基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及医疗器械领域，具体涉及一种基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统及控制方法,能够实现根据不同活动姿态对应的应力大小自适应调节骨科外支架系统。方案为，实时获取位移传感器以及重力传感器采集的活动数据，根据活动数据识别出当前的活动姿态，实时获取应力传感器采集的应力数据，根据当前的活动姿态以及应力数据，计算出当前活动姿态对应的应力大小F1，将当前活动姿态对应的应力大小F1与当前姿势对应的标准应力大小F0进行对比，若F1≥F0，则自适应调节支架棒的高度及角度，减小当前的应力大小，若F1＜F0，则自适应调节支架棒的高度及角度，增大当前的应力大小。适用于基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统。

【技术实现步骤摘要】
基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统及控制方法
本专利技术涉及医疗器械领域，具体涉及一种基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统及控制方法。
技术介绍
在临床上，大多数骨折患者因术后患肢缺乏适当的应力刺激而容易造成骨折延迟愈合或不愈合。动物实验研究也显示，应力刺激可通过细胞分子水平影响骨愈合，在无任何应力刺激情况下，结果显示成骨细胞活性表达降低，破骨细胞明显增加，而通过适当应力刺激后可明显增强成骨细胞活性，从而减少骨丢失。因此，在骨折愈合过程中，适当应力刺激极其重要。其可能的机制为应力刺激可促进血管内皮细胞的生成、调控成骨和破骨细胞的表达以及影响多种生长因子的表达，从而促进骨痂的生长和新骨的形成。现有技术的骨科外支架系统，只能对不同活动姿态下的应力做监测记录，不能根据应力大小实现智能化的自适应调节，进一步刺激帮助骨头生长愈合。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统及控制方法，能够实现根据不同活动姿态对应的应力大小自适应调节骨科外支架系统，并且对每一次调整的数据进行记录分析，并对调整结果不断优化，进一步刺激帮助骨头生长愈合。本专利技术采取如下技术方案实现上述目的，基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统，应用于智能化骨科外支架，所述智能化骨科外支架包括支架棒，支架棒包括依次轴向连接的支架棒上段1、弹性段2和支架棒下段3，弹性段2布置有应力传感器5和位移传感器6，支架棒上段1、支架棒下段3均连接有钉或者针4，钉或者针4与支架棒的连接部设有应力传感器5和位移传感器6，支架棒上还设置有重力传感器，弹性段2中设置有调节模块8，调节模块8用于接收应力传感器5、位移传感器6以及重力传感器的数据，根据位移传感器6以及重力传感器的数据识别出当前活动姿势，再结合当前应力传感器5的数据得到当前活动姿势对应的应力大小，并与当前姿势对应的标准应力大小进行对比，根据对比结果对支架棒的高度及角度进行自适应调节。进一步的是，为了优化调节模块，所述调节模块8包括数据处理装置、数据存储装置、控制装置以及调节装置，所述数据处理装置分别与控制装置以及数据存储装置连接，控制装置与调节模块连接，数据处理模块用于接收应力传感器5、位移传感器6以及重力传感器的数据，根据位移传感器6以及重力传感器的数据识别出当前活动姿势，再结合当前应力传感器5的数据得到当前活动姿势对应的应力大小，并与当前姿势对应的标准应力大小进行对比，根据对比结果输出控制信号到控制装置，控制装置控制调节装置，进而来调节支架棒的高度及角度，进一步来改变应力，数据存储装置用于存储应力变化数据。进一步的是，为了提高适应性，所述当前姿势对应的标准应力大小可以进行人为设定。进一步的是，为了增加对支架棒上段1的调节，所述支架棒上段1中设置有调节模块8。进一步的是，为了增加对支架棒下段3的调节，所述支架棒下段3中设置有调节模块8。进一步的是，为了增加对钉或者针4的调节，所述钉或者针4的中间位置设置有调节模块8，用于对钉或者针4的角度进行自适应调节。基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统的控制方法，应用于上述所述基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统，包括：步骤(1)、实时获取位移传感器以及重力传感器采集的活动数据；步骤(2)、根据活动数据识别出当前的活动姿态；步骤(3)、实时获取应力传感器采集的应力数据；步骤(4)、根据当前的活动姿态以及应力数据，计算出当前活动姿态对应的应力大小F1；步骤(5)、将当前活动姿态对应的应力大小F1与当前姿势对应的标准应力大小F0进行对比，若F1≥F0，则自适应调节支架棒的高度及角度，减小当前的应力大小，若F1＜F0，则自适应调节支架棒的高度及角度，增大当前的应力大小，若F1＝F0，则不作调整。进一步的是，基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统的控制方法，还包括：步骤(6)、实时记录每一次活动姿态对应的应力大小以及每一次活动姿态下对应支架棒调整的高度以及角度；步骤(7)、根据步骤(6)记录的数据，计算出相同活动姿态下对应应力的平均值，以及相同活动姿态下对应支架棒调整的高度以及角度的平均值；步骤(8)、根据步骤(7)得到的平均值数据不断的对智能化骨科外支架系统的控制进行优化。本专利技术基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统，应用于智能化骨科外支架，所述智能化骨科外支架包括支架棒，支架棒包括依次轴向连接的支架棒上段1、弹性段2和支架棒下段3，弹性段2布置有应力传感器5和位移传感器6，支架棒上段1、支架棒下段3均连接有钉或者针4，钉或者针4与支架棒的连接部设有应力传感器5和位移传感器6，支架棒上还设置有重力传感器，弹性段2中设置有调节模块8，调节模块8用于接收应力传感器5、位移传感器6以及重力传感器的数据，根据位移传感器6以及重力传感器的数据识别出当前活动姿势，再结合当前应力传感器5的数据得到当前活动姿势对应的应力大小，并与当前姿势对应的标准应力大小进行对比，根据对比结果对支架棒的高度及角度进行自适应调节；实时记录每一次活动姿态对应的应力大小以及每一次活动姿态下对应支架棒调整的高度以及角度；根据数据计算出相同活动姿态下对应应力的平均值，以及相同活动姿态下对应支架棒调整的高度以及角度的平均值；根据平均值数据不断的对智能化骨科外支架系统的控制进行优化；实现了根据不同活动姿态对应的应力大小自适应调节骨科外支架系统，并且对每一次调整的数据进行记录分析，并对调整结果不断优化，进一步刺激帮助骨头生长愈合。附图说明图1是本专利技术基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统的第一实施例结构图。图2是本专利技术基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统的第二实施例结构图。图3是本专利技术调节模块的一种实施例结构原理框图。图4是本专利技术基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统的控制方法的方法流程图。附图中，1为支架棒上段，2为弹性段，3为支架棒下段，4为钉或者针，5为应力传感器，6为位移传感器，7为骨骼，8为调节模块。具体实施方式本专利技术基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统，如图1所示，应用于智能化骨科外支架，所述智能化骨科外支架包括支架棒，支架棒包括依次轴向连接的支架棒上段1、弹性段2和支架棒下段3，弹性段2布置有应力传感器5和位移传感器6，支架棒上段1、支架棒下段3均连接有钉或者针4，钉或者针4与支架棒的连接部设有应力传感器5和位移传感器6，支架棒上还设置有重力传感器，弹性段2中设置有调节模块8，调节模块8用于接收应力传感器5、位移传感器6以及重力传感器的数据，根据位移传感器6以及重力传感器的数据识别出当前活动姿势，再结合当前应力传感器5的数据得到当前活动姿势对应的应力大小，并与当前姿势对应的标准应力大小进行对比，根据对比结果对支架棒的高度及角度进行自适应调节。其中，所述当前姿势对应的标准应力大小可以进行人为设定。为了增加对支架棒上段1的调节，支架本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统，应用于智能化骨科外支架，所述智能化骨科外支架包括支架棒，支架棒包括依次轴向连接的支架棒上段(1)、弹性段(2)和支架棒下段(3)，弹性段(2)布置有应力传感器(5)和位移传感器(6)，支架棒上段(1)、支架棒下段(3)均连接有钉或者针(4)，钉或者针(4)与支架棒的连接部设有应力传感器(5)和位移传感器(6)，支架棒上还设置有重力传感器，其特征在于，弹性段(2)中设置有调节模块(8)，调节模块(8)用于接收应力传感器(5)、位移传感器(6)以及重力传感器的数据，根据位移传感器(6)以及重力传感器的数据识别出当前活动姿势，再结合当前应力传感器(5)的数据得到当前活动姿势对应的应力大小，并与当前姿势对应的标准应力大小进行对比，根据对比结果对支架棒的高度及角度进行自适应调节。/n

【技术特征摘要】
1.基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统，应用于智能化骨科外支架，所述智能化骨科外支架包括支架棒，支架棒包括依次轴向连接的支架棒上段(1)、弹性段(2)和支架棒下段(3)，弹性段(2)布置有应力传感器(5)和位移传感器(6)，支架棒上段(1)、支架棒下段(3)均连接有钉或者针(4)，钉或者针(4)与支架棒的连接部设有应力传感器(5)和位移传感器(6)，支架棒上还设置有重力传感器，其特征在于，弹性段(2)中设置有调节模块(8)，调节模块(8)用于接收应力传感器(5)、位移传感器(6)以及重力传感器的数据，根据位移传感器(6)以及重力传感器的数据识别出当前活动姿势，再结合当前应力传感器(5)的数据得到当前活动姿势对应的应力大小，并与当前姿势对应的标准应力大小进行对比，根据对比结果对支架棒的高度及角度进行自适应调节。


2.根据权利要求1所述的基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统，其特征在于，所述调节模块(8)包括数据处理装置、数据存储装置、控制装置、以及调节装置，所述数据处理装置分别与控制装置以及数据存储装置连接，控制装置与调节装置连接，数据处理模块用于接收应力传感器(5)、位移传感器(6)以及重力传感器的数据，根据位移传感器(6)以及重力传感器的数据识别出当前活动姿势，再结合当前应力传感器(5)的数据得到当前活动姿势对应的应力大小，并与当前姿势对应的标准应力大小进行对比，根据对比结果输出控制信号到控制装置，控制装置控制调节装置，进而来调节支架棒的高度及角度，进一步来改变应力，数据存储装置用于存储应力变化数据。


3.根据权利要求1或2所述的基于应力自适应调节的智能化骨科外支架系统，其特征在于，所述当前姿势对应的标准应力大小可以进行人为设定。


4.根据权利要求2所述的基于应力自适应调...

【专利技术属性】
技术研发人员：马立泰，杨毅，刘浩，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：四川;51