RU2724863C1

RU2724863C1 - Spine length and shape measuring device

Info

Publication number: RU2724863C1
Application number: RU2020101132A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Колягин
Original assignee: Юрий Иванович Колягин
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2020-06-25

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: measuring device of spine size and shape contains transparent screen equipped with two vertical and one horizontal guides. On horizontal guide, which can move along vertical guides, movable carriage with two displacement sensors is installed. First sensor measures carriage linear movement along the horizontal line and is made as an optical sensor of linear displacements with a quadrature code. Second sensor is a meter of depth of bends of the spine and is made as an optical triangulation sensor of linear dimensions. Vertical guides are also equipped with linear displacement transducer. Outputs of sensors are connected to inputs of corresponding signal converters equipped with standard communication port with computer, through which they are connected to computer, in which there is a program for processing signals from sensors (e.g. Mathcad), which enables to output a three-dimensional image of the spinal on the plotter. Carriage with a triangulation sensor is manually guided so that the light spot of the triangulation sensor coincides with the bone process of the patient with its back pressed to the transparent screen.EFFECT: invention enables input of digital information on the shape and size of the spine into a computer with availability of wide application and high accuracy.1 cl, 1 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к восстановительной медицине и направлено на установление объективных численных данных о нарушении осанки позвоночника и всего тела, а также на визуализацию искривления позвоночника.The alleged invention relates to reconstructive medicine and is aimed at establishing objective numerical data on the violation of the posture of the spine and the whole body, as well as visualizing the curvature of the spine.

Известны устройства для численного определения искривления позвоночника, использующие гипсовые слепки участков позвоночника, обрисовки позвоночника. Известен также кифометр, описанный в на сайте Likar.orq.ua., в котором используется транспортир со шкалой.Known devices for the numerical determination of curvature of the spine using plaster casts of areas of the spine, outlines of the spine. Also known is the kyphometer described in the website Likar.orq.ua., Which uses a protractor with a scale.

Известен способ по патенту №2265395/2005, в котором на спину пациента наносятся костные ориентиры, затем они снимаются цифровой камерой и полученные снимки вводятся в компьютер. В компьютере эти снимки обрабатываются в программе 3-ДХ, в результате получают линейные и угловые размеры между костными ориентирами. Эти параметры сравниваются с параметрами идеализированными и по разности указанных параметров судят о отклонениях позвоночника от нормы. Устройство, реализующее данный способ, автоматизирует процесс измерения формы позвоночника, однако требует огромных материальных затрат. К такому классу приборов относится также известный сканер Diers Formetrik. Устройство, описанное в патенте №2265395/2005 может быть принято в качестве аналога, а прототип предлагаемому устройству не обнаружен.The known method according to patent No. 2265395/2005, in which bone landmarks are applied to the patient’s back, then they are taken with a digital camera and the obtained images are entered into a computer. On a computer, these images are processed in the 3-HX program, resulting in linear and angular dimensions between the bone landmarks. These parameters are compared with idealized parameters and judging by the difference in the parameters indicated, deviations of the spine from the norm. A device that implements this method automates the process of measuring the shape of the spine, however, it requires huge material costs. The well-known Diers Formetrik scanner also belongs to this class of devices. The device described in patent No. 2265395/2005 can be adopted as an analogue, and a prototype of the proposed device is not found.

Целью предлагаемого изобретения является создание устройства для ввода т цифровой информации о форме и размере позвоночника в компьютер, доступного для широкого применения и обладающего высокой точностью.The aim of the invention is to provide a device for entering digital information about the shape and size of the spine into a computer, which is widely available and highly accurate.

С этой целью предложен измеритель, который содержит прозрачный экран, оснащенный двумя вертикальными и одним горизонтальным направляющими, на горизонтальной направляющей, которая имеет возможность перемещаться по вертикальным направляющим, установлена подвижная каретка с двумя датчиками перемещений, первый датчик измеряет линейное перемещение каретки по горизонтали и выполнен как оптический датчик линейных перемещений с квадратурным кодом, а второй датчик является измерителем глубины изгибов позвоночника и выполнен как оптический триангуляционный датчик линейных размеров, вертикальные направляющие оснащены также оптическим датчиком линейных перемещений с квадратурным кодом, выходы датчиков подключены ко входам соответствующих преобразователей сигналов, оснащенных стандартным портом связи с компьютером, через который они подключены к компьютеру, в котором имеется программа обработки сигналов с датчиков(например Маткад), позволяющая выводить на графопостроитель трехмерное изображение позвоночника. Триангуляционный датчик и оптические датчики выпускаются серийно. В качестве триангуляционного датчика измеряющего расстояние от базовой поверхности до отражающей поверхности, может быть применен серийный датчик РФ-603 с диапазоном измерения от 10 до 100 мм, с чувствительностью 0,05 мм. Известно, что, например, глубина шейного изгиба в норме составляет около 6 мм и может изменяться до 8 мм у детей старшего школьного возраста. Небольшой диапазон изменения этого параметра предъявляет к датчику, измеряющему глубину изгибов позвоночника, повышенные требования к точности. Серийно выпускаемые оптические датчики с квадратурным кодом также обладают чувствительностью не менее 0,05 мм и доступны по стоимости.For this purpose, a meter is proposed that contains a transparent screen equipped with two vertical and one horizontal guides, on a horizontal guide that can move along vertical guides, a movable carriage with two displacement sensors is installed, the first sensor measures the linear horizontal movement of the carriage and is made as an optical linear displacement sensor with a quadrature code, and the second sensor is a measure of the depth of bending of the spine and is designed as an optical triangulation sensor of linear dimensions, vertical guides are also equipped with an optical linear displacement sensor with a quadrature code, the outputs of the sensors are connected to the inputs of the corresponding signal converters equipped with a standard communication port with a computer through which they are connected to a computer in which there is a program for processing signals from sensors (for example, Matkad), which allows a three-dimensional image of poses to be displayed on a plotter Wonderworker. Triangulation sensors and optical sensors are available as standard. As a triangulation sensor measuring the distance from the base surface to the reflective surface, a serial RF-603 sensor with a measuring range from 10 to 100 mm, with a sensitivity of 0.05 mm, can be used. It is known that, for example, the depth of the cervical bend is normally about 6 mm and can vary up to 8 mm in older schoolchildren. A small range of variation of this parameter presents to the sensor, measuring the depth of the bends of the spine, increased requirements for accuracy. Serially produced optical sensors with a quadrature code also have a sensitivity of at least 0.05 mm and are affordable.

На рисунке 1 приведено схематическое представление предложенного устройства. Измеритель содержит: прозрачный экран 1, две вертикальные направляющие 2, по которым скользят каретки 3, на каретках 3 установлена горизонтальная направляющая 4, по которой свободно перемещается каретка 5, с установленным на ней триангуляционным датчиком. Каретки оснащены оптическими датчиками с квадратурным кодом, на оси которых находится оптический диск. Могут быть также применены для измерения вертикального и горизонтального перемещения кареток оптические линейки с рисками. Выходы датчиков подключены к преобразователям, которые имеют стандартные порты связи с компьютером.Figure 1 shows a schematic representation of the proposed device. The meter contains: a transparent screen 1, two vertical guides 2, along which the carriages 3 slide, a horizontal guide 4 is installed on the carriages 3, along which the carriage 5 moves freely, with a triangulation sensor mounted on it. The carriages are equipped with optical sensors with a quadrature code, on the axis of which there is an optical disk. Optical rulers with risks can also be used to measure vertical and horizontal movement of carriages. The outputs of the sensors are connected to the converters, which have standard communication ports with the computer.

Общими элементами аналогов и предложенного устройства является только наличие в составе компьютера и устройств сопряжения. Отличительными признаками являются: применение прозрачного экрана, оснащенного направляющми с датчиками перемещений каретки на которой установлен триангуляционный датчик измерения глубины изгибов позвоночника.The common elements of analogues and the proposed device is only the presence of a computer and interface devices. Distinctive features are: the use of a transparent screen equipped with guides with carriage displacement sensors on which a triangulation sensor for measuring the depth of the bends of the spine is installed.

Устройство работает следующим образом. Пациент спиной, головой и поясничным отделом прижимается к прозрачному экрану. Медперсонал рукой ведет каретку 5, направляя световое пятно триангуляционного датчика на костные отростки позвоночника. При этом перемещаются все каретки и их перемещения записываются в компьютер. Датчики кареток фиксируют горизонтальное и вертикальное перемещение датчика, измеряющего глубину всех изгибов позвоночника. Тем самым предложенное устройство выполняет функцию трехмерного графопостроителя всех трех изгибов позвоночника и его длины. Точность измерения формы позвоночника при этом достигается за счет применения точных датчиков и она превышает точность измерения известных устройств.The device operates as follows. The patient, with his back, head and lumbar, is pressed against a transparent screen. The medical staff leads the carriage 5 by hand, directing the light spot of the triangulation sensor to the bone processes of the spine. In this case, all the carriages are moved and their movements are recorded in the computer. The carriage sensors record the horizontal and vertical movement of the sensor, which measures the depth of all the bends of the spine. Thus, the proposed device performs the function of a three-dimensional plotter of all three bends of the spine and its length. The accuracy of measuring the shape of the spine is achieved through the use of accurate sensors and it exceeds the measurement accuracy of known devices.

Предложенное устройство доступно для применения не только в медицинских центрах, но и в массажных залах, фитнес центрах, районных клиниках, хиропрактических центрах, а также любых медицинских и спортивно-оздоровительных учреждениях, занимающихся коррекцией постуральных нарушений.The proposed device is available for use not only in medical centers, but also in massage rooms, fitness centers, district clinics, chiropractic centers, as well as any medical and sports facilities involved in the correction of postural disorders.

Claims

A spine size and shape meter, characterized in that it contains a transparent screen equipped with two vertical and one horizontal guides, on a horizontal guide that can move along vertical guides, a movable carriage with two displacement sensors is installed, the first sensor measures the linear movement of the carriage along horizontally and made as an optical linear displacement sensor with a quadrature code, and the second sensor is a measure of the depth of bending of the spine and is made as an optical triangulating sensor of linear dimensions, vertical guides are also equipped with a linear displacement sensor, the outputs of the sensors are connected to the inputs of the corresponding signal converters equipped with a standard communication port with a computer through which they are connected to a computer in which there is a program for processing signals from sensors (for example, Matkad), which allows the spine to display a three-dimensional image on the plotter and, moreover, the carriage with the triangulation sensor is driven manually so that the light spot of the triangulation sensor coincides with the bone processes of the patient, his back pressed to the transparent screen.