导电传感器布置在伸长测量杆上，另一个导电传感器布置在与伸长测量杆以可移动的方式相连接的支撑元件上。如果在发生规定的身体运动时两个导电传感器相互接触，电子测量仪内部的电路闭合，信号发送器断开。为此，导电传感器与供电电源和信号发送器连接。供电电源可以是一干电池或一蓄电池，而信号发送器则可以是一声信号发送器和(或)一光信号发送器。为了更好地获取信号发送器的声信号或光信号，患者可以配戴耳听器或带微型灯的眼镜。其中可通过功能信号进行传递。此外，还可以为患者配备一个可装在一件衣服里的寻呼接收机。另外还有一系列办法把声信号或光信号传送给患者。

在本发明的另一种较佳结构形式中，电子测量仪可以配置供信号发送器用的延时组件，例如延时10秒，以便患者每作一次小的运动时不受信号发送器干扰。

为了保护整个根据本发明的装置不受外界影响，整个装置或连带支撑元件的伸长测量杆可以用一个保护套管包住，在一定程度上把整个系统包起来。这种情况下，整个电子测量仪可置于保护套管之内。保护套管最好采用弹性塑料，例如采用硅树脂塑料制成。

既然整个系统最好是置于一块保护套管内，传感器也可以用保护套管本身构成，把埋入其中的电子管以及附带把电子测量仪都包括在内，以使材料的利用达到最佳状态。诸保护电子管本身可以交错插入，系统受拉或受压可以经过电子测量仪发送信号。

根据具体的用途，支撑元件或保护套管可以借助粘附元件直接固定在人体皮肤上。作为粘附元件，可以预先规定为胶布、绷带或吸盘等。

在作另一种用途时，可把支撑元件或保护套管固定在预先穿在患者身上的弹性紧身内衣(例如纺织紧身内衣)上。

为了把支撑元件或保护套管固定在紧身内衣上，可采用预先规定用尼龙搭扣或揿钮。此外，支撑元件或保护套管也可以缝在紧身内衣上。本发明装置的非常优异之处在于，它可用特别简单的方式固定在身体上。本装置可以固定在矫形器上，或预先设计成将它附属在矫形器上。另外也可采用一弹性胸腰支架，类似上述紧身内衣，在上面固定根据本发明的装置。根据需要，在胸腰支架上装一个供包括电源和信号发送器在内的电子测量仪用的接受插口。胸腰支架和紧身内衣可选用轻型材料制作，使之适合人体体形。必须使胸腰支架和紧身内衣紧贴腰身，但不得压迫和妨碍患者呼吸。与围腰或特制的矫形器比起来，穿戴舒适性有明显改善，从而保证了为患者所接受和通过长期使用改进疗效。

本发明的另一种结构形式，可以做到可植入患者的体内。

为了监视患者的体态变化等情况，例如在较远的医院里监视或进行大范围的实地试验时，也有可能设计一种远距离传送信号发送器的信号的装置。

以下，根据较佳实施例，参照附图对本发明加以描述。图中：

图1：根据本发明的装置应用于患者时的示意图；

图2：根据本发明的装置的另一结构形式应用于患者时的示意图；

图3：根据本发明的装置的其它一种结构形式应用于患者时的示意图；以及

图4：应用于患者时的材料图表以及按1∶1比例的具体结构尺寸。

图1表示根据本发明的装置1应用的一个例子的情况，即当患者2的脊椎后凸时，从而使装置1处于受拉状态时的情况。根据本发明的装置1在本例中是固定在一紧身内衣3上，紧身内衣套在患者2的身体上，其中装置1位于患者2背部4的中部。

图2表示根据本发明的装置1应用于与图1相反的情况，即患者2的脊椎为脊椎前凸，因而装置1处于受压状态，其中装置1直接固定在患者2的背部4。

装置1有一作为长度测量元件的伸长测量杆5。伸长测量杆5的一端与一支撑元件6为刚性固定连接。伸长测量杆5在支撑元件6上的刚性固定是借助一装在支撑元件6上的固定螺丝7实现的。根据图1，支撑元件6借助一揿钮8固定在患者2穿在身上的紧身内衣3上。在这种结构形式中，为了掌握患者2的脊椎弯曲情况，装置1处在患者2的背部4的范围内。装置1也可以采取图中没有示出的形式，置于患者2的胸部范围的前侧，或者也可以置于相应弯曲部的腰部范围内。此外，装置1还可以置于人体的其他部位。

伸长测量杆5与支撑元件6相对的那一端，与另一支撑元件9相连接，伸长测量杆5可纵向移动，支撑元件9同样借助一揿钮8固定在紧身内衣3上。

电子测量仪10的基本组成部分是两个导电传感器11和12，它们被预先设计成可达到相互接触。其中一个传感器11在伸长测量杆5的导轨范围内固定布置在支撑元件9上。另一个传感器12则相反，是安装在伸长测量杆5上。根据图1，传感器12是处在伸长测量杆5在支撑元件9内的导轨以下伸长测量杆5的端部。这样，当患者2向前弯腰时，也就是在患者的脊椎受拉的情况下，传感器11与传感器12之间便发生接触。

相反地，根据图2，传感器12是置于传感器11的支撑元件9的上方，装在伸长测量杆5上，以便让伸长测量杆5的自由端在支撑元件9中穿过。这样，当患者2向后弯腰和随之其脊椎受压时，导电传感器11与12之间便产生接触。传感器11经过一根导线13与信号发送器14相连接。传感器12经过另一根导线15与一电源16相连接，而电源16在其一侧又与信号发送器14连接起来。不言而喻，与信号发送器14和电源16连接的电子测量仪10可以装在一个小机壳内，小机壳可以固定在患者2身体躯干范围的主弯曲部位。

装置1直接放置在患者2的躯体皮肤上时，如图2所示，支撑元件6和9要借助吸盘17固定。

为了适应装置1，患者2先要穿上紧身内衣3。然后由医生为支撑元件6和9标出相应的点。尔后在这些部位上用揿钮8把支撑元件6和9固定在紧身内衣3上。在这样的静止状态预先调好传感器11和12。在作这样的预调时，传感器11与12之间的触点是闭合的，以便让借助电源16经过导线13和15的电路闭合。这时，信号发送器14被激活。患者2必须借此学会适当纠正其身躯的弯曲状态，让信号发送器14不再发出信号。然后可以先每隔一星期，后每隔一月至数月，利用支撑元件6上的定位螺丝7对传感器11与12之间的间距重新作相应的调整，以便经过一年达到增加矫正弯曲效果的目的。

根据脊椎侧凸患者2的躯干情况，在第一批试验中已证明，在胸廓范围内弧部外侧放置一牵引测量元件作为伸长测量杆17最为有利，如从图3中可以看出的一样，这种情况下，对于脊椎腰段来说，用一压缩测量元件比用一伸长测量杆5更为有利。如图中箭头所示，伸长测量杆17承受拉力；同样如图中箭头所示，伸长测量杆5承受压力。肋骨隆起是脊椎胸段弯曲前最引人注目的特征，而腰部隆起则往往在直立状态基本不突出于其他身体比例之上。在腰部范围，倒是脊椎后凸内的凹陷更显见得多，似乎可以在此处放置一个压缩测量元件。当两个测量元件串联起来时，情况为最好，以便可以为他们配置一个公用的电子测量仪10。正如第一批试验所证明的，在应用这种组合系统时，先要把一测量传感器切断，以便使患者2不致处于不必要的不安全状态。然后，在添加胸椎上的测量传感器11之前，接通腰部弯曲部的测量传感器12，以便以后两个传感器11和12同时进入工作状态。

利用本发明可实现一价廉物美的测量系统，并在配戴舒适方面达到最高水平，这样促使患者容易接受。

Claims (22)

1.探测人体范围弯曲状态，特别是脊椎弯曲部分弯曲状态的装置，它作为生物反馈系统，主要用于治疗脊椎侧凸，包括至少一个长度测量元件，一个电子测量仪，一个信号发送器和一个电源，其特征在于，

长度测量元件至少有一个纵向伸长测量杆(5)，它与至少一个支撑元件(6)以及与电子测量仪(10)连接，其中，纵向伸长测量杆(5)放置在身体范围(4)，应测定身体的体态或运动，而电子测量仪(10)基本上由至少两个可以相对运动的导电传感器(11，12)组成。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，预先规定了两个伸长测量杆(5)，它们相互间隔一定距离，并与支撑元件(6)或电子测量仪(10)连接，其中一个伸长测量杆承受拉力，另一个伸长测量杆承受压力，并与电子测量仪串联起来。

3.根据权利要求1和2的装置，其特征在于，伸长测量杆(5)的一端可固定在一支撑元件(6)上。

4.根据权利要求1到3的装置，其特征在于，伸长测量杆(5)的另一端与另外一支撑元件(9)在保持可移动的状态下相连接，该支持元件与支持元件(6)间隔一定距离。

5.根据权利要求1到4的装置，其特征在于，两个导电传感器中的一个(11)布置在伸长测量杆(5)上，另一个导电传感器(12)布置在支撑元件(9)上，伸长测量杆(5)与该支撑元件可通过移动进行连接。

6.根据权利要求1到5的装置，其特征在于，导电传感器(11，12)与电源(16)及信号发送器(14)相连接。

7.根据权利要求6的装置，其特征在于，电源(15)是一干电池或一蓄电池。

8.根据权利要求6的装置，其特征在于，信号发送器(14)为声信号发送器和(或)光信号发送器。

9.根据权利要求1到8的装置，其特征在于，电子测量仪(10)包括一供信号发送器(14)用的延时组件。

10.根据权利要求1到9的装置，其特征在于，用保护套管将伸长测量杆(5)与支撑元件(6，9)包起来。

11.根据权利要求1到9的装置，其特征在于，整个装置(1)用保护套管包着。

12.根据权利要求1到11的装置，其特征在于，传感器(11，12)利用保护套管其本身以埋入管子里的方式构成，并在其内附带包括一电子测量仪(10)，其中诸管子本身相互交错。

13.根据权利要求10到12的装置，其特征在于，保护套管由弹性塑料构成。

14.根据权利要求1到13的装置，其特征在于，支撑元件(6，9)和保护套管用粘附元件(8)固定在人体皮肤上。

15.根据权利要求1到14的装置，其特征在于，粘附元件为胶布、绷带或吸盘(17)。

16.根据权利要求1到13的装置，其特征在于，支撑元件(6，9)或保护套管可固定在患者(2)穿在身上的紧身内衣(3)上。

17.根据权利要求16的装置，其特征在于，可预先规定使用尼龙搭扣或揿钮(8)固定支撑元件(6，9)或保护套管。

18.根据权利要求16的装置，其特征在于，可把支撑元件(6，9)或保护套管缝在紧身内衣(3)上。

19.根据权利要求1到13的装置，其特征在于，装置(1)可植入患者(2)的体内。

20.根据权利要求6的装置，其特征在于，信号发送器是一冷/热元件。

21.根据权利要求1的装置，其特征在于，测量用纯机械方式进行。

22.根据权利要求21的装置，其特征在于，信号发送器也是以机械方式作用与患者。

Images