[发明专利]基于姿态与位置传感器的人体脊柱侧弯角度的测量方法

说明书

本发明公开了一种基于姿态与位置传感器的人体脊柱侧弯角度的测量方法，首先采用姿态传感器与位置传感器获取人体背部脊柱棘突线上各个固定线长标记点邻域内的三轴角度信息，并对各个标记点邻域内的三轴角度信息进行预处理，精确获取标记点处的姿态传感器三轴角度，再利用空间解析几何的方法，计算出各个标记点相对的三维坐标，配合整数插值获取各标记点之间点，从而得到人体背部脊柱的空间曲线，最后根据标记点个数确定脊柱主体长度，再代入相关性模型重构出脊柱椎骨形态的三维曲线，通过得到空间曲线信息，再结合空间向量解析空间角的方法，计算出用于定量评估脊柱的畸形程度的Cobb氏角，本发明能够便携、无创、快速的识别出脊柱侧弯。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，尤其涉及一种基于姿态与位置传感器的人体背部脊柱侧弯角度测量方法。

背景技术

目前，中小学的脊柱发病率正在急速上升，成为危害我国青少年成长的重大问题。青少年学生脊柱如果发生侧弯，不仅会影响他们的形体美，还会对他们的心理与精神方面造成巨大创伤。同时，脊柱侧弯严重的会压迫心脏内部器官，对血液循环、呼吸等造成严重影响。如果不及时采取治疗将会导致患者残疾和截瘫。

脊柱侧弯又称为脊柱侧凸，是由于人体冠状面上脊柱节段对背部中心线形成偏离，并向侧方弯曲造成的。一般还伴有脊柱旋转以及矢状面上的前凸或者后凸等症状。目前对于脊柱侧弯的衡量标准不尽相同，但是大部分学者均采用Cobb氏角来定量评估脊柱的畸形程度。他们认为Cobb角>10度的患者可以诊断为脊柱侧弯患者。临床上认为：若Cobb角<25度，无需手术治疗，可以在康复治疗师的指导下进行姿势矫正的动作训练，每隔4-6个月随访一次，进行动态观察；若25度<Cobb角45度，建议手术治疗。

根据现有青少年脊柱侧弯普查结果可知，脊柱侧弯在青少年中具有一定的患病比例，而对于脊柱侧弯的治疗，就是早发现早治疗。目前，脊柱侧弯检测中使用的最常规的方法是X 光线，而X光线具有强放射性，对正处于发育期青少年的身体不利。同时，使用X光线不适用于对中小学生进行脊柱侧弯普查。因此，研究出便携、无创、快速的脊柱侧弯检测方法的具有很重要的现实意义。

目前，对于脊柱侧弯检测主要有两种方法：直接测量法与间接测量法

直接测量法：使用测量工具直接接触人体背部，测量角度、长度等信息以获取脊柱形态反映在的体表的信息。如使用脊柱侧凸测量尺进行Adams前屈测试等。

间接测量法：使用测量工具不接触人体表面，通过获取图像等方式以获取脊柱形态信息。如X光片测量法等。

使用脊柱侧凸测量尺进行Adams前屈测试是利用脊柱侧凸测量尺来测量患者在Adams前屈测试下躯干倾斜角。X光片测量法通过脊柱标准全长的正位相二维的X线片来计算冠状面上的Cobb角。这两种测量方法都侧重于获取人体脊柱在冠状面上信息，而忽略脊柱在矢状面上的信息。

为了获取更加准确的识别出脊柱侧弯，不少研究者提出从人体背部三维信息中提取特征来识别出脊柱侧弯。许真达等利用深度相机采集到人体背部深度图像，进行三维重构来计算人体背部脊柱侧弯角度。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够便携、无创、快速的识别出脊柱侧弯的基于姿态与位置传感器的人体脊柱侧弯角度的测量方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于姿态与位置传感器的人体脊柱侧弯角度的测量方法，包括以下步骤：

步骤A、采用姿态传感器与位置传感器获取人体脊柱棘突线上各个固定线长标记点邻域内的三轴角度；

步骤B、对各个相距固定线长标记点邻域内的三轴角度进行数据阈值判断与计算平均值处理，得到标记点处精确的三轴角度；