[發明專利]基于體表圖像的膝關節生物力學特性測量裝置及測量方法

無效

• 申請號: 201010277718.7
• 申請日: 2010-09-10
• 公開（公告）號: CN101999904A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 廖慶豐;鄧林紅
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: A61B5/22
• 分類號: A61B5/22;G06T7/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊明

1.基于體表圖像的膝關節生物力學特性測量裝置，其特征在于：包括基座、軌道、活動滑塊、固定夾具和攝像頭；所述軌道固定于基座上；在基座上沿軌道長度方向的一端安裝有固定夾具；所述活動滑塊可沿軌道往復運動；攝像頭安裝在固定夾具周圍。

2.如權利要求1所述的基于體表圖像的膝關節生物力學特性測量裝置，其特征在于：還包括活桿和活動夾具，所述活桿一端與活動滑塊通過螺栓可拆卸式活動連接，所述活桿另一端與活動夾具通過螺栓活動連接。

3.如權利要求1所述的基于體表圖像的膝關節生物力學特性測量裝置，其特征在于：還包括踏板，所述踏板可拆卸式固定于活動滑塊上。

4.如權利要求1至3任一項所述的基于體表圖像的膝關節生物力學特性測量裝置，其特征在于：還包括傳動裝置，所述傳動裝置包括步進電機、主動滑輪、被動滑輪和傳動帶；所述主動滑輪與被動滑輪安裝于軌道兩端，所述步進電機的輸出軸與主動滑輪連接，傳動帶附著在主動滑輪和被動滑輪上，所述傳動帶與活動滑塊聯動，帶動活動滑塊沿軌道往復運動。

5.如權利要求4所述的基于體表圖像的膝關節生物力學特性測量裝置，其特征在于：膝關節生物力學特性測量裝置的固定夾具周圍安裝有兩個以上攝像頭。

6.采用如權利要求1至5任一項所述的基于體表圖像的膝關節生物力學特性測量裝置的膝關節生物力學特性測量方法，其特征在于：其步驟為：

1)在膝蓋關節研究區域標注標志點陣；

2)將膝關節關節固定在基于體表圖像的膝關節生物力學特性測量裝置上；

3)將攝像頭朝向膝關節；

4)活動滑塊沿軌道平動，進而帶動膝關節做屈曲運動；

5)攝像頭實時記錄研究區域上標志點陣的運動軌跡圖像信息和膝關節屈曲運動視頻信息；

6)通過圖像處理技術從標志點陣的運動軌跡圖像信息中提取膝關節生物組織的應變信息；通過膝關節屈曲運動視頻信息提取運動屈曲度，組成應變-屈曲關系信息。

7.如權利要求6所述的膝關節生物力學特性測量方法，其特征在于：基于體表圖像的膝關節生物力學特性測量裝置設置有第一，第二攝像頭，步驟3)中，第一攝像頭設置正對膝關節研究區域，第二攝像頭設置正對膝關節的側面。

8.如權利要求7所述的膝關節生物力學特性測量方法，其特征在于：步驟6)包括以下步驟：

61)選定一個屈曲狀態下膝關節標志點陣圖作為初始參考標志點陣圖，在其它屈曲度狀態下被記錄的標志點陣圖作為檢測標志點陣圖；

62)通過圖像處理和計算求取初始參考標志點陣圖中第i對相鄰點間距離L_標i，第j時刻的檢測標志點陣圖中對應相鄰點間的距離L_檢ij，以及第j時刻檢測標志點陣第i對相鄰點間距離與初始參考標志點陣對應第i對相鄰點間距離差ΔL_ij＝L_標i-L_檢ij；

求得第j時刻，第i對相鄰點應變為

63)通過膝關節屈曲運動視頻信息，通過圖像處理求取第j時刻的運動屈曲度；

64)建立第j時刻，應變-屈曲度關系信息；

65)重復62)至64)遍歷所有時序，求取各時序下標志點陣中任意兩相鄰點的應變，及該應變對應的屈曲度，建立依時序變化的應變-屈曲度關系信息。

9.如權利要求6至8任一項所述的膝關節生物力學特性測量方法，其特征在于：當膝關節為離體膝關節時，膝關節生物力學特性測量裝置包括活桿、活動夾具和傳動裝置，

步驟2)為：

將離體膝關節兩端分別固定在固定夾具和活動夾具上；

步驟4)為：

啟動傳動裝置驅動活動滑塊沿軌道平動，從而帶動活桿，進而使固定在活動夾具上的膝關節一端繞固定在固定夾具上的膝關節另一端做屈曲運動。

10.如權利要求6至8任一項所述的膝關節生物力學特性測量方法，其特征在于：當膝關節為在體膝關節時，膝關節生物力學特性測量裝置包括安裝在活動滑塊上的踏板和傳動裝置，

步驟2)為：

受試者將足部平放在安裝了踏板的活動滑塊上；

步驟4)為：

受試者的臀部保持靜止，傳動裝置驅動并控制活動滑塊沿軌道平動，進而帶動膝關節屈曲運動或受試者主動屈曲運動。