脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]脊柱生物力學(xué)研究是脊柱內(nèi)固定、脊柱外固定支具以及脊柱運(yùn)動(dòng)康復(fù)等的理論基礎(chǔ)。當(dāng)前的脊柱生物力學(xué)研究主要采用三維有限元模型和尸體模型，這兩種模型上所得到的相關(guān)數(shù)據(jù)并不能夠完全擬合活體脊柱的生物力學(xué)反應(yīng)。在體生物力學(xué)研究，能夠?qū)崟r(shí)得出機(jī)體對(duì)脊柱荷載的反應(yīng)。當(dāng)前隨著SpineScan及Spinemouse (兩者都是脊柱測(cè)量的方法，脊柱掃描技術(shù))的發(fā)展應(yīng)用，在體實(shí)時(shí)測(cè)量全脊柱矢狀面和冠狀面的曲線以及相鄰兩個(gè)椎體的矢狀面相對(duì)夾角已經(jīng)非常精確，然而該技術(shù)只能被動(dòng)的單次測(cè)量相關(guān)脊柱參數(shù)，不能精確研究不同應(yīng)力作用下的脊柱參數(shù)變化。
[0003]中國(guó)專利“脊柱三維動(dòng)態(tài)測(cè)量分析系統(tǒng)及方法”(CN102018527)利用多臺(tái)不同方位的X光機(jī)對(duì)脊柱進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)測(cè)量，然后在計(jì)算機(jī)輔助下得到脊柱的參數(shù)；“脊柱生物力學(xué)模擬測(cè)試儀”，雖然不用X光，但是其使用類似于材料試驗(yàn)機(jī)的裝置對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行模擬測(cè)試，來(lái)研究脊柱的生物力學(xué)。這兩種方法，都不能對(duì)活體的人進(jìn)行在體脊柱生物力學(xué)測(cè)試和研究。
[0004]目前，李明等的中國(guó)專利“一種脊柱側(cè)凸?fàn)恳茐捍病?CN101606871)，該發(fā)明專利旨在通過(guò)牽引和推壓來(lái)評(píng)估脊柱側(cè)凸柔韌性，該專利的缺陷在于無(wú)法準(zhǔn)確得出加載應(yīng)力的大小，同時(shí)結(jié)果也只是定性的，無(wú)法利用該裝置進(jìn)行定量的脊柱生物力學(xué)研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為解決上述問(wèn)題而提出的，提供了一種脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置，用于對(duì)人體脊柱進(jìn)行在體生物力學(xué)測(cè)量研究，其特征在于包括:
[0006]應(yīng)力加載部，用于對(duì)人體脊柱施加不同方向的應(yīng)力負(fù)荷；作用力測(cè)量部，位于應(yīng)力加載部的下方，用于承載受試者并測(cè)量作用于受試者上的作用力；脊柱形態(tài)測(cè)量部，可移動(dòng)的設(shè)置在受試者脊背后，用于測(cè)量受試者的脊柱形態(tài)；以及數(shù)據(jù)處理部，用于接收作用力測(cè)量部、脊柱形態(tài)測(cè)量部采集到的信號(hào)并進(jìn)行分析處理；
[0007]其中，應(yīng)力加載部包括豎直方向應(yīng)力加載單元和水平方向應(yīng)力加載單元，豎直方向應(yīng)力加載單元用于對(duì)受試者進(jìn)行豎直方向的拉伸或下壓，水平方向應(yīng)力加載單元作用于受試者的軀體用于使受試者的脊柱產(chǎn)生一定的扭曲。
[0008]本發(fā)明提供的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置，還具有這樣的特征，其特征在于其中，豎直方向應(yīng)力加載單元包括:至少一根立柱，固定設(shè)置在受試者的一側(cè)；橫梁，設(shè)置于立柱頂端；滑輪組，包括至少兩個(gè)滑輪以及穿過(guò)滑輪的繩索，一個(gè)滑輪設(shè)置在橫梁上靠近立柱的一端，另一個(gè)滑輪設(shè)置在橫梁上同受試者相對(duì)應(yīng)的位置處；以及應(yīng)力加載件，包括頌下?tīng)恳龓Ш鸵赶聽(tīng)恳龓б约皠傂约虞d框架，頌下?tīng)恳龓自谑茉囌叩捻炏掠糜趯?duì)頸椎施加向上的拉拽力，腋下?tīng)恳龓自谑茉囌叩囊赶掠糜趯?duì)腰椎施加向上的拉拽力，剛性加載框架的下端和受試者的雙肩接觸，用來(lái)對(duì)脊柱施加向下的壓力。
[0009]本發(fā)明提供的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置，還具有這樣的特征，其特征在于:其中，立柱根數(shù)為兩根，橫梁根數(shù)為一根，橫梁同兩根立柱的頂端連接。
[0010]本發(fā)明提供的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置，還具有這樣的特征，其特征在于:其中，剛性加載框架整體呈矩形，下方同受試者雙肩相接觸的邊呈貼合人體雙肩的弧形。
[0011]本發(fā)明提供的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置，還具有這樣的特征，其特征在于:其中，橫梁上設(shè)置有兩個(gè)通孔，用于剛性加載框架的兩個(gè)側(cè)邊穿過(guò)。
[0012]本發(fā)明提供的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置，還具有這樣的特征，其特征在于:其中，水平方向應(yīng)力加載單元包括至少一個(gè)水平設(shè)置的推擠件，推擠件一端穿過(guò)立柱，另一端和受試者上軀體相接觸。
[0013]本發(fā)明提供的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置，還具有這樣的特征，其特征在于:其中，推擠件的個(gè)數(shù)為三個(gè)，其中兩個(gè)設(shè)置于受試者的一側(cè)，第三個(gè)設(shè)置于另一側(cè)，和兩個(gè)推擠件中間的位置相對(duì)應(yīng)。
[0014]本發(fā)明提供的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置，還具有這樣的特征，其特征在于:其中，立柱包括固定設(shè)置的立柱下部和立柱上部，立柱下部設(shè)置有多個(gè)不同高度的孔，立柱上部有至少一個(gè)孔，立柱上部同立柱下部不同高度的孔相對(duì)應(yīng)后插銷穿過(guò)固定，用于上下活動(dòng)來(lái)改變立柱高度。
[0015]本發(fā)明提供的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置，還具有這樣的特征，其特征在于:其中，脊柱形態(tài)測(cè)量部測(cè)量的脊柱參數(shù)包括全脊柱矢狀面、冠狀面曲度、椎體間相對(duì)夾角。
[0016]發(fā)明作用與效果
[0017]本發(fā)明提供的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置，包括應(yīng)力加載部、作用力測(cè)量部、脊柱形態(tài)測(cè)量部和用于接收作用力測(cè)量部、脊柱形態(tài)測(cè)量部采集到的信號(hào)并進(jìn)行分析處理的數(shù)據(jù)處理部，四個(gè)部分的組合使得:
[0018]首先，其中應(yīng)力加載部包括豎直方向應(yīng)力加載單元和水平方向應(yīng)力加載單元，可以對(duì)人體脊柱進(jìn)行拉伸壓縮和扭曲應(yīng)力試驗(yàn)，更符合實(shí)際脊柱的受力情況；
[0019]其次，作用力測(cè)量部能夠?qū)崟r(shí)記錄受試者對(duì)地面及左右推擠作用力的變化，從而間接得出軀體(脊柱)的應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力的定量控制和測(cè)量；
[0020]再次，脊柱形態(tài)測(cè)量部能夠測(cè)量脊柱在不同負(fù)荷下的生理曲度變化，相鄰椎體的夾角的變化等脊柱參數(shù)，較其他方式直接和安全，對(duì)人體傷害小，而且測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理部進(jìn)行處理；
[0021]因此，本發(fā)明特別適用于脊柱畸形患者冠狀面柔韌性評(píng)估；老年患者矢狀面序列的研究；各種人群的脊柱生物力學(xué)特性等各個(gè)研究和臨床治療領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置實(shí)施例1進(jìn)行脊柱頌下?tīng)恳鞎r(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置實(shí)施例1進(jìn)行脊柱腋下?tīng)恳鞎r(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置實(shí)施例1進(jìn)行剛性加載框架下壓時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置實(shí)施例2進(jìn)行脊柱頌下下?tīng)恳鞎r(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的團(tuán)體心理訓(xùn)練器械作具體闡述。
[0027]實(shí)施例1
[0028]圖1為實(shí)施例1的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置進(jìn)行脊柱頌下?tīng)恳鞎r(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0029]圖2為實(shí)施例1的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置進(jìn)行脊柱腋下?tīng)恳鞎r(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0030]圖3為實(shí)施例1的脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置進(jìn)行剛性加載框架下壓時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0031]對(duì)圖2，3，4中與圖1相同的部分不在做說(shuō)明。
[0032]如圖1，2，3所示，脊柱在體生物力學(xué)測(cè)量裝置100包括應(yīng)力加載部10，作用力測(cè)量部20，位于應(yīng)力加載部10的下方，脊柱形態(tài)測(cè)量部30，可移動(dòng)的設(shè)置在受試者脊背后以及數(shù)據(jù)處理部40，同作用力測(cè)量部20、脊柱形態(tài)測(cè)量部30通過(guò)有線或無(wú)線傳輸而相連。
[0033]其中，應(yīng)力加載部10包括豎直方向應(yīng)力加載單元11和水平方向應(yīng)力加載單元12 ；
[0034]豎直方向應(yīng)力加載單元11包括:兩根立柱111，固定設(shè)置在受試者的兩側(cè)，一根橫梁112，設(shè)置于立柱111頂端，還有滑輪組113和用于牽引受試者的應(yīng)力加載件114 ;
[0035]應(yīng)力加載件114包括頌下?tīng)恳龓?141和腋下?tīng)恳龓?142以及剛性加載框架1143，頌下?tīng)恳龓?141為一布制的多個(gè)圈套疊合而成，套在受試者的頌下用于對(duì)頸椎施加向上的拉拽力(如圖1所示)，腋下?tīng)恳龓?142也是布制的多個(gè)圈套疊合而成，套在受試者的腋下用于對(duì)腰椎施加向上的拉拽力(如圖2所示)，剛性加載框架1143的下端和受試者的雙肩接觸，用來(lái)對(duì)脊柱施加向下的壓力(如圖3所示)，剛性加載框架1143整體呈矩形，其上方的水平桿可以拆卸下來(lái)，下方同受試者雙肩相接觸的邊呈貼合人體雙肩的弧形；
[0036]其中，滑輪組113包括三個(gè)滑輪1131以及穿過(guò)滑輪的繩索1132，兩個(gè)滑輪設(shè)置分別在橫梁112上靠近立柱111的一端，另一個(gè)滑輪設(shè)置在橫梁112上同受試者相對(duì)應(yīng)的位置處，而繩索1132 —頭與頌下?tīng)恳龓?141 (如圖1所示)和腋下?tīng)恳龓?142 (如圖2所示)或與地面固定(如圖3所示)，而另一自由端通過(guò)砝碼重力或人手的拉力來(lái)提供對(duì)受試者的向上牽引力或向下的壓力作為外部的應(yīng)力加載；
[0037]其中兩根立柱111、橫梁112構(gòu)成一個(gè)門形結(jié)構(gòu)；
[0038]橫梁112，為一個(gè)桿狀件，其同立柱連接處附近的兩端和對(duì)應(yīng)受試者的中間位置設(shè)置有用于安裝滑輪的安裝結(jié)構(gòu)，而在中間位置處(橫梁和立柱組成的門形中軸線位置)設(shè)置有兩個(gè)通孔1121，這兩個(gè)孔用于穿過(guò)應(yīng)力加載件114的兩個(gè)豎直邊桿；
[0039]為了適應(yīng)受試者的身高，立柱111由兩部分構(gòu)成，包括固定設(shè)置的立柱下部1111和立柱上部1112，立柱下部1112設(shè)置有5-8個(gè)不同高度的孔，立柱上部111有三個(gè)孔，立柱上部1111同立柱下部1112不同高度的孔相對(duì)應(yīng)至合適的高度后，插銷(也可以是螺栓或其他桿狀構(gòu)件)穿過(guò)固定，用于上下調(diào)節(jié)來(lái)改變立柱111的整體高度；
[0040]水平方向應(yīng)力加載單元12包括三根推擠件121，推擠件121如圖1，2，3所示，分別設(shè)置在立柱111上，穿過(guò)立柱111上的安裝結(jié)構(gòu)(通孔或側(cè)邊焊接一小段金屬管)，其中兩個(gè)設(shè)置于受試者的一側(cè)，第三個(gè)設(shè)置于另一側(cè)，和另外兩個(gè)推擠件中間的位置相對(duì)應(yīng)。
[0041]作用力測(cè)量部20，位于應(yīng)力加載部10的下方，用于承載受試者并測(cè)量作用于受試者上的作用力，為一個(gè)多方向的作用力傳感器，其可以檢測(cè)豎直方向的壓力和水平方向受試