[发明专利]一种具有仿真脊柱医疗培训模拟人的脊柱运动量测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗教学仪器及医疗器械测试设备，更具体地说，是一种既可用于脊柱伤搬运训练又可用于检测担架、脊柱固定器材固定效果的脊柱运动量的测量方法。

背景技术

脊柱损伤搬运不当极易造成二次损伤，严重的可造成高位截瘫，甚至危及生命。Laerdal公司的护理模型具备灵活的关节，可用于病员的转运训练；Armstrong Medical Industries公司的抢险系列模拟人具有仿真人体尺寸，可摆出各种体位，配重合理，专门针对突发事件中伤者的搬运与解救。国内天津天堰、北京医模等公司也有类似的产品。目前该类产品还仅仅做到了外形、关节活动、配重与人体相似，缺陷在于无法测量搬运过程中“脊柱”的运动，从而无法科学合理地对搬运操作给出评价，用于脊柱伤的搬运训练效果极为有限。

用于汽车碰撞试验的安全假人具备一定的脊柱运动测试能力，如较为通用的Hybrid-III型假人可测量汽车碰撞试验中假人头部三个方向上的加速度、颈部受到的力与力矩、胸部的变形量与加速度、大腿受到的力、膝关节滑动位移等物理量。Hybrid-III的颈部以铝为材料制成多层盘片，中间为橡胶材料，上躯干设计有铝制的肩部、肋骨及不锈钢的脊柱，肋骨具有一定弹性。由于汽车碰撞试验与搬运训练在应用背景上差距较大，关心的问题也不同(汽车碰撞关心颈部、胸部受到的冲击，而搬运训练关心颈、胸、腰椎的弯曲角度及加速度)，同时汽车碰撞假人造价昂贵，不适合用于搬运训练。

另一方面，用于脊柱损伤搬运的担架、固定器材也缺乏科学的检测方法评估其固定、搬运效果。该类产品常规的测试一般是机械强度、材料特性等方面，由于没有合适的测试手段，关系到病员生命安危的固定、搬运效果尚无科学方法给出量化评价。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，设计一种易于实现的仿真脊柱，使其运动特性与人体具有一定得相似性；提供一种成本较低的测量方法，使得该发明能够测量“脊柱”的颈、胸、腰椎弯曲角度与运动加速度，从而为脊柱伤的搬运训练及担架、脊柱固定器材固定效果检测提供手段。

本发明通过下述方案予以实现，具有仿真脊柱医疗培训模拟人的脊柱运动量测量方法包括具有仿真脊柱的模拟人、运动测量与数据传输电路和数据处理终端；

所述具有仿真脊柱的模拟人的仿真脊柱弹簧由颈部弹簧、胸部弹簧和腰部弹簧依次通过弹簧连接件连接组成，

所述运动测量与数据传输电路由颈椎弯曲角度测量传感器、胸椎弯曲角度测量传感器、腰椎弯曲角度测量传感器、3轴加速度传感器、AD采样电路、单片机系统和无线数据传输模块构成；

上述各弯曲角度测量传感器的一端固定于相应弹簧连接件的一端，各弯曲角度测量传感器的旋转轴位于弹簧中径的延长线上，各弯曲角度测量传感器的另一线端固定于相应弹簧连接件的另一端上；

颈椎弯曲角度测量传感器、胸椎弯曲角度测量传感器、腰椎弯曲角度测量传感器和3轴加速度传感器分别与AD采样电路连接，AD采样电路连接单片机系统；

所述数据处理终端通过无线数据传输模块与单片机系统进行数据交换；各弯曲角度测量传感器可测量出弦长L，弦长L与弯曲角度θ之间的数学关系为：

θ·sin-1θ2=360·Cπ·L]]>

其中C为弹簧自由高度；从而可以通过解方程获得各弹簧的弯曲角度θ，实现了弯曲角度θ的间接测量。

本发明运动测量与数据传输电路的各传感器将“脊柱”的弯曲角度、运动加速度转换为电信号，AD采样电路完成模拟量到数字量转换，单片机系统实现数据采集、处理，并将数据通过无线数据传输模块发送给PC机。

本发明颈椎弯曲角度测量传感器、胸椎弯曲角度测量传感器和腰椎弯曲角度测量传感器为拉线式位移传感器或旋转电位计。