一种前交叉韧带损伤后的运动康复设备制造技术

本发明专利技术涉及一种智能化多维传感运动康复设备，属于前交叉韧带损伤

【技术实现步骤摘要】
一种前交叉韧带损伤后的运动康复设备


[0001]本专利技术属于智能化技术作为软件组件驱动并控制相关硬件系统的领域，具体涉及一种前交叉韧带
(ACL)
损伤后的运动康复设备
。

技术介绍

[0002]当前信息技术的发展对于下肢运动康复已经形成深度影响与并产生不少应用成果，然而针对下肢失能人群的术后运动康复仍是现实的难题
。
前十字韧带
(anterior cruciate ligament
，
ACL)
损伤是膝关节最常见的运动性损伤之一，可导致运动功能受限和膝关节退行性变，严重影响患者的生活质量
。ACL
是常见运动损伤之一，是膝关节韧带中最易受损伤的部分，受损伤者绝大多数是喜爱体育活动的人
。ACL
是膝关节限制胫骨前移和内旋的重要稳定结构，也是运动中最易损伤的结构之一
。
据统计，美国每年有8万人发生
ACL
损伤，其中
15
～
25
岁参与旋转运动的人群发病率最高
。ACL
损伤会导致膝关节稳定性降低
、
运动功能受限，继发半月板和关节软骨损伤
。ACL
损伤早期诊疗已成为国际共识
。
而针对
ACL
损伤风险检测和断裂重建后的运动康复设备研发仍然处于初步发展期
。
以往康复设备研发主要在
ACL
重建手术后运动学改变与功能缺陷进行相关分析，本专利技术在以往研究的基础上，根据
ACL
重建手术后膝关节腔内结构改变，以胫骨粗隆三维解剖学位置为生物学标志，通过冠状面压力传感器的设备开发，精确量化胫骨粗隆处前移和旋转的动力学指标，并结合已有的水平面足底压力传感器和三维人体运动捕捉系统进行多维传感数据融合，通过规范本设备产品的技术框架与性能要求，统一数据集标准与术语定义，提出一种创新的
ACL
损伤评估与训练工具和方法
。
本专利技术是基于数字网络和人工智能，个性化
、
定制化
、
便利化的数字康复系统，旨在研发国际一流水平，并符合中国国情的智能化多维传感膝关节前交叉韧带损伤
、
断裂术后重建运动康复评估和训练干预设备
。
[0003]ACL
是稳定膝关节的重要结构，主要限制胫骨过度前移与旋转
。ACL
损伤或断裂诊断金标准是三维核磁共振影像
(Magnetic Resonance Imaging,MRI)
，通过对比患侧与非患侧影像，优化前交叉韧带的三维位置，使重建趋向更高的精度，以获得更好的功能结果
。ACL
重建手术后仍会存在膝关节腔内结构改变，例如半月板坡度改变；运动学改变与功能缺陷
。
以往研究对
ACL
重建后患者运动生物力学特征改变主要集中在矢状面，受限于检测手段，缺少对冠状面与横断面运动学与动力学改变的研究
。
本专利技术旨在通过提供创新检测手段，弥补以往研究的不足
。ACL
重建后患者还会存在本体感觉与神经肌肉控制改变，提示
ACL
重建后患者康复过程中要注重其本体感觉与神经肌肉控制训练
。
现代人工智能和控制技术的发展为下肢运动康复设备提供了发展空间
。
研究表明可穿戴振动反馈训练能够显著提高
ACL
重建术后患者平衡及行走功能
,
此研究的局限性在于是单中心研究
。ACL
断裂会显著增加膝关节内
、
外侧副韧带和后交叉韧带的应力和股骨相对于胫骨的位移
。
支具能有效减少膝关节因前交叉韧带断裂而产生的过度位移和其他韧带的应力，对患者康复具有积极的促进作用，但是要考虑支具的制动效果
。
研究表明浸式虚拟现实
(VR)
训练用于
ACL
重建术后患者下肢功能康复中的效果，沉浸式
VR
训练能够改善
ACL
重建后患者下肢股直肌
、
腘绳肌肌力及膝
关节运动功能
。
智能运动控制技术是一项融合传感
、
算法
、
信息
、
移动计算等为一体的复杂技术，要使其能够准确
、
快速地预判运动执行者的意图，同时及时发出控制指令使设备做出响应
。
良好的运动控制状态需要完整的解剖结构和神经通路传导
。ACL
损伤
、
断裂术后重建后运动学改变是外在表现，必然是关节内在结构和关节腔内动力学改变导致关节面之间的对位对线改变引起的
。
以往临床上通过胫骨相对股骨松弛度和前移距离来判断前交叉韧带是否存在损伤
。
并且运用核磁共振检查被称为膝关节前交叉韧带损伤诊断的“金标准”，但是大量的临床影像学资料显示，核磁共振检查依然存在假阳性和假阴性结果
。
目前，前交叉韧带损伤日益增多，很多膝关节韧带损伤疑似患者来院就诊时，部分医师不经专科查体或简单进行查体后便嘱患者行核磁共振检查，将价格相对昂贵的确诊性诊断技术作为最初的筛查手段，
MRI
检查阴性率逐渐增多，造成资源浪费
。
而且部分年轻从业医生因不能正确熟练掌握膝关节韧带损伤查体方法，对轻中度损伤患者进行了早期阴性排除，进而延误了治疗
。
因此目前迫切需联合基于定量生物力学检查的改良专科查体，怎样设计出一种准确测量到膝关节前交叉韧带的损伤程度，成为长期以来难以解决的技术难题
。
[0004]在膝关节前交叉韧带康复损伤及断裂后重建的康复中，受限于检测手段不足，往往依赖康复医生的观测和以往病例的积累及康复病人的反馈来评估康复状况，康复医生对康复患者状况的观测更多依赖于经验积累和康复患者的反馈做出的主观判断，而康复患者的反馈也是基于自身感知和主观判断
。
不论是康复医生对康复病人疲劳状况的观测还是康复病人的反馈，均为主观判断，难以对康复病人康复进展的评估提供准确的参考意义
。
鉴于上述原因，所以亟需有效利用康复设备来辅助康复患者开展科学高效的康复治疗以恢复下肢功能
。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种前交叉韧带损伤后的运动康复设备，其为一种智能化多维传感
ACL
损伤风险评估
、
断裂术后重建的运动康复评估和训练干预产品，利用智能检测系统的多传感器进行数据融合处理，以消除单一或单类传感器检测的不确定性，提高检测系统的可靠性，获得对检测对象的更准确认识
。
本专利技术提供一种确定动力学和运动学指标的一体化量化方法，提供从数字评估岀发，到数字康本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种前交叉韧带损伤后的运动康复设备，其特征在于，包括多维传感数据融合系统和承载支架
(4)
；所述多维传感数据融合系统包括足底压力传感器
(1)
，膝冠状面压力传感器
(2)
和三维运动捕捉系统
(3)
；所述承载支架
(4)
安装在所述足底压力传感器
(1)
前端，膝冠状面压力传感器
(2)
可沿承载支架
(4)
上下滑动和近冠状面角度微调，以适应不同身高
、
腿长的康复者训练的需求；所述足底压力传感器
(1)
，膝冠状面压力传感器
(2)
和承载支架
(4)
构成压力数据采集平台；所述三维运动捕捉系统
(3)
置于压力数据采集平台两侧；在采集康复者进行压力数据采集平台上的运动任务的动力学特征时，同步记录康复者身体相关部位的运动学特征，由信息处理系统
(6)
对于传感器和运动捕捉系统采集的数据进行分析和处理，并将结果反馈在所述
VR
显示屏
(5)
上，产生模拟三维空间的虚拟场景，康复者利用
VR
信号完成...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪昭，贾树立，夏平，张冰，左桂林，刘东华，郭子铭，郭永，
申请(专利权)人：普康慧健医疗设备重庆有限公司，
类型：发明
国别省市：