手指肌力定量測量儀及其測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種手指肌力定量測量儀及其測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 手部運(yùn)動(dòng)是人體最重要的活動(dòng)之一，涉及患者的工作、生活，在各種疾病導(dǎo)致的手 指肌力改變中，手指運(yùn)動(dòng)中樞在大腦皮層中所占的區(qū)域最廣，大腦皮層中單是大拇指的運(yùn) 動(dòng)區(qū)就相當(dāng)于整個(gè)大腿運(yùn)動(dòng)區(qū)的10倍。人的雙手能夠做出幾十億種不同的動(dòng)作，而這些動(dòng) 作都是和大腦活動(dòng)緊密相連的。肌力檢查在肌肉、骨骼、神經(jīng)系統(tǒng)、尤其是周圍神經(jīng)系統(tǒng)等 病變中尤為重要。手指肌力檢查更是各種疾病早期診治、康復(fù)醫(yī)學(xué)中常用的評定技術(shù)。目 前的肌力檢查指測定肌肉收縮的力量，測定受試者在主動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉或肌群的收縮力量， 藉以評定肌肉的功能狀態(tài)，臨床常用的肌力檢查方法有兩種：手法檢查（manual muscle test，MMT)和器械檢查。MMT是一種簡便易行、最常用的檢查方法，使受試肌肉在一定的姿 勢體位下做標(biāo)準(zhǔn)的測試動(dòng)作，觀察其完成動(dòng)作的能力，但是檢測結(jié)果為定性，受檢測者主 觀因素影響較多，被檢者的配合程度也會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0003] 目前可以進(jìn)行手指捏力測定：用拇指與其他手指相對捏壓握力計(jì)或捏力計(jì)即可 測定捏力的大小，該測試反映拇對掌肌及屈曲肌的肌力大小，但是目前幾乎不能對3級以 下手指肌力進(jìn)行精確的定量測定，也缺乏簡便有效的專門測定每個(gè)單獨(dú)手指肌力的儀器和 方法。
[0004] 針對上述問題，有必要研宄出一種新結(jié)構(gòu)的測量裝置及測量方法，既能進(jìn)行3級 以下手指肌力的定量測定，也能進(jìn)行專門的單獨(dú)手指肌力的測定，同時(shí)，具有結(jié)構(gòu)簡單、操 作方便、測量準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種手指肌力定量測量儀及其測量方法，以解 決現(xiàn)有技術(shù)中無法進(jìn)行3級以下手指肌力測量和無法進(jìn)行專門的單獨(dú)手指肌力測量的問 題。
[0006] 本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 手指肌力定量測量儀，包括肌力測量裝置和信號采集及處理系統(tǒng)，所述肌力測量 裝置包括彈性受力臂、支座和底板，所述支座與底板固定，所述彈性受力臂設(shè)置在支座遠(yuǎn)離 底板的一端，形成懸臂結(jié)構(gòu)，所述懸臂結(jié)構(gòu)的端部設(shè)置有肌力受力孔，所述受肌力受力孔內(nèi) 設(shè)置有手指固定裝置，所述信號采集及處理系統(tǒng)包括與肌力測量裝置相連的光纖光柵、光 譜分析儀、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。
[0008] 進(jìn)一步，所述光纖光柵設(shè)置至少兩個(gè)，且均勻分布在彈性受力臂、位于肌力受力孔 中部區(qū)域的外表面上。
[0009] 進(jìn)一步，所述肌力受力孔的開口設(shè)置有用于固定手指固定裝置的限位孔。
[0010] 進(jìn)一步，所述限位孔為直孔，所述手指固定裝置包括用磁性材料制成的與限位孔 滑動(dòng)配合的手指固定環(huán)、對手指固定環(huán)產(chǎn)生磁力的磁極、對磁極進(jìn)行控制的磁力開關(guān)，所述 磁極為兩極，并對稱的設(shè)置在彈性受力臂外表面，所述磁力開關(guān)設(shè)置在其中的一極上，所述 手指固定環(huán)按內(nèi)徑不同設(shè)置多個(gè)。
[0011] 進(jìn)一步，所述限位孔為錐孔，所述手指固定裝置包括可與限位孔錐度緊密配合的 手指固定環(huán)，所述手指固定環(huán)按內(nèi)徑不同設(shè)置多個(gè)。
[0012] 使用權(quán)利要求1-5任一所述的手指肌力定量測量儀的測量方法，其步驟包括：
[0013] 1)測試準(zhǔn)備：用砝碼測定法進(jìn)行手指肌力定量測量儀的校準(zhǔn)；選擇合適的手指固 定環(huán)，并將其固定在限位孔內(nèi)；
[0014] 2)測試：單根手指按壓肌力受力孔，根據(jù)患者病情，給予不同的按壓方式及按壓 時(shí)間，持續(xù)按壓，沖擊性按壓，按壓時(shí)間可固定或調(diào)整，光柵分析儀動(dòng)態(tài)記錄數(shù)據(jù)；
[0015] 3)數(shù)據(jù)處理：分析信號中的最大值及最小值，并計(jì)算得到Λ λΒΚ入方程：
[0016] Δ λΒ= λ Β{ ρ Λ+ρ J Δ ε
[0017] 式中，Ρ,λ=( 1/Λ)(5Λ/&)為光纖受力彈性變形系數(shù)；
[0018] pn=(l/neff)(3n eff/5s)為光纖的光彈系數(shù)；
[0019] λ Bragg光纖反射波長。
[0020] 根據(jù)光纖光柵的信號分析手指運(yùn)動(dòng)的方向和大小，計(jì)算得出手抖動(dòng)速度、頻率和 肌力大小、方向等值，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測定。
[0021] 4)重復(fù)步驟2)、3)，直至完成所有手指的測量。
[0022] 進(jìn)一步，進(jìn)行步驟2)前，應(yīng)先進(jìn)行預(yù)測試。
[0023] 進(jìn)一步，在步驟2)中，首先檢查健側(cè)手指，然后檢查患側(cè)手指，雙手的測試間隔為 2min〇 〇
[0024] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0025] 1、本發(fā)明通過設(shè)置懸臂結(jié)構(gòu)，由于懸臂結(jié)構(gòu)在任意方向的撓度值相同，手指在任 意方向的肌力可用同樣的處理即可得到，使數(shù)據(jù)處理更簡單，同時(shí)采用肌力受力孔進(jìn)行手 指肌力測試，可實(shí)現(xiàn)對手指任意方向的肌力測量，避免現(xiàn)有技術(shù)中不能進(jìn)行3級以下手指 肌力的定量測定和無法進(jìn)行專門的單獨(dú)手指肌力的測定的問題，同時(shí)，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作 方便、測量準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。
[0026] 2、本發(fā)明通過信號采集及處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采集信號、進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算、自動(dòng)換 算及顯示測定結(jié)果等過程，可以檢測肌力異常，如增高、降低、不對稱、單根手指肌力異常、 抖動(dòng)頻率、最大力量、最小力量、沖擊力、變化斜率等，并進(jìn)行自身對比、前后對比，可以動(dòng) 態(tài)、精確測定輕微的變化，最終實(shí)現(xiàn)智能化肌力測定及評估。
[0027] 3、采用本發(fā)明的測量方法，使用前，用固定重量的砝碼進(jìn)行曲線擬合，得到重量及 光纖波長變化的方程，反復(fù)多次的校正，可以實(shí)現(xiàn)裝置可靠準(zhǔn)確的測量，當(dāng)不同患者的手指 對裝置進(jìn)行施壓的時(shí)候，可以得出相應(yīng)的的光纖變化，代入方程即實(shí)現(xiàn)手指肌力的力量測 定，結(jié)果可靠、重復(fù)性高。
[0028] 本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并 且在某種程度上，基于對下文的考察研宄對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可 以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書來實(shí)現(xiàn)和 獲得。
【附圖說明】
[0029] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖：
[0030] 圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 附圖標(biāo)記：1-彈性受力臂；2-支座；3-底板；4-肌力受力孔；5-手指固定裝置； 6_光纖光柵；7-光譜分析儀；8-數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；9-限位孔；10-手指固定環(huán)11-磁極；12-磁 力開關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例 僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 如圖1所示，本實(shí)施例手指肌力定量測量儀，包括肌力測量裝置和信號采集及處 理系統(tǒng)，所述肌力測量裝置包括彈性受力臂1、支座2和底板3,所述支座2與底板3固定， 所述彈性受力臂1設(shè)置在支座2遠(yuǎn)離底板3的一端，形成懸臂結(jié)構(gòu)，所述懸臂結(jié)構(gòu)的端部設(shè) 置有肌力受力孔4,所述受肌力受力孔4內(nèi)設(shè)置有手指固定裝置5,所述信號采集及處理系 統(tǒng)包括與肌力測量裝置相連的光纖光柵6、光譜分析儀7、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)8。
[0036] 本實(shí)施例所采用的光纖布喇格光柵傳感器的解調(diào)原理：寬譜光源（如SLED或 ASE)將有一定帶寬的光通過環(huán)行器入射到光纖光柵中，由于光纖光柵的波長選擇性作用， 符合條件的光被反射回來，再通過環(huán)行器送入解調(diào)裝置測出光纖光柵的反射波長變化。當(dāng) 布喇格光纖光柵做探頭測量外界的溫度、壓力或應(yīng)力時(shí)，光柵自身的柵距發(fā)生變化，從而引 起反射波長的變化，解調(diào)裝置即通過檢測波長的變化推導(dǎo)出外界被測溫度、壓力或應(yīng)力。具 體推導(dǎo)如下：
[0037] 光纖光柵的反射光波長λ B (Bragg wavelength)滿足下面Bragg方程：
[0038] λΒ= 2n effA (2. I)
[0039] 其中，λ B稱為Bragg光纖反射波長。
[0040] 受光纖所受溫度和應(yīng)力環(huán)境的影響，Bragg光纖反射波長λΒ將發(fā)生變化。溫度變 化ΛΤ時(shí)，對公式（2. 1)求偏導(dǎo)變換得到Bragg波長偏移量Λ λ,為
[0041] Λ λΒ= λ Β{α Λ+αη} ΛΤ (2. 2)
[0042] 這里(2Η/及T義是光纖的熱膨脹系數(shù)；％=0/凡」命-/3乃是光纖的熱 光系數(shù)。
[0043] 當(dāng)沿光纖方向施加的作用力改變AF而產(chǎn)生應(yīng)力變化Δ ε時(shí)，Bragg波長的偏移 量Δ 為
[0044] Λ λΒ= λ Β{ρ Λ+ρη} Λ ε (2. 3)
[0045] 這里= 可稱為光纖受力彈性變形系數(shù)；是 光纖的光彈系數(shù)。
[0046] 由此可見，只要準(zhǔn)確測量出Bragg波長的偏移量Δ λΒ，就可以計(jì)算出纖內(nèi)Bragg 光柵所受溫度、應(yīng)變以及它們的變化量，本實(shí)施例僅利用2. 3式即可進(jìn)行肌力的計(jì)算。
[0047] 本實(shí)施例