[发明专利]一种关节生物力学测量评估装置及其方法

说明书

本发明公开了一种关节生物力学测量评估装置及其方法，包括：第一角度传感器，设置在被测关节的活动部分上，被配置为实时采集被测关节活动部分的角度信息；第二角度传感器，设置在被测关节的固定部分上，被配置为实时采集被测关节固定部分的角度信息；压力传感器，被配置为在操作者推动被测关节的活动部分运动时实时采集操作者施加的力信息；数据采集器，包括主控模块和通信模块，主控模块与第一、第二角度传感器以及压力传感器连接，主控模块被配置为将第一、第二角度传感器传来的角度信息转化为与压力传感器传来的力信息对应的关节活动角度信息；通信模块与主控模块连接，被配置为将主控模块处理得到的关节活动角度信息和力信息传输给上位机。

技术领域

本发明涉及一种测量评估装置，特别涉及一种关节生物力学测量评估装置及其方法。

背景技术

目前，医生在对病患进行肢体弯曲角度(即关节的活动角度)检测时，主要还是使用传统的测量工具，如传统测量用具尺子、量角器等；对于病患肌肉力量(即关节活动时肌肉的对抗力)的检测，只能靠医生个人感觉来衡量，即医生根据个人经验施加力，使关节活动至相应的角度，这对于医生的个人经验依赖较大，大大增加医生检查工作的复杂程度和工作量，不能很准确地把握病患的确切情况，降低医生的工作效率。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种方便、快捷的关节生物力学测量评估装置及其方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种关节生物力学测量评估装置，包括：第一角度传感器，设置在被测关节的活动部分上，被配置为实时采集被测关节活动部分的角度信息；

第二角度传感器，设置在被测关节的固定部分上，被配置为实时采集被测关节固定部分的角度信息；

压力传感器，被配置为在操作者推动被测关节的活动部分运动时实时采集操作者施加的力信息；

数据采集器，包括主控模块和通信模块，所述主控模块与所述第一角度传感器、第二角度传感器以及压力传感器连接，所述主控模块被配置为将所述第一角度传感器、第二角度传感器传来的角度信息转化为与所述压力传感器传来的力信息对应的关节活动角度信息；所述通信模块与所述主控模块连接，被配置为将所述主控模块处理得到的关节活动角度信息和力信息传输给上位机，并在所述上位机进行显示。

在一些实施例中，主控模块采用下述公式计算关节活动角度，

M＝M_roll*M_pitch*M_yaw

L＝(M₂₁ M₂₂ M₂₃)

θ＝arccos(L₁*L₂)

式中，yaw、pitch、roll分别表示第一角度传感器或第二角度传感器输出的欧拉角；M_roll、M_pitch、M_yaw分别表示第一或第二角度传感器在地面参考系下存在的三个旋转矩阵；M表示第一或第二角度传感器的姿态矩阵；L表示沿第一或第二角度传感器所依附的被测关节部分轴向的单位向量；M₂₁、M₂₂、M₂₃表示姿态矩阵的第二行的第一列、第二列和第三列对应的元素；θ表示关节的活动角度；L₁和L₂分别为第一角度传感器所依附的被测关节活动部分的轴向单位向量和第二角度传感器所依附的被测关节固定部分的轴向单位向量。