CN218045146U - 一种骨骼肌被动弹性参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种骨骼肌被动弹性参数测量装置，包括脚踝被动匀速训练装置；脚踝被动匀速训练装置包括底座和脚踝运动组件；底座上设有旋转动力组件和小腿支撑组件；脚踝运动组件包括连接钣金、脚踏板、数显倾角仪，旋转动力组件带动连接钣金转动，脚踏板固定于连接钣金上，数显倾角仪可实时读取脚踝运动组件的转动角度；小腿固定组件包括基座、支撑座、第一转接件、安装座、支撑板、小腿托板，所述小腿托板用于放置患者的小腿。本实用新型提出的测量装置，使得生物力学参数的测量不随肌肉运动状态的变化而改变且其不受羽状角影响，从而提高肌肉生物力学参数测量的精确性，进而提高肌肉疾病评估的科学性和准确性。

Description

一种骨骼肌被动弹性参数测量装置

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，具体涉及一种骨骼肌被动弹性参数测量装置。

背景技术

骨骼肌的生物力学特性十分复杂，跟组成肌肉的各种成份的力学特性有关，骨骼肌在运动中扮演着至关重要的作用，其收缩受到大脑神经系统自主控制，用于引导身体的运动。医学研究表明：组织硬度会随着肌肉形态而发生改变。肌肉疾病是指横纹肌营养障碍，其表现为肌肉纤维变细甚至消失等导致的肌肉体积缩小，病因主要有：神经源性肌萎缩、肌源性肌萎缩、废用性肌萎缩和其他原因性肌萎缩。肌萎缩患者由于肌肉疾病、肌无力而长期卧床，易并发肺炎、压疮等，加之大多数患者出现延髓麻痹症状，给患者生命构成极大的威胁。医学研究表明：肌肉组织的生物力学特性对功能评估、疾病的诊断和监测、后期康复计划制定、组织功能预后等均具有重要的指导意义。

以检测生物组织力学特性为目的的超声弹性成像是近年来兴起的超声影像学技术，经过外力或者内力的机械作用对生物组织施加一个微小应变，然后由超声监测组织的变形程度，从而计算出组织的偏移、应变或弹性模量。超声剪切波弹性成像技术实现了对组织弹性真正的定量测量，其基本原理是：由超声换能器产生的辐射力在聚焦位置附近产生剪切波，然后测量剪切波在组织中的传播速度，计算出组织的杨式模量。这项革命式的新技术突破了传统超声弹性成像技术的局限性，使得生物组织的生物力学参数的定量测量成为可能。

现有的超声剪切波弹性成像技术中存在以下问题：①利用超声剪切波弹性成像技术测量松弛状态下骨骼肌的杨式模量值，通过单一的弹性模量值差异评估和诊断疾病，肌肉疾病和正常肌肉弹性在松弛状态下硬度差别不大，诊断性能较差；②利用超声剪切波弹性成像技术分别测量松弛状态和紧张状态(主动收缩)下骨骼肌的弹性模量值，用以诊断肌肉疾病，虽然肌肉主动收缩能产生肌力，测量对应的弹性模量能够某种程度反映运动状态的生物力学特性，但主动收缩产生肌力难以做出定量的评估，因人而异，依据测量的弹性模量值参数很难建立科学、统一的诊断标准；③利用超声剪切波弹性成像技术测量不同关节角度下骨骼肌的弹性模量值，研究动拉伸状态下肌肉组织的生物力学特性，但还存在以下缺点：(1)不同的关节角度仍然是定性的指标参数，因人而异，不能对肌力做出定量的评估；(2)只利用单一的弹性模量值参数做诊断，其随着肌力的变化而改变，也很难建立科学、统一的诊断标准；④利用超声无创检测骨骼肌的应变、应变率、疲劳程度、收缩肌力等力学参数，都是定性的参数，无法对肌肉的生物力学特性进行定量的评估；⑤利用超声剪切波弹性成像技术测量整个骨骼肌而非局部的被动弹性参数，容易受羽状角影响，无法真实表征骨骼肌局部的被动弹性特性。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种骨骼肌被动弹性参数测量装置，使得生物力学参数的测量不随肌肉运动状态的变化而改变且其不受羽状角影响，从而提高肌肉生物力学参数测量的精确性，进而提高肌肉疾病评估的科学性和准确性。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种骨骼肌被动弹性参数测量装置，其特殊之处在于：

包括脚踝被动匀速训练装置；

所述脚踝被动匀速训练装置包括底座和脚踝运动组件；底座上设有旋转动力组件和小腿支撑组件，旋转动力组件与脚踝运动组件连接；

所述脚踝运动组件包括连接钣金、脚踏板、数显倾角仪，所述旋转动力组件带动连接钣金转动，所述脚踏板固定于连接钣金上，所述数显倾角仪可实时读取脚踝运动组件的转动角度；

所述小腿支撑组件包括基座、支撑座、第一转接件、安装座、支撑板、小腿托板、第一手拧螺栓、第二手拧螺栓、第三手拧螺栓；

所述基座的下端与底座连接固定，所述基座内设有外圆内六角钢管，所述支撑座上设有六角钢棒，所述六角钢棒插入基座的外圆内六角钢管内从而实现支撑座可沿第一方向移动，第二手拧螺栓用于固定支撑座防止其在第一方向的移动；所述第一转接件上下两端加工有定位齿，所述支撑座上设置有第一转接环，所述第一转接环上加工有定位齿，第一转接件下端的定位齿与第一转接环上的定位齿配合，从而实现支撑座与第一转接件按第二方向实现不同角度的连接，第一手拧螺栓用于支撑座与第一转接件的锁紧固定；所述安装座上设有第二转接环，所述第二转接环上加工有定位齿，所述第二转接环上的定位齿与第一转接件上端的定位齿配合，从而实现安装座与第一转接件按第三方向实现不同角度的连接，第三手拧螺栓用于安装座与第一转接件的锁紧固定；支撑板与安装座固定连接，小腿托板与支撑板固定连接，所述小腿托板用于放置患者的小腿。

进一步地，还包括超声检测装置，超声检测装置包括支架组件；

所述支架组件包括水平杆、竖直杆、旋转杆、直角夹、角度调节夹、探头夹；

所述水平杆的一端固定在旋转动力组件内，另一端通过直角夹使其与竖直杆连接固定，竖直杆上连接有角度调节夹，所述角度调节夹由第四手拧螺栓、第五手拧螺栓、夹套组成，所述角度调节夹可沿竖直方向移动，第四手拧螺栓用于角度调节夹的固定防止其在第一方向上移动；所述旋转杆安装在夹套内，所述旋转杆可沿第二方向移动，第三方向转动(即绕着第五手拧螺栓旋转)及第五方向转动(即旋转杆绕着其自身的轴心旋转)，所述第五手拧螺栓用于旋转杆的固定防止其沿第二方向移动、第三方向转动及第五方向转动；所述探头夹与旋转杆的一端连接固定，所述探头夹可沿第四方向旋转(该旋转为带阻尼旋转，探头夹可在该旋转方向上的任意位置停止)，所述探头夹用于夹固超声探头。

进一步地，上述旋转动力组件包括电机、减速机构、输出动力轴，电机驱动减速机构产生机械输出动力，从而带动输出动力轴转动，所述输出动力轴带动连接钣金转动。

进一步地，上述电机为步进电机。

进一步地，上述减速机构为蜗轮蜗杆减速机构。

进一步地，上述数显倾角仪具有磁吸力，吸附固定于连接钣金上，可实时读取脚踝运动组件的转动角度。

进一步地，上述超声检测装置还包括超声探头，所述超声探头获取小腿被动拉伸时的被测骨骼肌的超声图像并传送到图像数据处理中心。

进一步地，还包括图像数据处理中心，图像数据处理中心根据超声图像获得被测骨骼肌中肌纤维的肌纤维应变值序列，利用超声剪切波弹性成像技术获取被测骨骼肌中感兴趣区域的弹性图像序列，并根据弹性图像序列获得被测骨骼肌中肌纤维在不同应变下对应的弹性模量值序列，根据肌纤维应变值序列和弹性模量值序列，利用分段指数模型估计出用于定量表征局部肌纤维的被动弹性特性的第一被动弹性系数和第二被动弹性系数,进而提高肌肉疾病评估的科学性和准确性。

进一步地，上述旋转动力组件设置在小腿支撑组件的左侧。

进一步地，上述超声检测装置设置在小腿支撑组件的右侧。

本实用新型的优点：

本实用新型主要由脚踝被动匀速训练装置、超声检测装置、图像数据处理中心三部分组成，脚踝被动匀速训练装置带动脚踝作被动匀速运动的同时，超声检测装置获取小腿被动拉伸时的被测骨骼肌的超声图像并传送到图像数据处理中心，图像数据处理中心计算出用于定量表征局部肌纤维的被动弹性特性的第一被动弹性系数和第二被动弹性系数；小腿支撑组件及支架组件可通过手拧螺栓进行调节固定，使其适应不同的患者，简单灵活。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种骨骼肌被动弹性参数测量装置的整体图；

图2为图1的脚踝被动匀速训练装置结构图；

图3为小腿支撑组件爆炸图；

图4为超声检测装置爆炸图；

图5为脚踝被动匀速训练装置的应用图。

其中：1、底座，2、输出动力轴，3、连接钣金，4、脚踏板，5、数显倾角仪，6、基座，7、支撑座，71、六角钢棒，72、第一转接环，8、第一转接件， 9、安装座，91、第二转接环，10、支撑板，11、小腿托板，12、第一手拧螺栓， 13、第二手拧螺栓，14、第三手拧螺栓，15、超声探头，16、支架组件，161、水平杆，162、竖直杆，163、旋转杆，164、直角夹，165、角度调节夹，1651、第四手拧螺栓，1652、第五手拧螺栓，1653、夹套，166、探头夹。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

参见图2至图5所示，本实用新型提供了一种骨骼肌被动弹性参数测量装置，包括脚踝被动匀速训练装置；所述脚踝被动匀速训练装置包括底座1和脚踝运动组件；底座1上设有旋转动力组件和小腿支撑组件，旋转动力组件与脚踝运动组件连接。旋转动力组件设置在小腿支撑组件的左侧。

参见图2，所述脚踝运动组件包括连接钣金3、脚踏板4、数显倾角仪5，所述旋转动力组件带动连接钣金3转动，所述脚踏板4固定于连接钣金3上，所述数显倾角仪5可实时读取脚踝运动组件的转动角度。

参见图2和图3，所述小腿支撑组件包括基座6、支撑座7、第一转接件8、安装座9、支撑板10、小腿托板11、及第一手拧螺栓12、第二手拧螺栓13、第三手拧螺栓14。

所述基座6的下端与底座1连接固定，所述基座6内设有外圆内六角钢管，所述支撑座7上设有六角钢棒71，所述六角钢棒71插入基座6的外圆内六角钢管内从而实现支撑座7可沿第一方向(方向1)移动，第二手拧螺栓13用于固定支撑座7防止其在第一方向(方向1)的移动；所述第一转接件8上下两端加工有定位齿，所述支撑座7上设置有第一转接环72，所述第一转接环72上加工有定位齿，第一转接件8下端的定位齿与第一转接环72上的定位齿配合，从而实现支撑座7 与第一转接件8按第二方向(方向2)实现不同角度的连接，第一手拧螺栓12用于支撑座7与第一转接件8的锁紧固定；所述安装座9上设有第二转接环91，所述第二转接环91上加工有定位齿，所述第二转接环91上的定位齿与第一转接件8上端的定位齿配合，从而实现安装座9与第一转接件8按第三方向(方向3)实现不同角度的连接，第三手拧螺栓14用于安装座9与第一转接件8的锁紧固定；支撑板10与安装座9固定连接，小腿托板11与支撑板10固定连接，所述小腿托板11用于放置患者的小腿。

作为本实用新型的一个优选实施例。本实用新型提供的骨骼肌被动弹性参数测量装置还包括超声检测装置，参见图4，超声检测装置包括支架组件16，超声检测装置设置在小腿支撑组件的右侧。

所述支架组件16由水平杆161、竖直杆162、旋转杆163、直角夹164、角度调节夹165、探头夹166，所述水平杆161的一端固定在旋转动力组件内，另一端通过直角夹164使其与竖直杆162连接固定，竖直杆162上连接有角度调节夹165，所述角度调节夹165由第四手拧螺栓1651、第五手拧螺栓1652、夹套1653组成，所述角度调节夹165可沿竖直方向(第一方向，即图中的方向1)移动，第四手拧螺栓1651用于角度调节夹165的固定防止其在第一方向(方向1)上移动；所述旋转杆163安装在夹套1653内，所述旋转杆163可沿第二方向(方向2)移动，第三方向(方向3)转动(即绕着第五手拧螺栓1652旋转)及第五方向(方向5) 转动(即旋转杆163绕着其自身的轴心旋转)所述第五手拧螺栓1652用于旋转杆 163的固定防止其沿第二方向(方向2)移动、第三方向(方向3)转动及第五方向(方向5)转动；所述探头夹166与旋转杆163的一端连接固定，所述探头夹166 可沿第四方向(方向4)旋转(该旋转为带阻尼旋转，探头夹166可在该旋转方向上的任意位置停止)，所述探头夹166用于夹固超声探头15。

作为本实用新型的一个优选实施例。上述旋转动力组件包括电机、减速机构、输出动力轴2，电机驱动减速机构产生机械输出动力，从而带动输出动力轴 2转动，所述输出动力轴2带动连接钣金3转动。

优选地，上述电机为步进电机；上述减速机构为蜗轮蜗杆减速机构。

作为本实用新型的一个优选实施例。上述数显倾角仪5具有磁吸力，吸附固定于连接钣金3上，可实时读取脚踝运动组件的转动角度。

作为本实用新型的一个优选实施例。参加图1，上述超声检测装置还包括超声探头15，所述超声探头15获取小腿被动拉伸时的被测骨骼肌的超声图像并传送到图像数据处理中心。所述图像数据处理中心根据超声图像获得被测骨骼肌中肌纤维的肌纤维应变值序列，利用超声剪切波弹性成像技术获取被测骨骼肌中感兴趣区域的弹性图像序列，并根据弹性图像序列获得被测骨骼肌中肌纤维在不同应变下对应的弹性模量值序列，根据肌纤维应变值序列和弹性模量值序列，利用分段指数模型估计出用于定量表征局部肌纤维的被动弹性特性的第一被动弹性系数和第二被动弹性系数，进而提高肌肉疾病评估的科学性和准确性。所述超声探头15和图像数据处理中心为现有技术，此处不再赘述。

本发明的工作原理为：

本发明提供了一种骨骼肌被动弹性参数测量装置，参见图1-图5，本装置主要由脚踝被动匀速训练装置、超声检测装置、图像数据处理中心三部分组成。首先拧松第一手拧螺栓12、第二手拧螺栓13、第三手拧螺栓14；按第一方向(方向1)、第二方向(方向2)、第三方向(方向3)调节小腿支撑组件位置使其位于小腿放置的最佳位置后拧紧第一手拧螺栓12、第二手拧螺栓13、第三手拧螺栓14使其固定在该最佳位置；将患者的小腿被固定在小腿托板11上，同时将患者脚踝固定在脚踏板4上，将超声探头15夹固在探头夹166上，拧松第四手拧螺栓1651、第五手拧螺栓1652，按第一方向(方向1)、第二方向(方向2)、第三方向(方向3)、第四方向(方向4)、第五方向(方向5)调节支架组件，使超声探头探测面紧贴小腿骨骼肌(如肥肠肌)部后，拧紧第四手拧螺栓1651、第五手拧螺栓1652使其固定在该位置。

启动步进电机，带动脚踝运动组件运动，从而带动脚踝作被动匀速运动，同时超声探头15获取小腿被动拉伸时的被测骨骼肌(如肥肠肌)的超声图像并传送到图像数据处理中心，图像数据处理中心根据超声图像获得被测骨骼肌中肌纤维的肌纤维应变值序列，利用超声剪切波弹性成像技术获取被测骨骼肌中感兴趣区域的弹性图像序列，并根据弹性图像序列获得被测骨骼肌中肌纤维在不同应变下对应的弹性模量值序列，根据肌纤维应变值序列和弹性模量值序列，利用分段指数模型估计出用于定量表征局部肌纤维的被动弹性特性的第一被动弹性系数和第二被动弹性系数，使得生物力学参数的测量不随肌肉运动状态的变化而改变且其不受羽状角影响，从而提高肌肉生物力学参数测量的精确性，进而提高肌肉疾病评估的科学性和准确性。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非以此限制本实用新型的保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种骨骼肌被动弹性参数测量装置，其特征在于：

包括脚踝被动匀速训练装置；

所述脚踝被动匀速训练装置包括底座(1)和脚踝运动组件；底座(1)上设有旋转动力组件和小腿支撑组件，旋转动力组件与脚踝运动组件连接；

所述脚踝运动组件包括连接钣金(3)、脚踏板(4)、数显倾角仪(5)，所述旋转动力组件带动连接钣金(3)转动，所述脚踏板(4)固定于连接钣金(3)上，所述数显倾角仪(5)可实时读取脚踝运动组件的转动角度；

所述小腿支撑组件包括基座(6)、支撑座(7)、第一转接件(8)、安装座(9)、支撑板(10)、小腿托板(11)、第一手拧螺栓(12)、第二手拧螺栓(13)、第三手拧螺栓(14)，

所述基座(6)的下端与底座(1)连接固定，所述基座(6)内设有外圆内六角钢管，所述支撑座(7)上设有六角钢棒(71)，所述六角钢棒(71)插入基座(6)的外圆内六角钢管内从而实现支撑座(7)沿第一方向移动，第二手拧螺栓(13)设置在固定支撑座(7)上，用于固定支撑座(7)防止其在第一方向的移动；所述第一转接件(8)上下两端加工有定位齿，所述支撑座(7)上设置有第一转接环(72)，所述第一转接环(72)上加工有定位齿，第一转接件(8)下端的定位齿与第一转接环(72)上的定位齿配合，从而实现支撑座(7)与第一转接件(8)按第二方向实现不同角度的连接，第一手拧螺栓(12)用于支撑座(7)与第一转接件(8)的锁紧固定；所述安装座(9)上设有第二转接环(91)，所述第二转接环(91)上加工有定位齿，所述第二转接环(91)上的定位齿与第一转接件(8)上端的定位齿配合，从而实现安装座(9)与第一转接件(8)按第三方向实现不同角度的连接，第三手拧螺栓(14)用于安装座(9)与第一转接件(8)的锁紧固定；支撑板(10)与安装座(9)固定连接，小腿托板(11)与支撑板(10)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种骨骼肌被动弹性参数测量装置，其特征在于：

还包括超声检测装置，超声检测装置包括支架组件(16)，

所述支架组件(16)包括水平杆(161)、竖直杆(162)、旋转杆(163)、直角夹(164)、角度调节夹(165)、探头夹(166)，

所述水平杆(161)的一端固定在旋转动力组件内，另一端通过直角夹(164)使其与竖直杆(162)连接固定，竖直杆(162)上连接有角度调节夹(165)，所述角度调节夹(165)由第四手拧螺栓(1651)、第五手拧螺栓(1652)、夹套(1653)组成，所述角度调节夹(165)可沿竖直方向移动，第四手拧螺栓(1651)用于角度调节夹(165)的固定防止其在第一方向上移动；所述旋转杆(163)安装在夹套(1653)内，所述旋转杆(163)可沿第二方向移动，第三方向转动及第五方向转动，所述第五手拧螺栓(1652)用于旋转杆(163)的固定防止其沿第二方向移动、第三方向转动及第五方向转动；所述探头夹(166)与旋转杆(163)的一端连接固定，所述探头夹(166)可沿第四方向旋转，所述探头夹(166)用于夹固超声探头(15)。

3.根据权利要求2所述的一种骨骼肌被动弹性参数测量装置，其特征在于：

所述旋转动力组件包括电机、减速机构、输出动力轴(2)，电机驱动减速机构产生机械输出动力，从而带动输出动力轴(2)转动，所述输出动力轴(2)带动连接钣金(3)转动。

4.根据权利要求3所述的一种骨骼肌被动弹性参数测量装置，其特征在于：

所述电机为步进电机。

5.根据权利要求4所述的一种骨骼肌被动弹性参数测量装置，其特征在于：

所述减速机构为蜗轮蜗杆减速机构。

6.根据权利要求5所述的一种骨骼肌被动弹性参数测量装置，其特征在于：

所述数显倾角仪(5)具有磁吸力，吸附固定于连接钣金(3)上，可实时读取脚踝运动组件的转动角度。

7.根据权利要求2-6任一所述的一种骨骼肌被动弹性参数测量装置，其特征在于：

所述超声检测装置还包括超声探头(15)，所述超声探头(15)获取小腿被动拉伸时的被测骨骼肌的超声图像并传送到图像数据处理中心。

8.根据权利要求7所述的一种骨骼肌被动弹性参数测量装置，其特征在于：

所述旋转动力组件设置在小腿支撑组件的左侧。

9.根据权利要求8所述的一种骨骼肌被动弹性参数测量装置，其特征在于：

所述超声检测装置设置在小腿支撑组件的右侧。

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