一種髖關(guān)節(jié)支具系統(tǒng)及控制方法
【專利說明】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)病率較高的運動系統(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，導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)活動無規(guī)律性，同時要保持長期臥床，給人行動帶來不便;因此往往在治療疾病的同時導(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長大約一年，如此長的時間給患者帶來痛苦，也給患者家庭帶來較大負擔(dān)。
[0005]現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)和醫(yī)學(xué)臨床實踐均已證明，關(guān)節(jié)的被動活動可以提供有效的應(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)的生物進程。但是，迄今為止，在對于髖關(guān)節(jié)這一類疾病的治療上，還沒有相關(guān)的器械能夠用來對這一研究結(jié)果進行應(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)配合動作執(zhí)行器對髖關(guān)節(jié)做被動內(nèi)收和/或外展和/或旋轉(zhuǎn)運動，保證了使髖關(guān)節(jié)的動作穩(wěn)定可靠，促進組織重建，加快組織修復(fù)，縮短治療時間，避免因長期病患造成的關(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)被動運動時更加智能化和規(guī)律化，提高了本發(fā)明在使用過程中的可靠性和安全性。
[0008]為實現(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動范圍的連接結(jié)構(gòu)以及用于對整個系統(tǒng)進行控制的控制裝置。
[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連接。
[0010]所述動作執(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;所述動作執(zhí)行器的一端通過所述支座一與固定座鉸接，所述動作執(zhí)行器的另一端通過所述支座二與下肢支具鉸接。
[0011]所述下肢支具和所述動作執(zhí)行器對應(yīng)為單側(cè)設(shè)置或雙側(cè)設(shè)置，每一側(cè)的動作執(zhí)行器可設(shè)置至少一個;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:用于對整個系統(tǒng)進行操作控制、運動信息參數(shù)獲取和運動信息參數(shù)處理的控制模塊，所述控制模塊包括計算機、時間伺服器和控制電路;所述計算機與所述時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算機的輸入端和所述時間伺服器的輸入端相連接;所述計算機用于對整個系統(tǒng)操作控制、獲取和處理運動信息參數(shù)，所述時間伺服器用于預(yù)設(shè)運動時間及處理預(yù)設(shè)運動時間參數(shù)；
用于監(jiān)測所述動作執(zhí)行器的運動信息參數(shù)的監(jiān)測模塊，所述監(jiān)測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)動所述動作執(zhí)行器運動的動力驅(qū)動模塊，所述動力驅(qū)動模塊，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)運動參數(shù)控制動力驅(qū)動模塊驅(qū)動動作執(zhí)行器帶動下肢支具運動，同時控制監(jiān)測模塊監(jiān)測動作執(zhí)行器的運動信息參數(shù)，其次根據(jù)監(jiān)測模塊監(jiān)測到的運動信息參數(shù)獲取髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運動信息，最后根據(jù)所述獲取的運動信息控制動作執(zhí)行器連續(xù)運動；
所述運動信息參數(shù)包括所述動作執(zhí)行器推拉運動的壓力參數(shù)和動作執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)運動的角度參數(shù)。
[0013]所述監(jiān)測模塊包括:位于動作執(zhí)行器上且用于獲取動作執(zhí)行器運動信息參數(shù)的壓力傳感器和角度傳感器，所述監(jiān)測模塊還包括用于發(fā)出警報的報警器。
[0014]所述預(yù)設(shè)運動參數(shù)包括頻率、角度和時間；所述運動信息包括髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運動頻率、運動角度以及運動時間。
[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)運動參數(shù)，控制模塊控制動力驅(qū)動模塊驅(qū)動動作執(zhí)行器運動；同時，控制模塊獲取動作執(zhí)行器的運動信息參數(shù)，根據(jù)獲取的運動信息參數(shù)，獲取髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運動信息；
(3)控制模塊根據(jù)獲取的運動信息控制動力驅(qū)動模塊驅(qū)動動作執(zhí)行器進行連續(xù)的推拉和/或旋轉(zhuǎn)運動;時間伺服器根據(jù)預(yù)設(shè)的運動時間參數(shù)反饋時間周期至控制模塊，控制模塊控制動作執(zhí)行器運動的周期；
(4)控制模塊根據(jù)獲取的動作執(zhí)行器連續(xù)運動的運動信息參數(shù)獲取髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運動信息，當控制模塊獲取的運動信息達到預(yù)設(shè)運動參數(shù)時，或控制模塊根據(jù)獲取的運動信息參數(shù)獲取的髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運動信息在預(yù)設(shè)運動參數(shù)范圍以外時，控制模塊控制動力驅(qū)動模塊停止驅(qū)動動作執(zhí)行器運動，手動將人體恢復(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)運動參數(shù)，控制模塊控制動力驅(qū)動模塊驅(qū)動動作執(zhí)行器運動，動作執(zhí)行器帶動下肢支具運動時，支架二跟隨下肢支具以支架二與支架一的連接部為轉(zhuǎn)動軸運動，下肢支具運動后進而帶動髖關(guān)節(jié)做被動前屈和/或內(nèi)收和/或外展和/或旋轉(zhuǎn)運動；同時，控制模塊控制監(jiān)測模塊監(jiān)測動作執(zhí)行器的推拉運動的壓力參數(shù)和動作執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)運動的角度參數(shù)，然后控制模塊根據(jù)監(jiān)測模塊監(jiān)測到的動作執(zhí)行器的推拉運動的壓力參數(shù)和動作執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)運動的角度參數(shù)獲取髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運動信息；
所述壓力參數(shù)和角度參數(shù)分別通過監(jiān)測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:當監(jiān)測模塊將監(jiān)測到的動作執(zhí)行器連續(xù)的推拉運動的壓力參數(shù)和動作執(zhí)行器連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動的角度參數(shù)反饋至控制模塊中時，且控制模塊根據(jù)反饋的動作執(zhí)行器的推拉運動的壓力參數(shù)和動作執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)運動的角度參數(shù)獲取髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運動信息，當控制模塊獲取的運動信息達到預(yù)設(shè)運動參數(shù)時，控制模塊控制監(jiān)測模塊啟動報警器，發(fā)出警報;或控制模塊根據(jù)反饋的動作執(zhí)行器的推拉運動的壓力參數(shù)和動作執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)運動的角度參數(shù)獲取的髖關(guān)節(jié)和下肢關(guān)節(jié)的運動信息在預(yù)設(shè)運動參數(shù)范圍以外時，控制模塊控制監(jiān)測模塊啟動報警器，發(fā)出警報；同時，控制模塊控制動力驅(qū)動模塊停止驅(qū)動動作執(zhí)行器運動，手動將人體恢復(fù)到自然肢體狀態(tài)；
所述壓力參數(shù)和角度參數(shù)分別通過監(jiān)測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)明通過動作執(zhí)行器帶動下肢支具做運動，進而帶動髖關(guān)節(jié)做被動的活動，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)下和睡眠休息的時候都能獲得有效的關(guān)節(jié)被動運動，進而有效提高治療效果、縮短治療時間；另一方面，有效避免了因長期不動作所帶來的關(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)明還通過控制裝置控制動作執(zhí)行器帶動下肢支具運動，不僅能讓髖關(guān)節(jié)的被動活動更加有規(guī)律，還讓髖關(guān)節(jié)疾病的治療過程更加便捷有效；同時，本發(fā)明的下肢支具運動時通過支架一和支架二的連接來限制下肢支具的活動范圍，不僅使髖關(guān)節(jié)能在動作執(zhí)行器和下肢支具的帶動下做多種被動運動，還提高了髖關(guān)節(jié)被動活動的穩(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在控制模塊中預(yù)設(shè)和調(diào)整運動參數(shù)，然后在動力驅(qū)動模塊的驅(qū)動下帶動動作執(zhí)行器連續(xù)運動，進而帶動髖關(guān)節(jié)有規(guī)律的運動，使髖關(guān)節(jié)運動時更加智能化和規(guī)律化，提高了本發(fā)明在使用過程中的可靠性和安全性。
[0019]
【附圖說明】
[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]
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一