一種髖關(guān)節(jié)支具系統(tǒng)及控制方法
【專利說(shuō)明】一種髖關(guān)節(jié)支具系統(tǒng)及控制方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種髖關(guān)節(jié)支具系統(tǒng)及控制方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]髖關(guān)節(jié)疾病是人類發(fā)病率較高的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)疾病之一，其中包括小兒先天性髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良、成人的骨關(guān)節(jié)炎和各種原因造成的股骨頭壞死，是一種嚴(yán)重影響人類健康極易導(dǎo)致肢體殘疾的主要疾病之一。此病疾病的治療多根據(jù)不同的關(guān)節(jié)疾病原因采用不同的治療方法，如小兒先天性髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良多采用吊帶和石膏支具固定和手術(shù);成人的骨關(guān)節(jié)炎和股骨頭壞死也多采用鉆孔減壓和人工關(guān)節(jié)置換手術(shù)的方法治療；以上各種治療方式，限制了髖關(guān)節(jié)的活動(dòng)，導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)活動(dòng)無(wú)規(guī)律性，同時(shí)要保持長(zhǎng)期臥床，給人行動(dòng)帶來(lái)不便;因此往往在治療疾病的同時(shí)導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)僵硬、股骨頭缺血性壞死等多種關(guān)節(jié)并發(fā)癥，極大地影響了患者的康復(fù)。這類已有的治療方式時(shí)長(zhǎng)大約一年，如此長(zhǎng)的時(shí)間給患者帶來(lái)痛苦，也給患者家庭帶來(lái)較大負(fù)擔(dān)。
[0005]現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)和醫(yī)學(xué)臨床實(shí)踐均已證明，關(guān)節(jié)的被動(dòng)活動(dòng)可以提供有效的應(yīng)力刺激使關(guān)節(jié)和周圍結(jié)構(gòu)的組織重建，加快組織修復(fù)的生物進(jìn)程。但是，迄今為止，在對(duì)于髖關(guān)節(jié)這一類疾病的治療上，還沒有相關(guān)的器械能夠用來(lái)對(duì)這一研究結(jié)果進(jìn)行應(yīng)用。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種髖關(guān)節(jié)支具系統(tǒng)及控制方法，該髖關(guān)節(jié)支具系統(tǒng)及控制方法能解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足。該髖關(guān)節(jié)支具系統(tǒng)有效地將髖關(guān)節(jié)固定在需要的治療位置上，并設(shè)置連接結(jié)構(gòu)配合動(dòng)作執(zhí)行器對(duì)髖關(guān)節(jié)做被動(dòng)內(nèi)收和/或外展和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，保證了使髖關(guān)節(jié)的動(dòng)作穩(wěn)定可靠，促進(jìn)組織重建，加快組織修復(fù)，縮短治療時(shí)間，避免因長(zhǎng)期病患造成的關(guān)節(jié)并發(fā)癥的發(fā)病。該髖關(guān)節(jié)支具系統(tǒng)的控制方法通過(guò)在控制模塊中預(yù)設(shè)和調(diào)整參數(shù)，使髖關(guān)節(jié)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)更加智能化和規(guī)律化，提高了本發(fā)明在使用過(guò)程中的可靠性和安全性。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種髖關(guān)節(jié)支具系統(tǒng)，包括固定座、下肢支具、連接所述固定座與所述下肢支具的動(dòng)作執(zhí)行器、連接所述固定座與所述下肢支具并限制下肢支具運(yùn)動(dòng)范圍的連接結(jié)構(gòu)以及用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制的控制裝置。
[0009]所述連接結(jié)構(gòu)包括連接在所述固定座下端的支架一和連接在所述下肢支具的一端的支架二，所述支架一與所述支架二活動(dòng)連接。
[0010]所述動(dòng)作執(zhí)行器的兩端分別與所述固定座和所述下肢支具鉸接;所述固定座的側(cè)部設(shè)置有支座一，所述下肢支具的彎曲部以上的位置設(shè)有支座二;所述動(dòng)作執(zhí)行器的一端通過(guò)所述支座一與固定座鉸接，所述動(dòng)作執(zhí)行器的另一端通過(guò)所述支座二與下肢支具鉸接。
[0011]所述下肢支具和所述動(dòng)作執(zhí)行器對(duì)應(yīng)為單側(cè)設(shè)置或雙側(cè)設(shè)置，每一側(cè)的動(dòng)作執(zhí)行器可設(shè)置至少一個(gè);所述固定座與人體軀干的形狀相適應(yīng)，所述下肢支具的彎曲角度與人體下肢尺寸及關(guān)節(jié)彎曲角度相適應(yīng)。
[0012]所述控制裝置包括:用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操作控制、運(yùn)動(dòng)信息參數(shù)獲取和運(yùn)動(dòng)信息參數(shù)處理的控制模塊，所述控制模塊包括計(jì)算機(jī)、時(shí)間伺服器和控制電路;所述計(jì)算機(jī)與所述時(shí)間伺服器交互式連接，所述控制電路的輸出端分別與所述計(jì)算機(jī)的輸入端和所述時(shí)間伺服器的輸入端相連接;所述計(jì)算機(jī)用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)操作控制、獲取和處理運(yùn)動(dòng)信息參數(shù)，所述時(shí)間伺服器用于預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間及處理預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間參數(shù)；
用于監(jiān)測(cè)所述動(dòng)作執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)信息參數(shù)的監(jiān)測(cè)模塊，所述監(jiān)測(cè)模塊與所述控制模塊交互式連接；
用于在所述控制模塊控制下驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)作執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊，所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊，其輸入端與所述控制模塊的輸出端相連，其輸出端與所述動(dòng)作執(zhí)行器的輸入端相連；所述控制模塊，首先根據(jù)預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)控制動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行器帶動(dòng)下肢支具運(yùn)動(dòng)，同時(shí)控制監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)動(dòng)作執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)信息參數(shù)，其次根據(jù)監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)到的運(yùn)動(dòng)信息參數(shù)獲取髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)信息，最后根據(jù)所述獲取的運(yùn)動(dòng)信息控制動(dòng)作執(zhí)行器連續(xù)運(yùn)動(dòng)；
所述運(yùn)動(dòng)信息參數(shù)包括所述動(dòng)作執(zhí)行器推拉運(yùn)動(dòng)的壓力參數(shù)和動(dòng)作執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角度參數(shù)。
[0013]所述監(jiān)測(cè)模塊包括:位于動(dòng)作執(zhí)行器上且用于獲取動(dòng)作執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)信息參數(shù)的壓力傳感器和角度傳感器，所述監(jiān)測(cè)模塊還包括用于發(fā)出警報(bào)的報(bào)警器。
[0014]所述預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括頻率、角度和時(shí)間；所述運(yùn)動(dòng)信息包括髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)頻率、運(yùn)動(dòng)角度以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
[0015]一種髖關(guān)節(jié)支具系統(tǒng)的控制方法，該方法包括以下步驟:
(1)將所述固定座和所述下肢支具分別固定在人體軀干部和下肢部位；
(2)在控制模塊中預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，控制模塊控制動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，控制模塊獲取動(dòng)作執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)信息參數(shù)，根據(jù)獲取的運(yùn)動(dòng)信息參數(shù)，獲取髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)信息；
(3)控制模塊根據(jù)獲取的運(yùn)動(dòng)信息控制動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行器進(jìn)行連續(xù)的推拉和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);時(shí)間伺服器根據(jù)預(yù)設(shè)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間參數(shù)反饋時(shí)間周期至控制模塊，控制模塊控制動(dòng)作執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)的周期；
(4)控制模塊根據(jù)獲取的動(dòng)作執(zhí)行器連續(xù)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)信息參數(shù)獲取髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)信息，當(dāng)控制模塊獲取的運(yùn)動(dòng)信息達(dá)到預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)時(shí)，或控制模塊根據(jù)獲取的運(yùn)動(dòng)信息參數(shù)獲取的髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)信息在預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)范圍以外時(shí)，控制模塊控制動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊停止驅(qū)動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)，手動(dòng)將人體恢復(fù)到自然肢體狀態(tài)。
[0016]所述步驟(2)的具體步驟為:在控制模塊中預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，控制模塊控制動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)，動(dòng)作執(zhí)行器帶動(dòng)下肢支具運(yùn)動(dòng)時(shí)，支架二跟隨下肢支具以支架二與支架一的連接部為轉(zhuǎn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，下肢支具運(yùn)動(dòng)后進(jìn)而帶動(dòng)髖關(guān)節(jié)做被動(dòng)前屈和/或內(nèi)收和/或外展和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，控制模塊控制監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)動(dòng)作執(zhí)行器的推拉運(yùn)動(dòng)的壓力參數(shù)和動(dòng)作執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角度參數(shù)，然后控制模塊根據(jù)監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)到的動(dòng)作執(zhí)行器的推拉運(yùn)動(dòng)的壓力參數(shù)和動(dòng)作執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角度參數(shù)獲取髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)信息；
所述壓力參數(shù)和角度參數(shù)分別通過(guò)監(jiān)測(cè)模塊中的壓力傳感器和角度傳感器獲取。
[0017]所述步驟(4)的具體步驟為:當(dāng)監(jiān)測(cè)模塊將監(jiān)測(cè)到的動(dòng)作執(zhí)行器連續(xù)的推拉運(yùn)動(dòng)的壓力參數(shù)和動(dòng)作執(zhí)行器連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角度參數(shù)反饋至控制模塊中時(shí)，且控制模塊根據(jù)反饋的動(dòng)作執(zhí)行器的推拉運(yùn)動(dòng)的壓力參數(shù)和動(dòng)作執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角度參數(shù)獲取髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)信息，當(dāng)控制模塊獲取的運(yùn)動(dòng)信息達(dá)到預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)時(shí)，控制模塊控制監(jiān)測(cè)模塊啟動(dòng)報(bào)警器，發(fā)出警報(bào);或控制模塊根據(jù)反饋的動(dòng)作執(zhí)行器的推拉運(yùn)動(dòng)的壓力參數(shù)和動(dòng)作執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角度參數(shù)獲取的髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)信息在預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)范圍以外時(shí)，控制模塊控制監(jiān)測(cè)模塊啟動(dòng)報(bào)警器，發(fā)出警報(bào)；同時(shí)，控制模塊控制動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊停止驅(qū)動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)，手動(dòng)將人體恢復(fù)到自然肢體狀態(tài)；
所述壓力參數(shù)和角度參數(shù)分別通過(guò)監(jiān)測(cè)模塊中的壓力傳感器和角度傳感器獲取。
[0018]由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過(guò)動(dòng)作執(zhí)行器帶動(dòng)下肢支具做運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)髖關(guān)節(jié)做被動(dòng)的活動(dòng)，能夠產(chǎn)生有效的應(yīng)力刺激使關(guān)節(jié)和周圍結(jié)構(gòu)的組織重建，不但加快組織重建的生物進(jìn)程，而且預(yù)防治療髖關(guān)節(jié)疾病的并發(fā)癥的發(fā)生，使患者不論在清醒狀態(tài)下和睡眠休息的時(shí)候都能獲得有效的關(guān)節(jié)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而有效提高治療效果、縮短治療時(shí)間；另一方面，有效避免了因長(zhǎng)期不動(dòng)作所帶來(lái)的關(guān)節(jié)僵硬、肌肉萎縮、骨質(zhì)疏松等關(guān)節(jié)固定綜合癥。本發(fā)明還通過(guò)控制裝置控制動(dòng)作執(zhí)行器帶動(dòng)下肢支具運(yùn)動(dòng)，不僅能讓髖關(guān)節(jié)的被動(dòng)活動(dòng)更加有規(guī)律，還讓髖關(guān)節(jié)疾病的治療過(guò)程更加便捷有效；同時(shí)，本發(fā)明的下肢支具運(yùn)動(dòng)時(shí)通過(guò)支架一和支架二的連接來(lái)限制下肢支具的活動(dòng)范圍，不僅使髖關(guān)節(jié)能在動(dòng)作執(zhí)行器和下肢支具的帶動(dòng)下做多種被動(dòng)運(yùn)動(dòng)，還提高了髖關(guān)節(jié)被動(dòng)活動(dòng)的穩(wěn)定性和可靠性。本發(fā)明的髖關(guān)節(jié)支具系統(tǒng)的控制方法首先通過(guò)在控制模塊中預(yù)設(shè)和調(diào)整運(yùn)動(dòng)參數(shù)，然后在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行器連續(xù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)髖關(guān)節(jié)有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，使髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)更加智能化和規(guī)律化，提高了本發(fā)明在使用過(guò)程中的可靠性和安全性。
[0019]
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一