[发明专利]一种踝关节角度测量系统

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域，具体是涉及一种踝关节角度测量系统。

背景技术

人体踝关节可以在矢状面和水平面两个自由度内运动，矢状面内的运动称为背屈和跖屈，水平面内的运动称为内翻和外翻。以人体正常站立时踝关节的位置为零点，脚背向上屈称为背屈，向下屈称为跖屈，向身体内侧翻称为内翻，向身体外侧翻称为外翻。踝关节的角度可以反应踝关节的运动状况，在各种下肢助力系统的实时控制中发挥重要的作用；也可以用于踝关节康复功能的评估，尤其对于中风患者踝关节的康复训练有重大意义。

目前，国内外针对踝关节角度测量的装置和系统并不多，而且大多结构复杂，设计采用硬性材料，不方便使用，亲和性较差。特别是对于行动不方便的病人，大部分装置更是无法在病床上使用，使用的局限性很大，而且无法方便、快捷、准确地完成踝关节角度的测量。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种使用方便舒适、结构简单、测量准度高的踝关节角度测量系统。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的踝关节角度测量系统，其特点是包括电源模块及依次通过信号连接的一个高灵敏度的双自由度角度传感器、一个信号处理模块、一个带无线发射的信号采集模块、一个无线接收模块和一个PC处理显示模块，其中所述双自由度角度传感器安装在两条相互连接的长度可调的柔性绑带上，且所述双自由度角度传感器通过一个传感器校准模板实现校准。

其中，上述信号处理模块包括依次通过信号连接的两路差分放大模块、两路二级放大模块和滤波模块，其中所述两路差分放大模块与双自由度角度传感器信号连接，所述滤波模块与带无线发射的信号采集模块信号连接。

为了使本发明的使用更加可靠，本发明还包括有用于保护双自由度角度传感器不受损坏的电路保护模块。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明所用的双自由度角度传感器能精确地测量出踝关节在空间中的位置（角度），从而能够方便地根据两个自由度上的电信号大小来反应踝关节背屈、跖屈、内翻、外翻的角度大小；

2、本发明可实时连续测量、记录踝关节在静止或运动时背屈、跖屈、内翻、外翻的角度，通过分析踝关节两个自由度方向上的角度得出踝关节运动的运动情况或者对踝关节做出功能诊断和康复评估；

3、本发明可对角度传感器进行两种校准：绝对校准和人工校准。绝对校准指将传感器放置在两个自由度方向上均为0度的校准模板上，处理软件将此刻的角度值设置为角度传感器的参考0点；人工校准指使用者可以将角度传感器所处的任一位置设置为角度传感器的参考0点，从而丰富测量结果的多样性；

4、本发明不受使用环境的限制，既能用于测量人体行走过程中踝关节的动态角度，也能测量卧床病人踝关节的静态角度，适用于人体左、右踝关节。在人体下肢助力装置的应用中，能实时测量出踝关节的角度，为判断人体足部的运动状态提供很大的帮助；在步态控制的应用中，能为步态监测提供直接的帮助；在临床诊断的应用中也能发挥重要作用，医生通过病人踝关节背屈、跖屈、内翻、外翻能达到的最大角度来判断踝关节的功能，对比正常人的踝关节情况，制定更详细、更精确、更具疗效的治疗方案；在康复领域也有重要的意义，治疗师对病人踝关节进行康复治疗，通过踝关节的动态角度对康复效果进行评估，提高康复治疗的疗效；

5、本发明适用于绝大部分人，能用于测量左侧或右侧的踝关节的角度。而且，本发明可应用于多个方面，如机器人系统，踝关节的实时角度为各种控制方案提供反馈信息；在康复治疗方面，医生利用踝关节的角度可对病人踝关节进行功能诊断，制定康复治疗方案，依据踝关节所能达到的角度对康复效果进行评估。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的结构方框图。

图2是本发明双自由度角度传感器其中一方向的模型示意图。

图3是本发明双自由度角度传感器另一方向的模型示意图。

图4是本发明角度传感器安装位置示意图。

图5是本发明信号处理模块的电路原理图。

图6是本发明的软件处理流程图。

具体实施方式