一种用于手部、腕部与前臂的关节活动度监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于手部、腕部与前臂的关节活动度监测系统及方法，其特征在于，包括空间坐标采集装置、计算系统和显示系统，其中，计算系统内设置有状态机模块、参数设定模块、关节活动度计算模块、数据判定模块和数据处理模块；状态机模块用于预先设定状态参数；参数设定模块用于预先设定待检测的关节和误差参数；空间坐标采集装置用于实时采集用户手部、腕部与前臂若干关键节点的空间坐标；关节活动度计算模块用于逐帧计算待测关节的当前关节活动度；数据判定模块用于判断各待测关节的当前关节活动度是否合格；数据处理模块用于对合格的当前关节活动度数据剔除误差帧；显示系统用于显示关节活动度，本发明专利技术可广泛应用于医疗器械领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种用于手部、腕部与前臂的关节活动度监测系统及方法
本专利技术涉及一种监测系统及方法，具体是关于一种用于手部、腕部与前臂的关节活动度监测系统及方法，属于医疗器械领域。
技术介绍
手是人类接触和改造周围环境的重要工具，而腕部与前臂在控制手的空间位置上起至关重要的作用。手被置于合适的位置后，才能执行各种功能性任务。手有19个关节，由分布于19块骨骼的29块肌肉活动。腕部由八块腕骨、两个主要的大关节和若干腕骨间小关节构成，因为其近端附着于前臂，其远端控制手指的肌肉需要穿过腕关节，所以腕部的姿势对于手功能有重大影响。因为复杂的解剖结构和错综复杂的运动机制，使得手具有诸如抓握、悬垂、托举、触摸和推压等13种基本功能，通过这些功能在时序、强度和位置等方面的不同组合，可以实现无数复杂的动作和功能。手部、腕部与前臂的存在和功能对于人类的生活具有极其重要的意义，在手部、腕部与前臂的功能出现问题时，会对人的生活方式和生活质量产生巨大影响。传统的关节活动度检测方法使用关节活动度专用的量角器，该量角器通过将固定臂和移动臂与需要测量关节两端的骨骼重合进行手动测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于手部、腕部与前臂的关节活动度监测系统，其特征在于，包括空间坐标采集装置、计算系统和显示系统，其中，所述计算系统内设置有状态机模块、参数设定模块、关节活动度计算模块、数据判定模块和数据处理模块；/n所述状态机模块用于预先设定状态参数；/n所述参数设定模块用于预先设定待检测的关节和误差参数；/n所述空间坐标采集装置用于根据预设的状态参数，实时采集用户手部、腕部与前臂若干关键节点的空间坐标；/n所述关节活动度计算模块用于根据预设的状态参数、待检测的关节以及实时采集的空间坐标，逐帧计算待测关节的当前关节活动度；/n所述数据判定模块用于预先设定判定条件，并根据预设的状态参数、误差参数和判定条...

【技术特征摘要】
1.一种用于手部、腕部与前臂的关节活动度监测系统，其特征在于，包括空间坐标采集装置、计算系统和显示系统，其中，所述计算系统内设置有状态机模块、参数设定模块、关节活动度计算模块、数据判定模块和数据处理模块；
所述状态机模块用于预先设定状态参数；
所述参数设定模块用于预先设定待检测的关节和误差参数；
所述空间坐标采集装置用于根据预设的状态参数，实时采集用户手部、腕部与前臂若干关键节点的空间坐标；
所述关节活动度计算模块用于根据预设的状态参数、待检测的关节以及实时采集的空间坐标，逐帧计算待测关节的当前关节活动度；
所述数据判定模块用于预先设定判定条件，并根据预设的状态参数、误差参数和判定条件，判断计算的用户手部、腕部与前臂各待测关节的当前关节活动度是否合格；
所述数据处理模块用于对合格的当前关节活动度数据剔除误差帧，得到用户手部、腕部与前臂各待测关节的关节活动度；
所述显示系统用于根据预设的状态参数，显示用户手部、腕部与前臂各待测关节的关节活动度。


2.如权利要求1所述的一种用于手部、腕部与前臂的关节活动度监测系统，其特征在于，所述状态参数包括计算系统的状态、状态间的转换关系和状态转换条件，所述计算系统的状态包括静止状态、准备测量状态、开始测量状态、计算结果状态和显示结果状态。


3.如权利要求1所述的一种用于手部、腕部与前臂的关节活动度监测系统，其特征在于，所述误差参数包括误差判定参数、误差统计参数和角度差判定参数。


4.如权利要求3所述的一种用于手部、腕部与前臂的关节活动度监测系统，其特征在于，所述数据判定模块的判定条件包括：
A)判定深度图像数据中前若干帧图像的当前关节活动度的变化是否均为同向，若均为同向，则输出不合格结果至数据处理模块；否则，输出合格结果至数据处理模块；
B)若深度图像数据中某一帧图像的当前关节活动度Mi与上一帧的当前关节活动度Mi+1的差值的绝对值|Mi-Mi+1|满足：
|Mi-Mi+1|>A
其中，A为误差判定参数；
则判定将该帧图像为无效帧，若深度图像数据中无效帧的总数大于误差统计参数，则输出不合格结果至数据处理模块；否则，输出合格结果至数据处理模块；
C)比较深度图像数据前若干帧图像的当前关节活动度Mi与角度判定参数，若满足：



其中，C为角度判定参数；
则输出不合格结果至数据处理模块；否则，输出合格结果至数据处理模块。


5.如权利要求1所述的一种用于手部、腕部与前臂的关节活动度监测系统，其特征在于，所述数据处理模块对合格的当前关节活动度数据剔除误差帧的具体过程为：
所述数据处理模块将深度图像数据中待测关节的所有当前关节活动度分别按照角度的大小进行排列，分别去掉预先设定范围的最大值和预先设定范围的最小值，并分别计算剩下待测关节的当前关节活动度的平均值，得到用户手部、腕部与前臂待测关节的关节活动度。


6.如权利要求1所述的一种用于手部、腕部与前臂的关节活动度监测系统，其特征在于，所述关节活动度计算模块计算待测关节的当前关节活动度的具体过程为：
①对于关节的屈、伸、收、展和环转类运动，分别在运动时的固定臂、运动轴心和移动臂上选取关键节点，以运动轴心的关键节点为角的顶点，运动轴心和固定臂的关键节点连线以及运动轴心和移动臂的关键节点连线为角的边计算角度，该角度即为关节的当前关节活动度；
②对于关节的旋转类运动，在活动的关节选取两关键节点，计算两关键节点的连线与水平面的夹角，该夹角即为关节的当前关节活动度；
③对于关节的移动类运动，在固定的骨关节面和活动的骨关节面选取两关键节点，计算两关键节点间的距离，该距离即为关节的当前关节活动度；
④对于多关节联合运动，在运动肢体末端选取两关键节点，计算两关键节点间的距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪丽，田霄瀚，张利加，
申请(专利权)人：陈雪丽，田霄瀚，张利加，
类型：发明
国别省市：北京;11