TWI551268B - 可攜式關節附屬動作量化裝置 - Google Patents

Description

可攜式關節附屬動作量化裝置

本發明係有關於一種關節附屬動作量化裝置，特別是一種利用多探頭並將關節一端作為參考點，進而量測關節兩側骨頭之相對位移量的可攜式關節附屬動作量化裝置。

近年來由於高度都市化，人口過度集中於城市，使得現代都市人不論工作或休息都在緊張、緊湊的節奏下度過，常會因為運動、生活作息長期的姿勢不良或突然的意外傷害，造成身體的活動度不足及功能受限，影響到平日的作息，造成生活品質下降或工作效率降低，使得愈來愈多的人需要接受復健治療，尋求骨科物理治療的介入，以求恢復正常的生活。

在臨床上骨科常見有患者肢體活動度下降，其造成的主要原因是可收縮組織(contractile tissue)、滑囊(bursa)、或關節周邊結締組織(關節囊、韌帶…等)改變而使關節活動度的減少，其改變的原因可能是骨折、關節受傷、關節固定太久或軟組織受傷…等。以臨床上最常見的五十肩為例，是整個關節周邊結締組織攣縮造成，因此患者的肩關節活動度會以關節囊模式(capsule pattern)受限，會嚴重地影響到患者的日常生活，甚至產生些代償的動作，而造成其他部位組織的傷害。

在臨床上脊椎活動度受限最為常見，脊椎位於人體正中，有支撐身體、緩衝身體壓力、保護內臟器官…等功能。由上至下有頸椎7節、胸椎12節、腰椎5節、薦椎及尾椎，上連頭部枕骨，下接骨盆，兩節脊椎交接處除了椎間盤外，還有兩側的小面關節(facet joint)，其位於椎體背部關 節突上，作為脊椎活動時的力學支點，當受傷、卡住或關節發炎時，就會在此關節患部有疼痛、痠痛…等症狀，進而造成關節活動度下降，此即為小面關節症候群。

關節活動度下降的治療方式以徒手治療最為有效，此徒手治 療需建立在準確的評估之上，透過評估與臨床決策，才能給予完整的治療處方，並作為於預後與治療介入效果的探討。物理治療徒手治療的各項評估方法中以關節附屬動作度評估最為常用，亦即以施與平行關節面的力量造成關節移動，來評估關節與關節周邊組織是否正常；另外，以類似但不同的手法亦可作為關節鬆動的治療方式，即以不同的施力大小、深度及頻率，來舒緩患者的疼痛及增加關節活動度。這手法用於治療神經肌肉骨骼症狀有著十分顯著的效用，尤其是對於脊椎的治療效果更為顯著。這種治療方法已經施行了百年之久，但直到目前臨床上均還是仰賴物理治療師的經驗來施行。

臨床上評估關節活動度的方式，主要由徒手量測，其信效度 不足，也缺乏量化的儀器可使用，因此對於評估及治療時施力大小及位移的範圍皆無法準確的掌制，所以不但治療師之間彼此溝通困難，亦很難將臨床上評估及治療成效作客觀紀錄並作為日後參考。近年來雖有單探頭儀器施力量測儀器的出現，而可將脊椎剛性量化呈現。然而，單以單探頭推動脊椎的方式，以物理學的觀點來看，其量測的位移量是以外界環境作為參考，因此施力的過程中，所造成的其他節脊椎位移、床面的凹陷或是受測者自身呼吸造成的起伏，也會一併納入位移量的量測中造成錯誤的移量估算，有失準確。

此外，國外研究中量測儀器的施力方式層以馬達驅動，希望 給予平穩的力量，但是儀器過大不易攜帶，臨床上運用不方便，也容易造成受試者焦慮而肌肉收縮影響正確量測；且馬達施力之大小範圍、形式受限，不容易完整評估關節狀況。

有鑑於此，本發明提供一種可攜式關節附屬動作量化裝置，用以量測一受測者關節之兩骨頭間因受力差異所造成之一相對移動量。上 述裝置至少包含一參考端模組、一動作端模組、一滑動模組與一位移感測模組。其中，參考端模組包含一第一探頭與一第一力感測元件，而動作端模組包含一第二探頭與一第二力感測元件。滑動模組設置於參考端模組與動作端模組間以使動作端模組相對參考端模組移動。其中第一探頭係抵於兩骨頭中之一者，而第二探頭係抵於兩骨頭中之另一者，當分別施予一第一力與一第二力於參考端模組與動作端模組時，第一力感測元件與第二力感測元件分別感測第一力與第二力，而位移感測模組感測參考端模組與動作端模組間之相對移動量。

在本發明之一實施例中，其中上述滑動模組包含一第一滑動 元件與一第二滑動元件，且第一滑動元件係連接參考端模組，第一力感測元件則設置於第一滑動元件與第一探頭間，而第二滑動元件係連接動作端模組，第二力感測元件則設置於第二滑動元件與第二探頭間。

在本發明之一實施例中，其中上述第一滑動元件為一滑軌， 上述第二滑動元件為一滑塊，當第二滑動元件滑設於第一滑動元件上時，動作端模組可相對參考端模組進行一垂直方向上之移動。較佳地，第二滑動元件更包含一水平滑軌，且動作端模組係設於水平滑軌上以相對參考端模組進行一水平方向上之移動。較佳地，第一探頭與第二探頭之間距係介於18至85mm之間。

在本發明之一實施例中，其中位移感測模組包含一光學尺與 一光學編碼器，且光學尺係設置於參考端模組上，而光學編碼器係設置於動作端模組上。

在本發明之一實施例中，其中上述第一力感測元件與上述第二力感測元件均為荷重元。

在本發明之一實施例中，其中上述動作端模組更可包含可調整功率之一震動馬達，在固定參考端模組後，用以使動作端模組重複施力而鬆動受測者關節。

在本發明之一實施例中，本發明所提供之裝置更包含一疼痛指標記錄模組，用以提供受測者於開始感受到疼痛或是無法忍受疼痛時使用以輸出一疼痛指標記錄。

在本發明之一實施例中，本發明所提供之裝置更包含一嵌入 式模組，用以整合第一力感測元件、第二力感測元件與位移感測模組所測得之數據與疼痛指標紀錄。

在本發明之一實施例中，本發明所提供之裝置更包含一歸零 校正鈕及一擷取鈕，歸零校正鈕用以將光學編碼器所量測的數值歸零，而擷取鈕則用以使嵌入式模組啟動進行擷取第一力感測元件、第二力感測元件、位移感測模組所量測之數據。

由下文的說明，可更進一步瞭解本發明的特徵及其優點，閱讀時請參考第一圖至第三圖。

100‧‧‧可攜式關節附屬動作量化裝置

1‧‧‧參考端模組

11‧‧‧第一探頭

12‧‧‧第一力感測元件

2‧‧‧動作端模組

21‧‧‧第二探頭

22‧‧‧第二力感測元件

3‧‧‧滑動模組

31‧‧‧第一滑動元件

32‧‧‧第二滑動元件

321‧‧‧水平滑軌

4‧‧‧位移感測模組

41‧‧‧光學尺

42‧‧‧光學編碼器

F1‧‧‧第一力

F2‧‧‧第二力

第一圖顯示本發明一較佳實施例之可攜式關節附屬動作量化裝置的立體圖；第二圖顯示本發明一較佳實施例之可攜式關節附屬動作量化裝置的前視圖；以及第三圖顯示本發明一較佳實施例之可攜式關節附屬動作量化裝置的運作流程圖。

承上，本發明提供一種可攜式關節附屬動作量化裝置100，其係用以量測一受測者關節之兩骨頭間因受力差異所造成之一相對移動量。

請一併參考第一圖與第二圖，第一圖顯示本發明一較佳實施例之可攜式關節附屬動作量化裝置的立體圖，第二圖顯示本發明一較佳實施例之可攜式關節附屬動作量化裝置的前視圖。首先，如圖所示，本發明所提供之裝置100至少包含一參考端模組1、一動作端模組2、一滑動模組3與一位移感測模組4。其中，參考端模組1包含一第一探頭11與一第一力感測元件12，而動作端模組2包含一第二探頭21與一第二力感測元件22。在較佳實施例中，第一力感測元件與第二力感測元件均為荷重元，但本發明並不欲以此為限。

滑動模組3則係設置於參考端模組1與動作端模組2間以使 動作端模組2相對參考端模組1移動。詳細地來說，在較佳實施例中，滑動模組3包含一第一滑動元件31與一第二滑動元件32。其中，第一滑動元件31係設置於參考端模組1上，而此時第一力感測元件12係設置於第一滑動元件31與第一探頭11間。也就是說，當受測者進行測試時，可經由第一滑動元件31施予一第一力F1於參考端模組1上，而第一力感測元件則用以量測此第一力F1，亦即第一探頭11施予其所抵接之骨頭的力量。至於第二滑動元件32則係連接動作端模組2，同樣地第二力感測元件22係設置於第二滑動元件32與第二探頭21間，用以量測第二探頭21施予其所抵接之另一骨頭的力量(即第二力F2)。最後，除了可量測到第一力F1與第二力F2之數值外，亦可清楚得知施予參考端模組1與動作端模組2上之力量的差異。

再者，在較佳實施例中，第一滑動元件31為一滑軌，第二 滑動元件32為一滑塊，當第二滑動元件32滑設於第一滑動元件31上時，動作端模組2可相對參考端模組1進行一垂直方向上之移動，且其於垂直方向上之移動範圍較佳地可為30mm，但本發明並不欲以此為限。

另外，較佳地，第二滑動元件32更包含一水平滑軌321， 且動作端模組2係滑設於水平滑軌321上。因此，動作端模組2係可藉由此水平滑軌321相對參考端模組1進行一水平方向上之移動，以使得第一探頭11與第二探頭21之間的間距可隨著受測者關節骨頭的大小來調整。 較佳地，第一探頭11與第二探頭21之間距係介於18至85mm之間，但本發明並不欲以此為限。再者，此處之水平滑軌321可視為本發明所提供之可攜式關節附屬動作量化裝置的握把，在確定第一探頭11與第二探頭21之間距後，治療師即可進一步施予第二力F2於水平滑軌321上使動作端模組2相對參考端模組1進行垂直方向上的移動，詳細的操作方式將於於後續進一步說明，在此暫不贅述。

請繼續參考第一圖，位移感測模組4可包含一光學尺41與 一光學編碼器42。較佳地，光學尺41係設置於參考端模組1上，而光學編碼器42係設置於動作端模組2上，光學尺41與光學編碼器42的配合可用 以量測參考端模組1與動作端模組2間之相對移動量，而此移動量即為施予關節兩骨頭間的力量差異所造成的位移變化量。

值得一提的是，治療師可藉由本發明所提供之裝置實施關節 鬆動術，意即可藉由在固定參考端模組1之第一探頭11後，重複施力於握把(即水平滑軌321)，使動作端模組2之第二探頭21來回運動，達到鬆動關節之目的。也因此，動作端模組2更可包含可調整功率之一震動馬達，以進行重複施力的動作。

在較佳實施例中，雖未圖示，本發明所提供之裝置更包含一 疼痛指標紀錄模組、一嵌入式模組、一傳輸模組或一人機介面。其中，疼痛指標紀錄模組係可搭配一疼痛記錄按鈕使用，當受測者於開始感受到疼痛或是無法忍受疼痛時便可按一下疼痛記錄按鈕以記錄疼痛時機或輸出為一疼痛指標紀錄，提供醫療人員評估分析，進而調整治療方針。

而嵌入式模組則可用以記錄第一力感測元件、第二力感測元 件、位移感測模組所量測之數據以及前述疼痛指標記錄模組所輸出之疼痛指標紀錄，進而將結果計算、整合與記錄，以利後續分析。而前述之人機介面，較佳地可具備有液晶顯示器與/或按鈕，可使醫療人員能易於臨床上使用，並透過提示系統，提示醫療人員施力速度、關節位移提示(起始點、終點)、受測者疼痛警告。也就是說，前述嵌入式模組所計算、整合與記錄的數據也可透過傳輸模組傳送至人機介面上顯示，提供治療師參考。

較佳地，雖未圖示，本發明所提供之裝置更包含一歸零校正 鈕及一擷取鈕，歸零校正鈕用以將光學編碼器42所量測的數值歸零，而擷取鈕則用以使嵌入式模組進行擷取第一力感測元件、第二力感測元件、位移感測模組所量測之數據，歸零校正鈕及擷取鈕亦可整合至人機介面，但本發明並不欲以此為限。

後續，將搭配上述裝置架構簡單說明本發明所提供之可攜式 關節附屬動作量化裝置100的操作流程如后。首先，在受測者進行關節附屬動作量測之前，須調整施予參考端模組1之第一探頭11的力量(即第一力F1)。詳細地來說，此力量(第一力F1)需可壓至骨頭處以減少軟組織影響，且力量大小需固定不受動作端模組2所影響，因此先於受測者的非關節的 骨突處作軟組織的剛性量測，此時動作端模組2之第二探頭21只需貼著於皮膚而不須施力，接著用逐漸增加參考重量於參考端模組1上，直至位移量不再大幅改變，此時表示接觸到骨頭硬處。後續便將此參考重量的最小臨界值作為之後量測時施予參考端模組之固定重量(即第一力F1)。

接著，可參考第三圖所示，當將裝置移到欲量測的關節兩 端，將第一探頭抵於關節兩骨頭中之一者，而將第二探頭抵於關節兩骨頭中之另一者後，先按下歸零校正鈕將光學編碼器進行歸零，再按下擷取鈕，接著施力下壓動作端模組的第二探頭，此時，裝置上的感測元件，如第一力感測元件、第二力感測元件、光學尺、光學編碼器等均會進行量測，並透過前述嵌入式模組將量測到的數據轉為數位訊號，而加以分析、記錄與顯示，最後，放開擷取鈕即可結束量測，得到關節附屬動作的量測結果。

綜上所述，當本發明所提供之可攜式關節附屬動作量化裝置 用於脊椎關節時，係以鄰近的脊椎作為動態的參考點，就有機會量測到關節間的相對動作變化，以兩個探頭橫跨關節的方式來進行量測，一側的探頭作為參考端，另一側探頭為動作端，直接量測兩點間的施予的力量差異所造成的位移變化量。因此，本發明可透過量測受測者關節兩骨頭間受外力後所造成的位移量及其過程之中的疼痛感受，來協助醫療人員於臨床上客觀量化關節附屬動作，做為臨床評估工具、記錄、預後及關節鬆動術治療與醫療人員訓練的輔助儀器。據此，總結本發明之優點如后：(1)關節附屬運動量測儀器，客觀的量化施測時關節兩端之施力大小及所造成之位移量；(2)可依關節大小，調整兩探頭的間距；(3)以提升徒手評估關節附屬運動測試時的信度。關節附屬動作評估與紀錄；(4)增進治療師之間對於患者病情的溝通與了解，甚至於臨床經驗的傳承；(5)治療過程中力道的量化提示，提升治療師治療的準確性；(6)治療介入前後成效的分析，增進治療方法的信效度；(7)可攜式設計，以利於臨床上使用；以及(8)可做為醫療人員訓練學習關節鬆動術之用途。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟 該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本發明之專利範圍中。

100‧‧‧可攜式關節附屬動作量化裝置

1‧‧‧參考端模組

11‧‧‧第一探頭

12‧‧‧第一力感測元件

2‧‧‧動作端模組

21‧‧‧第二探頭

22‧‧‧第二力感測元件

3‧‧‧滑動模組

31‧‧‧第一滑動元件

32‧‧‧第二滑動元件

321‧‧‧水平滑軌

4‧‧‧位移感測模組

41‧‧‧光學尺

42‧‧‧光學編碼器

F1‧‧‧第一力

F2‧‧‧第二力

Claims (9)

1. 一種可攜式關節附屬動作量化裝置，用以量測一受測者關節之兩骨頭間因受力差異所造成之一相對移動量，其至少包含：一參考端模組，包含一第一探頭與一第一力感測元件；一動作端模組，包含一第二探頭與一第二力感測元件；一滑動模組，設置於該參考端模組與該動作端模組間以使該動作端模組相對該參考端模組移動，該滑動模組包含一第一滑動元件與一第二滑動元件，且該第一滑動元件係連接該參考端模組，該第一力感測元件則設置於該第一滑動元件與該第一探頭間，而該第二滑動元件係連接該動作端模組，該第二力感測元件則設置於該第二滑動元件與該第二探頭間；以及一位移感測模組，其中該第一探頭係抵於該兩骨頭中之一者，而該第二探頭係抵於該兩骨頭中之另一者，當分別施予一第一力與一第二力於該參考端模組與該動作端模組時，該第一力感測元件與該第二力感測元件分別感測該第一力與該第二力，而該位移感測模組感測該參考端模組與該動作端模組間之該相對移動量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該第一滑動元件為一滑軌，該第二滑動元件為一滑塊，當該第二滑動元件滑設於該第一滑動元件上時，該動作端模組可相對該參考端模組進行一垂直方向上之移動。
3. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該第二滑動元件更包含一水平滑軌，且該動作端模組係滑設於該水平滑軌上以相對該參考端模組進行一水平方向上之移動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該位移感測模組包含一光學尺與一光學編碼器，且該光學尺係設置於該參考端模組上，而該光學編碼器係設置於該動作端模組上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之裝置，更包含一歸零校正鈕，用以將該光學編碼器所量測的數值歸零。
6. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該第一力感測元件與該第二力感測元件為荷重元。
7. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該動作端模組更包含可調整功率之一震動馬達，用以使該動作端模組重複施力而鬆動該受測者關節。
8. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，更包含一疼痛指標紀錄模組，用以提供該受測者於開始感受到疼痛或是無法忍受疼痛時使用以輸出一疼痛指標紀錄。
9. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，更包含一嵌入式模組，用以整合該第一力感測元件、該第二力感測元件與該位移感測模組所測得之數據與該疼痛指標紀錄。