一种下肢力线的测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术提供了一种下肢力线的测量系统及测量方法，所述测量系统包括：股骨固定装置以及测量模块，所述股骨固定装置固定于股骨远端，所述测量模块固定于所述股骨固定装置上，用于测量所述股骨远端做内外翻运动与做前后运动时的加速度，通过一次积分运算得到速度，并根据公式计算得到所述股骨远端的内外翻角与前后倾角。本发明专利技术由于仅需要进行一次积分运算，从而降低了计算的累积误差。从而降低了计算的累积误差。从而降低了计算的累积误差。

【技术实现步骤摘要】
一种下肢力线的测量系统及测量方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种下肢力线的测量系统及测量方法。

技术介绍

[0002]目前下肢力线测量实现的主要方式是使用加速度计和陀螺仪采集必要数据，进行轨迹拟合，根据拟合的曲线进行运算，从而得到下肢力线。由于在轨迹拟合的过程中，传感器的误差会对计算结果产生较大的影响，因此不适用于低成本的传感器。
[0003]在专利申请文件CN110974493A中记载，测量股骨倾角时，以导航单元中的运动传感器的三个轴建立参考坐标系，并拟合运动传感器的空间运动轨迹，计算得出股骨髋臼窝的坐标值，并根据髋臼窝的坐标值计算得出股骨的内外翻角和前后倾角。
[0004]现有方案采用轨迹拟合的方式进行股骨倾角测量，由于传感器在轨迹拟合算法中需要经过两次积分运算，误差会容易累积导致计算出的结果误差较大，并且由于对传感器的参数非常敏感，导致低成本的传感器不能在这种情况下使用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种下肢力线的测量系统及测量方法，可以使用低成本的加速度计完成对下肢力线的测量，只需要进行一次积分运算，降低了计算的累积误差。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种下肢力线的测量系统，包括：股骨固定装置以及测量模块，其中，
[0007]所述股骨固定装置固定于股骨远端；
[0008]所述测量模块固定于所述股骨固定装置上，用于测量所述股骨远端做内外翻运动与做前后运动时的加速度，通过一次积分运算得到速度，并根据以下公式计算得到所述股骨远端的内外翻角β与前后倾角α，
[0009][0010]其中，V
X
、V
Y
和V
Z
为所述股骨远端在X、Y与Z方向的速度分量，X、Y与Z方向相互垂直。
[0011]可选的，所述下肢力线的测量系统还包括：终端，所述终端用于显示所述内外翻角与所述前后倾角。
[0012]可选的，所述股骨固定装置包括：装置主体、辅助对准箭头、股骨固定针、装置固定孔以及测量模块固定凹槽；其中，
[0013]所述辅助对准箭头用于与所述股骨上的预定标记对齐；
[0014]所述股骨固定针沿着垂直于所述股骨的方向从所述股骨远端插入；
[0015]所述装置固定孔用于旋入螺钉以将所述股骨固定装置与所述股骨远端固定；
[0016]所述测量模块固定凹槽用于固定所述测量模块。
[0017]可选的，所述测量模块的外部包括模块主体、测量模块固定定位点、操作按键以及用户指示装置；其中，
[0018]所述测量模块固定定位点用于在所述测量模块与所述股骨固定装置固定时起到定位及固定的作用；
[0019]所述操作按键用于开或关所述测量模块；
[0020]所述用户指示装置用于指示所述测量模块的数据采集进度。
[0021]可选的，所述测量模块的内部包括：惯性传感器、内部按键、微处理器、无线传输模块、内部指示灯以及电池；其中，
[0022]所述惯性传感器用于测量所述股骨远端在做内外翻运动与做前后运动时的加速度并传输至所述微处理器；
[0023]所述内部按键用于与所述操作按键连接并将开关指令传输至所述微处理器；
[0024]所述微处理器用于对加速度数据进行一次积分运算得到速度数据，并对速度数据进行处理得到所述股骨远端的内外翻角与前后倾角；
[0025]所述无线传输模块用于所述微处理器与所述终端之间的数据传输；
[0026]所述内部指示灯用于接收所述微处理器的指示并传输至所述用户指示装置；
[0027]所述电池用于向所述微处理器供电。
[0028]可选的，所述惯性传感器还用于测量所述股骨远端在做内外翻运动与做前后运动时的角速度并传输至所述微处理器，以对加速度或速度进行修正。
[0029]可选的，所述股骨远端做内外翻运动时，所述惯性传感器测量所述股骨在X、Y与Z方向的加速度分量，所述微处理器进行一次积分运算得到速度分量V
X
、V
Y
和V
Z
，将V
Z
＝0且V
X
和V
Y
不为0的数据作为有效数据；所述微处理器根据公式计算得到所述股骨远端的多个内外翻角β；所述微处理器对计算结果进行均值滤波，得到实际的内外翻角β。
[0030]可选的，所述股骨远端做前后运动时，所述惯性传感器测量所述股骨在X、Y与Z方向的加速度分量，所述微处理器进行一次积分运算得到速度分量V
X
、V
Y
和V
Z
，将V
X
＝0且V
Y
和V
Z
为0的数据作为有效数据；所述微处理器根据公式计算得到所述股骨远端的多个前后倾角α；所述微处理器对计算结果进行均值滤波，得到实际的前后倾角α。。
[0031]可选的，所述惯性传感器测量一段时间内的有效数据，当所述股骨远端单次运动的有效数据量大于5％时，所述用户指示装置发出采集成功的指示。
[0032]相应的，本专利技术还提供一种下肢力线的测量方法，采用如上所述的下肢力线的测量系统进行测量，所述测量方法包括以下步骤：
[0033]将股骨固定装置固定于股骨远端；
[0034]将测量模块固定于所述股骨固定装置上；
[0035]让所述股骨远端做内外翻运动，惯性传感器测量所述股骨远端在X、Y与Z方向的加速度分量，所述微处理器进行一次积分运算得到速度分量V
X
、V
Y
和V
Z
，将V
Z
＝0且V
X
和V
Y
不为0的数据作为有效数据，采集一段时间的有效数据之后，所述微处理器根据有效数据计算所述股骨远端的内外翻角β；
[0036]让所述股骨远端做前后运动，所述惯性传感器测量所述股骨远端在X、Y与Z方向的加速度分量，所述微处理器进行一次积分运算得到速度分量V
X
、V
Y
和V
Z
，将V
X
＝0且V
Y
和V
Z
不为0的数据作为有效数据，采集一段时间的有效数据之后，所述微处理器根据有效数据计算所述股骨远端的前后倾角α。
[0037]可选的，将股骨固定装置固定于股骨远端的方法包括：
通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，除非内容另外明确指出外。
[0058]图1是本专利技术一实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种下肢力线的测量系统，其特征在于，包括：股骨固定装置以及测量模块，其中，所述股骨固定装置固定于股骨远端；所述测量模块固定于所述股骨固定装置上，用于测量所述股骨远端做内外翻运动与做前后运动时的加速度，通过一次积分运算得到速度，并根据以下公式计算得到所述股骨远端的内外翻角β与前后倾角α，其中，V
X
、V
Y
和V
Z
为所述股骨远端在X、Y与Z方向的速度分量，X、Y与Z方向相互垂直。2.如权利要求1所述的下肢力线的测量系统，其特征在于，所述下肢力线的测量系统还包括：终端，所述终端用于显示所述内外翻角与所述前后倾角。3.如权利要求2所述的下肢力线的测量系统，其特征在于，所述股骨固定装置包括：装置主体、辅助对准箭头、股骨固定针、装置固定孔以及测量模块固定凹槽；其中，所述辅助对准箭头用于与所述股骨上的预定标记对齐；所述股骨固定针沿着垂直于所述股骨的方向从所述股骨远端插入；所述装置固定孔用于旋入螺钉以将所述股骨固定装置与所述股骨远端固定；所述测量模块固定凹槽用于固定所述测量模块。4.如权利要求3所述的下肢力线的测量系统，其特征在于，所述测量模块的外部包括模块主体、测量模块固定定位点、操作按键以及用户指示装置；其中，所述测量模块固定定位点用于在所述测量模块与所述股骨固定装置固定时起到定位及固定的作用；所述操作按键用于开或关所述测量模块；所述用户指示装置用于指示所述测量模块的数据采集进度。5.如权利要求4所述的下肢力线的测量系统，其特征在于，所述测量模块的内部包括：惯性传感器、内部按键、微处理器、无线传输模块、内部指示灯以及电池；其中，所述惯性传感器用于测量所述股骨远端在做内外翻运动与做前后运动时的加速度并传输至所述微处理器；所述内部按键用于与所述操作按键连接并将开关指令传输至所述微处理器；所述微处理器用于对加速度数据进行一次积分运算得到速度数据，并对速度数据进行处理得到所述股骨远端的内外翻角与前后倾角；所述无线传输模块用于所述微处理器与所述终端之间的数据传输；所述内部指示灯用于接收所述微处理器的指示并传输至所述用户指示装置；所述电池用于向所述微处理器供电。6.如权利要求5所述的下肢力线的测量系统，其特征在于，所述惯性传感器还用于测量所述股骨远端在做内外翻运动与做前后运动时的角速度并传输至所述微处理器，以对加速度或速度进行修正。7.如权利要求5所述的下肢力线的测量系统，其特征在于，所述股骨远端做内外翻运动时，所述惯性传感器测量所述股骨在X、Y与Z方向的加速度分量，所述微处理器进行一次积分运算得到速度分量V
X
、V
Y
和V
Z
，将V
Z
＝0且V
X
和V
Y
不为0的数据作为有效数据；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞天白，于萌，
申请(专利权)人：苏州微创智行医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：