[發明專利]脊椎生長檢測的智能生長棒及控制方法

有效

• 申請號: 202110426108.7
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113100898B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 周吳;冉龍騏;于慧君;魏敦文;曾志;吳一川;彭倍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: A61B17/70
• 分類號: A61B17/70;G06N3/04;G06N3/06;G06N3/08
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 尹新路

本發明涉及一種脊椎生長檢測的智能生長棒及控制方法，當患者生長后，生長棒受到力的作用，在應力集中區域存在最大應變，由四片應變片組成的電橋將應變的變化反應到成電壓的變化并將測量值傳送到單片機中；當輸入單片機的電壓值到達閾值后，單片機發出指令驅動直線電機運動，實現生長棒的伸長或縮短；直到應力值小于閾值后，直線電機停止運動。

技術領域

本發明總體上涉及一種輔助治療脊椎畸形的生長棒，并且更具體地涉及一種可以固定到病人的脊椎并自動伸縮以與病人的脊椎一起生長的生長棒。

背景技術

現在醫學對病人的脊椎治療后沒有辦法對病人的姿勢進行監測，有時病人不良的姿勢會導致病人康復過程緩慢甚至出現其他癥狀。

本發明涉及脊椎生長檢測的智能生長棒裝置，即適合于安裝到病人的長骨或脊椎上并且具有使其總長度伸縮的能力的裝置。

現有技術已經開發了用于在兒童的脊椎中植入以校正諸如脊椎側彎的脊椎的異常彎曲的生長棒裝置。在這種類型的裝置中，桿組件逐漸加長以減少異常彎曲，同時允許兒童的身體適應于脊椎位置的改變。一個典型的生長棒裝置包括一對軸向對準的桿，每個桿終止于構造成附接到脊椎的固定元件。一個或兩個桿的加長需要外科手術以提高桿的有效長度，通常大約每六個月一次。這種方法需要多次手術，通常需要數年的時間，其結果是矯正了由脊椎側彎發作引起的脊椎彎曲。

雖然生長的桿裝置已經顯示出其在矯正嚴重的脊椎畸形中的價值，但是需要多次外科手術仍然存在很大問題。迫切需要一種不需要手術即可調節裝置長度的生長棒裝置。

發明內容

為了克服現有的技術的不足，本發明提供了一種智能動態生長棒，可以在不進行再次手術的情況下，準確判斷病人的生長狀態，智能調節生長棒長度。

智能生長棒包括殼體、支架棒、電機、絲桿、支撐棒、第一應變片、第二應變片、第三應變片、第四應變片和控制模塊；支架棒存在應力集中區域，第一應變片和第二應變片安裝在應力集中區域的同一側，第三應變片和第四應變片安裝在應力集中區域的另一側；電機安裝在生長棒裝置的中部，支架棒與電機通過螺栓連接，控制模塊貼裝在電機上，電機可在絲桿上移動；絲桿與支撐棒通過螺栓連接在一起。

電機與絲桿從該裝置的相對端被共軸對準，電機與絲桿的端部分別終止于支架棒、支撐棒，支架棒、支撐棒通過適當的緊固件與骨連接，可以采用其他的骨連接緊固件將細長的支架棒、支撐棒連接到脊椎。

支架棒具有兩端較寬中部較窄的近似啞鈴形狀，應力集中區域位于中部較窄的區域，第一應變片、第二應變片、第三應變片、第四應變片的安裝位置呈現向內凹陷的形狀，兩側凹陷的形狀關于智能生長棒的豎直中心軸對稱。

控制模塊包含自主學習功能，自主學習功能包含三個層次，首先通過對多個病人的歷史病歷數據自主學習，預設伸縮控制與應變片數據之間的對應關系；其次，通信設備實時接受當前的氣溫、濕度、天氣數據，控制模塊根據以上數據實時調整生長棒的長度；再次，病人可以手動反饋脊椎感受，控制模塊對病人的反饋數據自主學習，重新調整伸縮控制的控制策略。

生長棒裝置被植入病人體內后可以被遙控，從而減少了對外科手術來調節長度的需要。在一個實施例中，該設備包括殼體，該殼體包含電子設備和支撐驅動件，該驅動件可操作以使沿著該設備的軸線突出的相關聯的延伸件伸出或縮回。每個延伸件終止于固定元件，該固定元件被配置為固定到解剖結構的一部分，例如椎骨的椎弓根或長骨。每個驅動組件都包括一個微型電動機。在一個實施例中，驅動轉子可旋轉地設置在殼體定子內。

優選的，電子設備包括微處理器，電源和接收器/發送器。優選的，電源是感應電源，其依賴于來自外部的感應能量傳遞。電源可以包括可充電電池，或者僅在外部感應電源供電時才向電子設備提供電能的電源轉換器。