[发明专利]用于监测身体的动态状态的方法及装置

说明书

相关申请的交叉引用

本发明涉及下述转让给本申请人的专利申请，其全部内容通过引用并入本文中。

于2012年8月7日提交的名称为“用于测量反作用力的方法和装置”的申请AU2012903399。

于2012年11月9日提交的名称为“用于监测肢体偏差的方法和装置”的申请AU2012904946。

技术领域

本发明涉及一种用于对脊椎哺乳动物的身体部位的动态状态(包括肌肉骨骼状态)进行监测、诊断、测量和/或提供反馈的方法和装置。肌肉骨骼状态可在进行包括诸如行走、奔跑、疾跑、跳行、着陆、下蹲和/或跳跃的活动和/或运动的体力活动和/或运动过程中显现。一些活动可包括包含腿部在内的所感兴趣的肢体的运动。其他活动(例如打网球)可包括包含臂部在内的所感兴趣的肢体的运动。

本发明的方法和装置可利于对包括哺乳动物的身体或身体部位的任何活动(包括垂直和/或水平运动、三维(3D)转动力和三维平移力、力和/或运动的计时、加速度、速度、冲击和/或振荡)的任何动态活动或运动学活动进行测量和/或提供反馈。可利用从动态或运动学活动获得的数据来评估哺乳动物的身体或身体部位的动态状态和/或肌肉骨骼功能。此外，可定义与动态或运动学活动相关联的运动模式，并将其作为用于确定哺乳动物是否以及何时处于正常运动或异常运动的基准。这有助于评估身体或身体部位的动态状态是否发生了实质性变化。

背景技术

对于业余和专业运动员来说，身体受伤(包括身体的肌肉骨骼部位受伤)并不罕见并且是痛苦的事情。在身体受伤之后，期望能够建立身体的动态状态，以确定身体的康复状态以及受试者回到现役职务的适宜性，其包括“回到比赛(RTP,returntoplay)”的适宜性。

本发明的方法和装置可用于诸如变向(COD)跑、加速和减速活动，以及跳行和/或着陆的专业运动应用，其中可定义相对正常的运动模式并将其作为基准。此基准可用于检测可表示受试者不适合回到比赛的异常模式。

在上面提到的活动和/或运动期间可出现许多力学变化、生理变化和/或生物力学变化。不同的运动模式(例如步态模式)可与不同的身体部位或肢体所经受的力相关联。例如，在身体部位或肢体(例如脚)每次碰撞例如地面的表面时，可测量每次碰撞期间所产生的一定范围的力，以产生一组包括幅度、方向和/或加速计时的数据。与受试者进行的特定运动模式相关联的数据可反映该受试者所特有的运动模式或“动态特征”。

通过在受伤之前捕获受试者的运动模式或“动态特征”，可以将动态特征用作控制基准以检测受伤之后身体的状态变化(包括治疗期间身体的康复状态)，从而确定受试者回到体力活动(诸如体育运动)的适宜性。

还可测量作用在整个身体(例如着陆于水面或雪面上的受试者的身体)上的力。这意味着对投落在雪面上的跳台滑雪运动员进行评估。在其他示例中，可针对工人的用来碰撞某表面以帮助对准部件(例如，车辆装配工人击打模具组件以推其入位)的手腕/手，来对力进行测量，这能够在受伤之后对工伤和回到工作的适宜性进行评估。

通常通过固定在地面上的测力板来测量地面反作用力(GRF,GroundReactionForces)。然而，此种测量方式会将评估和分析约束在实验室条件下。由于受试者为了着陆在测力板上通常会调整他们的自然步态模式，因此使用测力板(即使在户外使用时)会创建人为环境。申请人的AU2012903399公开了在胫骨上使用诸如MEMS加速度计的传感器来测量胫骨峰值加速度并确定在活动(例如在户外环境中慢跑和奔跑)中的峰值垂直GRF。

本发明可减轻现有技术的缺点，和/或提高运动学数据的准确性和/或有效性和/或功能性和/或可获得性。本发明可提供一种用于捕获哺乳动物在受伤前后的特有运动模式的设施。本发明还可提供一种能在几乎任何配置环境、野外现场测量哺乳动物的受伤和康复状态的设施。

本发明可测量与运动学相关的数据，例如一维或多维(例如3D)加速度和/或角度变化率和/或磁场，并可评估相应的GRF，并使这些数据与幅度、方向和/或由测力板测量的GRF的计时相关联。其他数据可包括奔跑时间、步频(节奏)、速度、峰值加速度和负荷率的测量值。对数据进行报告，以便在康复和回到比赛(RTP)计划中协助运动模式的评估。