[发明专利]一种人体髋关节的运动受力变化评估方法及装置

说明书

本发明适用计算机技术领域，提供了一种人体髋关节的运动受力变化评估方法及装置，包括：计算待评估者第一时刻下髋关节的股骨、髋臼软骨、髋臼的六面体网格；将六面体网格分别转换到运动模型对应的运动坐标系下，将转换得到的六面体网格、髋臼上第二标记点、股骨上第三标记点的三维坐标转换到以髋关节中心为坐标原点的局部坐标系下；获取第一和第二时刻点之间的髋臼变换矩阵，获取第一和第二时刻点之间的股骨变换矩阵；将髋臼变换矩阵作用于局部坐标系下股骨、髋臼软骨、髋臼的六面体网格，将股骨变换矩阵作用于髋臼变换矩阵作用后的股骨六面体网格，根据得到的六面体网格，获取第二时刻下髋臼软骨的接触压力，从而提高了髋关节压力评估的精确度。

技术领域

本发明属于计算机技术领域，尤其涉及一种人体髋关节的运动受力变化评估方法及装置。

背景技术

在人们的日常活动中，髋关节在承受身体重量方面具有很重要的作用，健康的髋关节每天可能需要承受数以千次的超过身体重量几倍的高压力作用。由于髋关节受到这么多力的作用，所以容易遭受许多疾病的影响，髋关节炎是世界上最常见的肌肉骨骼疾病之一，因此找到髋关节炎形成的原因是远离此疾病的一个有效方法。在形成髋关节炎的过程中接触压力的异常是最显著的特征，所以量化在日常活动中髋臼软骨的接触压力的方法，对髋关节炎相关的临床方面具有重要的指导作用。由于人体髋关节部位具有复杂的生理结构以及对于实验者只能进行非伤害性实验的原因，一般情况下，现有技术会使用有限元分析方法在模拟模型上对髋臼软骨进行接触压力的分析。

然而，现有技术主要对日常活动中某个动作的一个时刻，并采用通用的理想化模型进行髋臼软骨接触压力分析。由于人们的日常活动是一个动态连续的过程，所以只对一个静态的姿势进行分析不能充分地表现髋臼软骨在运动过程中接触压力的变化规律。采用通用的理想化模型在一定程度上可以体现髋臼软骨在运动过程中的变化情况，但每个人髋关节的解剖模型都具有唯一性，所以通用的模型并不能准确地量化具体某个人的髋臼软骨的受力情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人体髋关节的运动受力变化评估方法及装置，旨在解决由于现有髋关节的运动受力变化评估方法不能准确量化单个人的髋臼软骨受力的问题。

一方面，本发明提供了一种人体髋关节的运动受力变化评估方法，包括下述步骤：

根据第一时刻下和站立姿态下待评估者髋关节的髋臼到膝盖之间的第一标记点在运动模型下的坐标，分别计算所述第一时刻下所述髋关节的股骨、髋臼软骨、髋臼的六面体网格；

根据获得的坐标转换关系将所述股骨、髋臼软骨、髋臼的六面体网格分别转换到所述运动模型对应的运动坐标系下，将转换得到的六面体网格、所述髋臼上第二标记点、所述股骨上第三标记点的三维坐标转换到以髋关节中心为坐标原点的局部坐标系下；

根据所述第一和第二时刻点所述第二标记点的坐标矩阵，获取所述第一和第二时刻点之间的髋臼变换矩阵，根据所述髋臼变换矩阵、第一和第二时刻点所述第三标记点的坐标矩阵，获取所述第一和第二时刻点之间的股骨变换矩阵；

将所述髋臼变换矩阵作用于所述局部坐标系下股骨、髋臼软骨、髋臼的六面体网格，将所述股骨变换矩阵作用于所述髋臼变换矩阵作用后的股骨六面体网格，得到所述第二时刻下所述股骨、髋臼软骨、髋臼的六面体网格；

根据所述第二时刻下所述股骨、髋臼软骨、髋臼的六面体网格，获取所述第二时刻下所述髋臼软骨的接触压力。

另一方面，本发明提供了一种人体髋关节的运动受力变化评估装置，其特征在于，包括：

网格计算单元，用于根据第一时刻下和站立姿态下待评估者髋关节的髋臼到膝盖之间的第一标记点在运动模型下的坐标，分别计算所述第一时刻下所述髋关节的股骨、髋臼软骨、髋臼的六面体网格；