TW201444533A - 韌帶鬆弛度量測系統及其量測方法 - Google Patents

Abstract

一種韌帶鬆弛度量測系統，用以量測第一肢體及第二肢體間之韌帶鬆弛度，其包含一力量模組、一角度感測模組及一運算模組。力量模組包含一力量感測器。力量模組設於第一肢體，並供外力施加而令第一肢體相對第二肢體樞轉或扭轉而產生一樞轉量或一扭轉量，且力量感測器依據外力而產生一力量感測訊號。角度感測模組相對兩端分別設於第一肢體及第二肢體。角度感測模組感測第一肢體之樞轉量或扭轉量而產生一角度感測訊號。運算模組依據力量感測訊號及角度感測訊號計算出一力量角度關係值，以作為判斷韌帶鬆弛度之依據。

Description

韌帶鬆弛度量測系統及其量測方法

本發明係關於一種量測系統，特別是一種韌帶鬆弛度量測系統。

膝關節韌帶受傷或斷裂是一種常見的運動傷害，醫生對於膝關節韌帶的治療通常會根據患者的年齡、是否為運動員、平常的運動方式、膝關節的穩定性，以及是否有合併其他地方傷害等因素，來考慮採用何種方式進行治療。

醫生在進行診斷時，會對患者的膝關節韌帶鬆弛度(knee ligament laxity)進行量測，以評估韌帶的受傷程度。因此，正確的膝關節韌帶鬆弛度量測結果有助於提供醫生正確的患者受傷資訊，以利於醫生診斷病情並能對患者施予最佳與即時的醫療。

目前醫界所採用的膝關節韌帶鬆弛度量測裝置，雖然已能夠量測到各部位之韌帶鬆弛度(如前、後十字韌帶及左、右十字韌帶)，但往往因為裝置的設計複雜且操作步驟繁雜，使得患者必需改變姿勢，才能對應量測出不同韌帶之韌帶鬆弛度。這對醫生或患者來說都將造成不便。

再者，傳統的韌帶鬆弛度量測裝置通常僅可量測關節所連 接肢體間的直線位移(例如前、後向位移)，並無法量測肢體間的因內、外翻或內、外轉造成的相對轉動角度。若使用傳統的韌帶鬆弛度量測裝置，醫生將無法完全判斷韌帶的損傷狀況。

此外，醫生在使用目前的韌帶鬆弛度量測裝置時，往往需經多次量測才能獲得這些用來診斷韌帶鬆弛度之數據。然而，由於每次量測的基準未必能保持一致，故恐導致所獲得之各數據間的關係有誤差而造成醫生之誤診。因此，實有必要研發新的韌帶鬆弛度量測裝置來簡化量測步驟並提供角度量測的功能，以令醫生能更準確地診斷韌帶鬆弛程度。

本發明在於提供一種韌帶鬆弛度量測系統，藉以簡化韌帶鬆弛度量測系統的量測步驟，以及提升韌帶鬆弛度量測系統的量測精確性。

本發明所揭露的韌帶鬆弛度量測系統，用以量測相連之一第一肢體及一第二肢體間之韌帶鬆弛度，其包含一力量模組、一角度感測模組及一運算模組。力量模組包含一力量感測器。力量模組用以設於第一肢體，並供一外力施加而令第一肢體相對第二肢體樞轉或扭轉而產生一樞轉量或一扭轉量，且力量感測器依據外力而產生一力量感測訊號。角度感測模組相對兩端分別用以設於第一肢體及第二肢體。角度感測模組用以感測第一肢體之樞轉量或扭轉量而產生一角度感測訊號。運算模組電性連接力量模組之力量感測器及角度感測模組，並用以依據力量感測訊號及角度感測訊號計算出一力量角度關係值，以作為判斷韌帶鬆弛度之依據。

本發明所揭露的韌帶鬆弛度量測方法，用以量測相連之一第一肢體及一第二肢體間之韌帶鬆弛度。量測方法包含下述步驟，施加一 外力於一力量模組，使第一肢體相對第二肢體樞轉而產生一樞轉量，以令力量模組的一力量感測器依據外力而產生一力量感測訊號，以及同時令一角度感測模組感測依據樞轉量而產生一角度感測訊號。令一運算模組依據力量感測訊號及角度感測訊號以計算出一力量角度關係值，以作為判斷韌帶鬆弛度之依據。

本發明所揭露的韌帶鬆弛度量測方法，用以量測相連之一第一肢體及一第二肢體間之韌帶鬆弛度。量測方法包含下述步驟，施加一外力於一力量模組，使第一肢體相對第二肢體扭轉而產生一扭轉量，以令力量模組的一力量感測器依據外力而產生一力量感測訊號，以及同時令一角度感測模組依據扭轉量而產生一角度感測訊號。令一運算模組依據力量感測訊號及角度感測訊號以計算出一力量角度關係值，以作為判斷韌帶鬆弛度之依據。

根據上述本發明所揭露的韌帶鬆弛度量測系統及其量測方法，韌帶鬆弛度量測系統設有力量模組之力量感測器以及角度感測模組，使得在同一量測基準上可同時量出力量感測訊號及角度感測訊號，以能夠計算出較精確地力量、角度之間的關係，進而提升韌帶鬆弛度量測系統的量測精確性。

此外，韌帶鬆弛度量測系統之樞轉量與扭轉量間的量測切換，僅需更換角度感測模組之型式即可。如此一來，可簡化韌帶鬆弛度量測系統的量測步驟。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

10‧‧‧韌帶鬆弛度量測系統

20‧‧‧第一肢體

30‧‧‧第二肢體

100‧‧‧力量模組

110‧‧‧第一帶體

120‧‧‧力量感測器

130‧‧‧施力把手

140‧‧‧第一扣具

150‧‧‧第二扣具

160‧‧‧矽膠墊

200‧‧‧角度感測模組

300‧‧‧運算模組

400‧‧‧資料擷取模組

500‧‧‧固定模組

510‧‧‧第二帶體

520‧‧‧固定把手

530‧‧‧第三扣具

540‧‧‧第四扣具

550‧‧‧矽膠墊

第1A圖為根據本發明第一實施例之韌帶鬆弛度量測系統的立體示意圖。

第1B圖為根據本發明第二實施例之韌帶鬆弛度量測系統的立體示意圖。

第2圖為第1A圖之力量模組的立體示意圖。

第3圖為第1A圖之固定模組之立體示意圖。

第4圖為第1A圖之量測方法的流程示意圖。

第5圖為第1B圖之量測方法的流程示意圖。

請參照第1A圖至第3圖，第1A圖為根據本發明第一實施例之韌帶鬆弛度量測系統的立體示意圖，第1B圖為根據本發明第二實施例之韌帶鬆弛度量測系統的立體示意圖，第2圖為第1A圖之力量模組的立體示意圖，第3圖為第1A圖之固定模組之立體示意圖。

本實施例之韌帶鬆弛度量測系統10，用以量測相連之一第一肢體20及一第二肢體30間之韌帶鬆弛度。在本實施例中，第一肢體20係以為小腿為例，第二肢體30係以為大腿為例，而韌帶鬆弛度量測系統10用來量測膝蓋處之韌帶鬆弛度，但並不以此為限。韌帶鬆弛度可用來作為醫生判斷韌帶損害或痊癒的依據。

本實施例之韌帶鬆弛度量測系統10包含一力量模組100、一角度感測模組200及一運算模組300。此外，韌帶鬆弛度量測系統10更 包含一資料擷取模組400及一固定模組500。

力量模組100包含一第一帶體110、一力量感測器120、至少一施力把手130、一第一扣具140及一第二扣具150。力量感測器120設於第一帶體110。施力把手130連接於力量感測器120。第一扣具140與第二扣具150分別設於第一帶體110之相對兩端。第一扣具140可分離地扣合於第二扣具150，以令第一帶體110可拆離地套設於第一肢體20。在本實施例中，力量感測器120為荷重計(例如為FUTEK LCM300)。此外，本實施例之施力把手130的數量為二。其中之一施力把手130位於小腿的正面，另一施力把手130位於小腿的側面。此外，第一帶體110內可設置矽膠墊160，使患者配載時感覺更舒適。

力量模組100用以供一外力(手之推力)施加而令第一肢體20相對第二肢體30樞轉或扭轉而產生一樞轉量或一扭轉量。所謂的樞轉量與扭轉量容後一併描述。

力量感測器120依據外力而產生一力量感測訊號。

此外，由於本實施例之力量模組100係透過帶體及扣具的配置套設於第一肢體20上，有別於以往韌帶鬆弛度量測裝置係依照患者之腳的尺寸來製作出對應之治具。因此，本實施例之單一力量模組100可適用於各個不同尺寸的第一肢體20。

角度感測模組200相對兩端分別用以設於第一肢體20及第二肢體30。在本實施例中，角度感測模組200為應變規(例如為Biometrics Ltd SG150 or Biometrics Ltd Q150)。角度感測模組200的相對兩端可以分別貼附於第一肢體20及第二肢體30之正面(如第1A圖所示)或分別貼附於第一肢 體20及第二肢體30之側面(如第1B圖所示)。

角度感測模組200用以感測第一肢體20之樞轉量或扭轉量而產生對應的一角度感測訊號。在本實施例中，角度感測訊號為一電壓訊號。然而，請參閱表1，在進行韌帶鬆弛度量測前可先校正第一肢體20與第二肢體30間之扭轉量及樞轉量與輸出電壓差之關係，以使角度感測模組200能依據樞轉量或扭轉量對應產生角度感測訊號。也可以從角度感測模組200產生之角度感測訊號反推出樞轉量或扭轉量。

運算模組300電性連接力量模組100之力量感測器120及角度感測模組200。在本實施例中，運算模組300為筆記型電腦，但並不以此為限，在其他實施例中，運算模組300也可以為桌上型電腦或平板電腦。

運算模組300能夠依據力量感測訊號及角度感測訊號計算 出一力量角度關係值或進一步繪示出一力量角度關係圖，以作為判斷韌帶鬆弛度之依據。

資料擷取模組400電性連接力量感測器120與運算模組300之間，以及電性連接角度感測模組200與運算模組300之間。也就是說，力量感測器120與角度感測模組200分別透過資料擷取模組400與運算模組300電性連接。在本實施例中，資料擷取模組400包含一資料擷取盒(InstruNet Network Device INET-100)(未繪示)及一擷取控制器(InstruNet Model i240 USB 2.0)(未繪示)。

固定模組500包含一第二帶體510、一固定把手520、一第三扣具530及一第四扣具540。固定把手520連接於第二帶體510。第三扣具530及第四扣具540分別設於第二帶體510之相對兩端。第三扣具530可分離地扣合於第四扣具540，以令第二帶體510可拆離地套設於第二肢體30。此外，第二帶體510內亦可設置矽膠墊550，使患者配載時感覺更舒適。

以下將繼續說明韌帶鬆弛度量測系統10的量測方法。首先，先描述量測第一肢體20與第二肢體30之間的樞轉量的方法。請參閱第4圖，第4圖為第1A圖之量測方法的流程示意圖。

在量測之前，可先讓第一肢體20與第二肢體30之間保持一夾角。例如於第二肢體30下方墊一物體，使第一肢體20與第二肢體30間呈微微彎曲。進一步來說，使夾角約為大於90度、小於180度之鈍角，並且，令第一肢體20與水平面之間約呈現25度至30度。接著，將力量模組100裝設於第一肢體20，以及固定模組500裝設於第二肢體30。接著，將用來量測樞轉量之角度感測模組200(SG150)之相對兩端分別黏貼於第一肢 體20與第二肢體30上。

接著，如步驟S110，施加外力於力量模組100，使第一肢體20相對第二肢體30樞轉而產生樞轉量，以令力量模組100的力量感測器120依據外力而產生力量感測訊號，以及同時令角度感測模組200依據樞轉量而產生角度感測訊號。詳細來說，量測人員可以一手擺在固定模組500之固定把手520以固定第二肢體30的相對位置，另一手擺在施力把手130上施加外力F1。進一步來說，所謂之樞轉量係指外力F1係沿x軸方向施加在位於第一肢體20(小腿)側面之施力把手130，使得第一肢體20以一樞轉軸線L1為旋轉軸而相對第二肢體30(大腿)樞轉(沿箭頭a所指示的方向)的角度(如第1A圖所示)。此外，樞轉量可用來作為判斷內、外十字韌帶與側副韌帶對內、外翻之鬆弛程度之依據。

接著，如步驟S120，令運算模組300依據力量感測訊號及角度感測訊號計算出力量角度關係值，以作為判斷韌帶鬆弛度之依據。

由於在一次韌帶鬆弛度量測過程中，可同時量測到力量感測訊號及角度感測訊號，故能在同一基準上獲得作為判斷韌帶鬆度之依據的兩個訊號。藉此，能夠提升韌帶鬆弛度量測系統10的量測精確性。此處的一次韌帶鬆弛度量測過程係指第一肢體20與第二肢體30保持同一夾角關係，也就是說，被量測者並未改變量測姿勢。

接著，被量測者維持相同姿勢。量測人員拆下角度感測模組200(SG150)，並將用來量測扭轉量之角度感測模組200(Q150)之相對兩端分別黏貼於第一肢體20與第二肢體30上，即可繼續進行第一肢體20與第二肢體30扭轉量之測量。

請參閱第5圖，第5圖為第1B圖之量測方法的流程示意圖。

接著，如步驟S210，施加外力於力量模組100，使第一肢體20相對第二肢體30扭轉而產生扭轉量，以令力量模組100的力量感測器120依據外力而產生力量感測訊號，以及同時令角度感測模組200依據扭轉量而產生角度感測訊號。詳細來說，量測人員可以一手擺在固定模組500之固定把手520以固定第二肢體30的相對位置，另一手擺在力量模組100之施力把手130並施加一外力F2以令第一肢體20相對第二肢體30扭轉而產生扭轉量。進一步來說，所謂之扭轉量係指外力F2係沿x軸方向施加在位於第一肢體20(小腿)正面之施力把手130或外力F3沿z軸方向施加在位於第一肢體20(小腿)側面之施力把手130，使得第一肢體20以一扭轉軸線L2為旋轉軸而相對第二肢體30(大腿)扭轉(沿箭頭b所指示的方向)的角度(如第1B圖所示)。樞轉軸線L1與扭轉軸線L2相交，且樞轉軸線L1平行於z軸，以及扭轉軸線L2平行於y軸。此外，扭轉量可用來作為判斷內、外十字韌帶與側副韌帶之鬆弛程度之依據。

接著，如步驟S220，令運算模組300依據力量感測訊號及角度感測訊號計算出力量角度關係值，以作為判斷韌帶鬆弛度之依據。

然而，上述量測第一肢體20與第二肢體30之間的樞轉量與扭轉量的先後順序並非用以限制本發明。

根據上述本發明所揭露的韌帶鬆弛度量測系統及其量測方法，韌帶鬆弛度量測系統設有力量模組之力量感測器以及角度感測模組，使得在同一量測基準上可同時量出力量感測訊號及角度感測訊號，以能夠計算出較精確地力量、角度之間的關係，進而提升韌帶鬆弛度量測系統的 量測精確性。

此外，韌帶鬆弛度量測系統之樞轉量與扭轉量間的量測切換，僅需更換角度感測模組之型式即可。如此一來，可簡化韌帶鬆弛度量測系統的量測步驟。

再者，由於本實施例之力量模組係透過帶體及扣具的配置套設於第一肢體上，有別於以往韌帶鬆弛度量測裝置係依照患者之腳的尺寸來製作出對應之治具。因此，本實施例之單一力量模組可適用於各個不同尺寸的第一肢體。如此一來，可降低本實施例之韌帶鬆弛度量測系統之製作成本。

雖然本發明以前述的較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，因此本發明的專利保護範圍須視本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧韌帶鬆弛度量測系統

20‧‧‧第一肢體

30‧‧‧第二肢體

100‧‧‧力量模組

200‧‧‧角度感測模組

300‧‧‧運算模組

400‧‧‧資料擷取模組

500‧‧‧固定模組

Claims (14)

1. 一種韌帶鬆弛度量測系統，用以量測相連之一第一肢體及一第二肢體間之韌帶鬆弛度，該韌帶鬆弛度量測系統包含：一力量模組，包含一力量感測器，該力量模組用以設於該第一肢體，並供一外力施加而令該第一肢體相對該第二肢體樞轉或扭轉而產生一樞轉量或一扭轉量，且該力量感測器依據該外力而產生一力量感測訊號；一角度感測模組，相對兩端分別用以設於該第一肢體及該第二肢體，該角度感測模組用以感測該第一肢體之該樞轉量或該扭轉量而產生一角度感測訊號；以及一運算模組，電性連接該力量模組之該力量感測器及該角度感測模組，並用以依據該力量感測訊號及該角度感測訊號計算出一力量角度關係值，以作為判斷韌帶鬆弛度之依據。
2. 如請求項1所述之韌帶鬆弛度量測系統，其中該力量模組包含一第一帶體及一施力把手，該第一帶體用以可拆離地套設於該第一肢體，該力量感測器設於該第一帶體，該施力把手連接於該力量感測器。
3. 如請求項2所述之韌帶鬆弛度量測系統，其中該力量模組更包含一第一扣具及一第二扣具，分別設於該第一帶體之相對兩端，該第一扣具可分離地扣合於該第二扣具，以令該第一帶體可拆離地套設於該第一肢體。
4. 如請求項1所述之韌帶鬆弛度量測系統，更包含一固定模組，可拆離地設於該第二肢體。
5. 如請求項4所述之韌帶鬆弛度量測系統，其中該固定模組包含一第二帶體及一固定把手，該第二帶體用以可拆離地套設於該第二肢體，該固定把手連接於該第二帶體。
6. 如請求項5所述之韌帶鬆弛度量測系統，其中該固定模組更包含一第三扣具及一第四扣具，分別設於該第二帶體之相對兩端，該第三扣具可分離地扣合於該第四扣具，以令該第二帶體可拆離地套設於該第二肢體。
7. 如請求項1所述之韌帶鬆弛度量測系統，其中該角度感測模組為一應變規。
8. 如請求項1所述之韌帶鬆弛度量測系統，其中該力量感測器為一荷重計。
9. 如請求項1所述之韌帶鬆弛度量測系統，更包含一資料擷取模組，電性連接該力量感測器與該運算模組之間，以及電性連接該角度感測模組與該運算模組之間，用以擷取該力量感測訊號及該角度感測訊號。
10. 如請求項1所述之韌帶鬆弛度量測系統，其中該第一肢體以一樞轉軸線為旋轉軸而相對該第二肢體樞轉，以及該第一肢體以一扭轉軸線為旋轉軸而相對該第二肢體扭轉，該樞轉軸線與該扭轉軸線相交。
11. 一種韌帶鬆弛度量測方法，用以量測相連之一第一肢體及 一第二肢體間之韌帶鬆弛度，該量測方法包含下述步驟：施加一外力於一力量模組，使該第一肢體相對該第二肢體樞轉而產生一樞轉量，以令該力量模組的一力量感測器依據該外力而產生一力量感測訊號，以及同時令一角度感測模組依據該樞轉量而產生一角度感測訊號；以及令一運算模組依據該力量感測訊號及該角度感測訊號以計算出一力量角度關係值，以作為判斷韌帶鬆弛度之依據。
12. 如請求項11所述之韌帶鬆弛度量測方法，在施加該外力於該力量模組前更包含令該第一肢體與該第二肢體之間保持一夾角。
13. 一種韌帶鬆弛度量測方法，用以量測相連之一第一肢體及一第二肢體間之韌帶鬆弛度，該量測方法包含下述步驟：施加一外力於一力量模組，使該第一肢體相對該第二肢體扭轉而產生一扭轉量，以令該力量模組的一力量感測器依據該外力而產生一力量感測訊號，以及同時令一角度感測模組依據該扭轉量而產生一角度感測訊號；以及令一運算模組依據該力量感測訊號及該角度感測訊號以計算出一力量角度關係值，以作為判斷韌帶鬆弛度之依據。
14. 如請求項13所述之韌帶鬆弛度量測方法，在施加該外力於該力量模組前更包含令該第一肢體與該第二肢體保持一夾 角。