[发明专利]踝关节评估装置、设备、系统、方法及存储介质

说明书

本发明提供一种踝关节评估装置、设备、系统、方法及存储介质。装置包括：脚部适配器，用于固定受试者的脚部；驱动装置，具有输出轴，脚部适配器与输出轴连接，驱动装置能够通过驱动输出轴转动来带动脚部适配器转动，当受试者的脚部固定在脚部适配器上时，受试者的外踝骨与输出轴的轴线对齐；信号采集模块，包括位置传感器和力矩传感器，位置传感器用于检测受试者的脚部的角度位置，力矩传感器用于检测受试者的脚部运动对输出轴产生的力矩；处理装置，与信号采集模块可通信地连接，用于接收位置信息以及力矩信息，基于受试者的脚部转动到预设角度范围内时的位置信息和力矩信息计算踝关节刚度。实现对踝关节刚度的自动化定量评估。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体地，涉及一种踝关节评估装置、设备、系统、方法及存储介质。

背景技术

踝关节是人体重要承重关节之一，在运动中起到重要作用。踝扭伤是最常见的运动损伤之一，在关节、韧带损伤中居首位，可引起局部关节疼痛、肿胀，并对各种活动及运动参与者构成重大风险。踝关节的本体感觉是考量踝关节功能的一项重要指标。本体感觉是指肌、腱、关节等运动器官本身在不同状态(运动或静止)时产生的感觉(例如，人在闭眼时能感知身体各部分的位置)，可以理解为深感觉，如位置觉、运动觉和震动觉等。

现有市场踝关节训练仪(等速训练仪、踝关节机器人等)，多为训练系统，对踝关节刚度缺乏定量评估手段。此外，现有踝关节训练设备在测量力矩时，主要通过等速仪器测量，需人工手动校正关节位置，这使得踝关节位置难以准确校正，且费时费力。

发明内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，提供一种踝关节评估装置、设备、系统、方法及存储介质。

根据本发明一个方面，提供一种踝关节评估装置，包括：脚部适配器，脚部适配器用于固定受试者的脚部；驱动装置，驱动装置具有输出轴，脚部适配器与输出轴连接，并且驱动装置能够通过驱动输出轴转动来带动脚部适配器转动，其中，当受试者的脚部固定在脚部适配器上时，受试者的外踝骨与输出轴的轴线对齐；信号采集模块，信号采集模块包括位置传感器和力矩传感器，位置传感器固定在脚部适配器上，用于检测受试者的脚部的角度位置以获得位置信息，力矩传感器与输出轴同心地设置在输出轴上，用于检测受试者的脚部运动对输出轴产生的力矩以获得力矩信息；处理装置，处理装置与信号采集模块可通信地连接，处理装置用于接收信号采集模块发送的位置信息以及力矩信息，并基于受试者的脚部转动到预设角度范围内时的位置信息和力矩信息计算受试者的踝关节刚度。

示例性地，位置信息包括与在第二数目的第二测试周期内分别采集到的第二数目的角度位置集合相关的信息，力矩信息包括与在第二数目的第二测试周期内分别采集到的第二数目的力矩集合相关的信息，第二数目的角度位置集合中的任意两个角度位置集合的角度位置一致，其中，驱动装置具体用于：在第二数目的第二测试周期中的任一第二测试周期内，驱动输出轴转动以带动受试者的脚部从第一角度位置转动到第二角度位置；处理装置具体用于：对于第二数目的第二测试周期中的任一第二测试周期，从对应的力矩集合中选取与至少一个预设角度范围分别对应的至少一组力矩，其中，至少一个预设角度范围落入与该第二测试周期相对应的角度位置集合所覆盖的角度范围内；对于至少一个预设角度范围内的每个预设角度范围，基于该预设角度范围以及对应的一组力矩计算力矩与角度之间的斜率关系，以获得该预设角度范围内的踝关节刚度；对于至少一个预设角度范围内的每个预设角度范围，基于针对第二数目的第二测试周期分别计算获得的该预设角度范围内的踝关节刚度，计算该预设角度范围内的平均踝关节刚度。

示例性地，第一角度位置和第二角度位置之一是受试者的跖屈末端位置，另一个是受试者的背伸末端位置。

示例性地，至少一个预设角度范围包括跖屈末端范围、背伸末端范围和跖屈20°范围中的一个或多个，跖屈末端范围包含跖屈末端位置，背伸末端范围包含背伸末端位置，跖屈20°范围包含跖屈20°位置，跖屈末端范围、背伸末端范围和跖屈20°范围中的一个或多个各自所覆盖的角度范围的大小等于预设角度。

示例性地，预设角度为5°。