[發(fā)明專利]一種人體骨關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)動態(tài)采集系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510030941.4
• 申請日: 2015-01-22
• 公開（公告）號: CN104545937B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉慶寬;張紅艷
• 申請（專利權(quán)）人: 劉慶寬
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明本屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種人體骨關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)動態(tài)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

骨關(guān)節(jié)損傷與疾病的發(fā)生和發(fā)展常常伴隨著局部關(guān)節(jié)運(yùn)動特征的改變。同時，一些異常的關(guān)節(jié)活動也可導(dǎo)致疾病的產(chǎn)生。檢測骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)在體的運(yùn)動學(xué)特征，對疾病的科研，診斷，治療以及預(yù)后評估等均具有重要意義。

光學(xué)動作捕捉與運(yùn)動傳感是目前應(yīng)用較多的運(yùn)動學(xué)檢測方法。但在這些方法中，捕獲運(yùn)動的光學(xué)標(biāo)志物或物理傳感器均安裝在肢體表面，由于皮膚與骨性結(jié)構(gòu)間存在較大的相對活動，上述方法所獲得的肢體動作信息并不適合精確研究骨關(guān)節(jié)的在體運(yùn)動，僅適用于步態(tài)分析、人體動力學(xué)研究、動畫制作等。

因此急需一種結(jié)構(gòu)簡單且能快速精確采集人體骨關(guān)節(jié)的在體運(yùn)動學(xué)的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種人體骨關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)動態(tài)采集系統(tǒng)，旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單且能快速精確采集人體骨關(guān)節(jié)的在體運(yùn)動學(xué)的裝置。

本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種人體骨關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)動態(tài)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：X軸移動底座、Y軸移動底座、Z軸支撐架、人體支撐踏板、旋轉(zhuǎn)軸、第一支撐架、第二支撐架、第一X線球管、第一X線接收器、第二X線球管、第二X接收器、運(yùn)動捕捉器、運(yùn)動采集裝置、計(jì)算機(jī)控制器；

Y軸移動底座設(shè)置在X軸移動底座上，Z軸支撐架設(shè)置在Y軸移動底座上，人體支撐踏板獨(dú)立設(shè)置在地上，旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在Z軸支撐架上，第一支撐架、第二支撐架設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上，第一X線球管和第一X線接收器設(shè)置在第一支撐架上，第二X線球管和第二X接收器設(shè)置在第二支撐架上，運(yùn)動捕捉器設(shè)置在被采集對象上，運(yùn)動采集裝置設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上，計(jì)算機(jī)控制器獨(dú)立設(shè)置；

進(jìn)一步，X軸移動底座、Y軸移動底座、Z軸支撐架能根據(jù)計(jì)算機(jī)控制器給出的信號帶動旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行X、Y、Z軸進(jìn)行移動；

進(jìn)一步，運(yùn)動采集裝置能采集設(shè)置在被采集對象上的運(yùn)動捕捉器的距離，從而將信號發(fā)送給計(jì)算機(jī)控制器，計(jì)算機(jī)控制器通過運(yùn)算給出X軸移動底座、Y軸移動底座、Z軸支撐架的移動信號，由于人體支撐踏板獨(dú)立設(shè)置，所以能夠保證運(yùn)動捕捉器和運(yùn)動采集裝置相對靜止；

進(jìn)一步，第一支撐架、第二支撐架能夠根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸隨意調(diào)角度，并且第一支撐架、第二支撐架采用環(huán)形臂設(shè)置，第一X線球管、第一X線接收器、第二X線球管、第二X接收器能夠在環(huán)形臂上隨意移動；

進(jìn)一步，后期的軟件系統(tǒng)通過三維模型——二維影像的圖像配準(zhǔn)，還原受試者運(yùn)動時骨關(guān)節(jié)的空間位置關(guān)系和運(yùn)動特征。

進(jìn)一步，該人體骨關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)動態(tài)采集系統(tǒng)還包括：第一動作體感攝像裝置和第二動作體感攝像裝置；第一動作體感攝像裝置，用于捕捉目標(biāo)骨關(guān)節(jié)一側(cè)的肢體體表運(yùn)動和位置信息；第二動作體感攝像裝置，用于捕捉目標(biāo)骨關(guān)節(jié)相對應(yīng)的另一側(cè)的肢體體表運(yùn)動和位置信息。

進(jìn)一步，該人體骨關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)動態(tài)采集系統(tǒng)還包括第一校準(zhǔn)裝置和第二校準(zhǔn)裝置；第一校準(zhǔn)裝置，用于對第一X線球管和第一X線接收器的偏移失準(zhǔn)進(jìn)行校正；第二校準(zhǔn)裝置，用于對第二X線球管和第二X線接收器的偏移失準(zhǔn)進(jìn)行校正。

進(jìn)一步，計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)控制器與數(shù)據(jù)存儲裝置連接，用于接收和處理數(shù)據(jù)存儲裝置的數(shù)據(jù)，實(shí)時實(shí)現(xiàn)兩個平面內(nèi)的二維影像信息通過快速空間配準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)的三維影像信息。

進(jìn)一步，運(yùn)動采集裝置采用貼片式無線傳輸電子運(yùn)動采集裝置，設(shè)有貼片式動作采集模組和數(shù)據(jù)接收模組；

貼片式動作采集模組設(shè)有傳感器、信號處理模塊、動作采集藍(lán)牙模塊和動作采集電源；傳感器的輸出端接信號處理模塊的輸入端口，信號處理模塊的輸出端口接動作采集藍(lán)牙模塊的輸入端，動作采集電源的穩(wěn)壓電源輸出端分別與傳感器、信號處理模塊和動作采集藍(lán)牙模塊電連接，動作采集藍(lán)牙模塊發(fā)射數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)接收模組設(shè)有數(shù)據(jù)接收藍(lán)牙模塊、單片機(jī)、閃存芯片和數(shù)據(jù)接收電源；數(shù)據(jù)接收藍(lán)牙模塊接收動作采集藍(lán)牙模塊發(fā)射的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)接收藍(lán)牙模塊的輸出端與單片機(jī)的輸入端口連接，單片機(jī)的輸出端口與閃存芯片連接，單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸出端口通過USB串口接入PC機(jī)保存并在PC機(jī)中進(jìn)行運(yùn)動分析，數(shù)據(jù)接收電源的穩(wěn)壓電壓輸出端分別與數(shù)據(jù)接收藍(lán)牙模塊、單片機(jī)和閃存芯片電連接；

動作采集電源設(shè)有充電控制電路、電池和穩(wěn)壓電源，充電控制電路的輸出端接電池，電池與穩(wěn)壓電源連接，充電控制電路和電池分別與充電口連接，穩(wěn)壓電源輸出端分別與傳感器、信號處理模塊和動作采集藍(lán)牙模塊電連接；