[发明专利]用于测量关节的解剖运动的方法和装置

说明书

一种用于测量关节的动态运动的方法，该方法包括以下步骤：使用一对惯性测量单元来测量关节的相对旋转，每个惯性测量单元附接至所述关节的任一侧上的皮肤；捕获靠近所述惯性测量单元中的第一惯性测量单元的骨骼的多个超声图像；识别所述骨骼上的标记；跟踪标记的位移；将所述位移与关节的相对旋转相关联，并且因此；测量关节的动态运动。

技术领域

本发明涉及用于测量关节(例如膝关节或肩部)的运动的诊断装置和方法。特别地，本发明涉及量化关节的动态功能，例如作为诊断分析的手段。

背景技术

为了非侵入性地测量关节运动，存在许多技术。摄影测量在生物力学中是常见的，由此在运动期间拍摄关节的图像，并且随后用于测量相对旋转和位移。然而，这些技术固有的缺点在于：它们实际上测量皮肤和周围组织，而不是组成关节的骨骼。

有缺陷方法的替选方案涉及将探针直接附接至骨骼，该探针充当用于运动检测的标记。显然，探针与骨骼的附接破坏了非侵入性的概念。

更多的穿透方法也是可能的，例如MRI和CT扫描，然而这些方法缺乏在自然运动期间进行诊断测试的灵活性。它们对于从业者(资本密集型设备)以及转嫁给患者的运营成本二者来说也是昂贵的。

因此，对于关节功能的非侵入性量化存在诊断差距。由于在市场上需要用于关节的诊断评估的非侵入性方法，测量骨骼运动的能力通常是不准确的、耗时的并且最终是主观的。

发明内容

在第一方面中，本发明提供一种用于测量关节的动态运动的方法，该方法包括以下步骤：使用一对惯性测量单元来测量关节的相对旋转，每个惯性测量单元附接至所述关节的任一侧上的皮肤；捕获靠近所述IMU中的第一IMU的骨骼的多个超声图像；识别所述骨骼上的标记；跟踪标记的位移；将所述位移与关节的相对旋转相关联，并且因此；测量关节的动态运动。

在第二方面中，本发明提供一种用于测量关节的动态运动的系统，该系统包括：一对惯性测量单元，每个惯性测量单元附接至所述关节的任一侧上的皮肤，所述IMU被布置成测量关节的相对旋转；超声传感器，其用于捕获靠近所述IMU中的第一IMU的骨骼的多个图像，并且识别所述骨骼上的标记；以及控制系统，用于接收来自所述IMU的相对旋转和由所述超声捕获的图像；其中该控制系统被布置成测量标记的位移并且将所述位移与关节的相对旋转相关联，并且相应地测量关节的动态运动。

因此，通过将所测量的关节的相对旋转与使用超声识别关键标记对骨骼进行跟踪的特定测量相关联，可以更准确地测量关节的运动。

在一个实施方式中，肌电图(EMG)传感器可以用于检测运动期间的肌肉活动。在该实施方式中，可以校准活动以提供肌肉对关节施加的力的测量。此外，由肌肉对关节施加的力的测量可以与所测量的运动相关联。因此，力和运动检测可以提供用于确定所讨论的关节的动态功能的准确的诊断工具。

附图说明

参照示出本发明的可能布置的附图来进一步描述本发明将是方便的。本发明的其他布置也是可能的，并且因此，附图的特定特征不应被理解为取代了本发明的前述描述的一般性。

图1A是根据本发明的一个实施方式的装置的正视图；

图1B是图1A的装置的侧视图，其指示骨骼与传感器的接近度；

图2A至2C是根据本发明的另一实施方式的各种传感器的位置关系的各种视图；

图3是由根据本发明的一个实施方式的由装置测量的对关节中骨骼的运动跟踪的超声视图；

图4是根据本发明的一个实施方式的过程的流程图；

图5是根据本发明的另一实施方式的超声系统的示意图；

图6A至图6C是由根据本发明的一个实施方式的装置识别的与骨骼表面对应的特定层的各种跟踪超声图像；