【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医用检查器械，具体为一种用于评估踝关节稳定性的设备及其评估方法。
技术介绍
1、踝关节扭伤(“崴脚”)是发病率最高的人体损伤之一，其特征在于踝关节韧带的撕裂，如果处理不当会导致韧带愈合不良而变得松弛，进而导致反复崴脚，关节不稳。如不经过手术治疗或长期的规范康复，极易遗留踝关节不稳定症状。这将导致关节在非对位状态下运动带来异常磨损，进而发展为骨关节炎。对于踝外侧韧带术后及规范保守治疗康复的患者，在康复进程中准确评估踝外侧韧带功能恢复情况，有助于指导患者个性化康复，制定更加合理的康复计划及重返运动时间点。因此，准确评估踝关节的稳定性至关重要。
2、现有评估踝关节稳定性的手段包括医生手法检查前抽屉实验、应力位x线拍片。前者对医生的经验要求很高，且需要患者配合，重复性较差，难以推广应用；后者是使用一种“支架”给踝关节施加侧向力，如果患者存在踝关节不稳，即韧带功能缺失，就会在此时拍摄的x光片下看到骨间结构对合不良，而该设备不能独立完成检查，只是作为x线的辅助，即应用不便，且只能通过骨结构问题间接反映韧带问题，不能有效评价是否存在软组织损伤(韧带)带来的关节不稳，此外，该检查方法会对患者和操作者带来放射线辐照的损害。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于评估踝关节稳定性的设备及其评估方法，解决了现有检查手段存在的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种用于评估踝关节稳定性的设备，包括：
3、
4、摆臂，顶端与安装架铰接；
5、驱动结构，安装与安装架上用于驱动摆臂绕铰接点往复摆动；
6、定位箍，设置于安装架顶部用于粗定位大腿位置；
7、绑定结构，设置于摆臂上用于绑定小腿；
8、测定结构，设置有两组分别安装于足背第一跖趾关节处和摆臂底部对应脚跟位置，足背第一跖趾关节处的测定结构用于检测足背第一跖趾关节摆动幅度，脚跟位置的测定结构用于消除足背第一跖趾关节处的测定结构的检测误差。
9、优选的，所述测定结构包括加速度传感器，足背第一跖趾关节处的加速度传感器通过绑带绑定在足背第一跖趾关节处，脚跟位置的加速度传感器直接安装于摆臂底端。
10、优选的，所述绑定结构包括弧形腿托，且弧形腿托外表面两侧均连接有编织带，两根编织带之间通过魔术贴进行粘贴。
11、优选的，所述安装架包括u型钢及其底部两端固定的竖架，所述u型钢呈平躺形态套设在病床、桌子、椅子边缘，所述u型钢和竖架的一侧之间还连接有支撑定位箍的斜撑，所述竖架的底端固定连接有竖管，且竖管的内部螺纹连接有螺纹管，所述螺纹管的底端转动连接有防滑垫脚；
12、所述固定结构为螺纹连接在u型钢底部的多组拧紧螺栓，且拧紧螺栓的顶端转动连接有压板。
13、优选的，所述驱动结构包括安装于安装架上的安装板，所述安装板一端的底部安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端延伸至安装板上部且固定连接有摆杆，所述摆杆的活动端转动连接有连杆，且连杆的一端转动连接有推拉杆，所述推拉杆的一端转动连接有滑块，所述摆臂的一侧底部安装有与滑块滑动连接的滑轨，所述安装板的顶部另一侧还安装有限制推拉杆仅轴向滑动的限位座。
14、优选的，所述摆臂铰接位置的侧面还转动安装有测距传感器，且足背第一跖趾关节位置加速度传感器上印刻有用于对准测距传感器红外线的标定线。
15、本专利技术还公开了一种评估方法，具体包括以下步骤：
16、s1、先将设备安装在桌子、椅子或病床旁，然后患者坐好，将大腿置于定位箍内，将小腿贴合摆臂用绑定结构绑紧，然后活动的加速度传感器绑定在足背第一跖趾关节；
17、s2、在摆臂自然下垂的初始状态下，调整测距传感器的角度，使其发出的红外线照射到测距传感器的标定线；
18、s3、将测距传感器将检测的距离数据传输至计算机，将测距传感器和两个加速度传感器的位置投射到摆臂的xz摆动平面，设测距传感器的位置为原点o，设摆臂上加速度传感器的位置坐标为a，设足背第一跖趾关节处加速度传感器的位置坐标为b，坐标a为已知，即oa长度一致；
19、s4、启动驱动结构驱动摆臂带动小腿摆动，此时两个加速度传感器将检测到的数据传输到计算机，按照oa与ob的比例，将a点加速度传感器的加速度值等比例放大，利用a点加速度传感器的加速度值作为基础值消除b点加速度传感器的加速度值的误差值，将b点加速度传感器的加速度值的剩余值的变化建立线形图进行记录，通过波形分析评估脚踝稳定性。
20、优选的，设a点加速度传感器的加速度值为aa，b点加速度传感器的加速度值ab，设消除误差后的b点加速度传感器的加速度值为ab^，则：
21、
22、优选的，线形图以每个周期往复移动的两个极限点作为时间点记录加速度值ab^，将若干个加速度值ab^建立集合(a1，a2，...，an)，计算n个加速度值ab^的平均值a0，并设定允许的波动阈值范围δa，通过n个ab^值与平均值a0的误差对比波动阈值范围δa，分析ab^的不稳定性。
23、优选的，平均值a0的计算公式为：
24、
25、其中，ai表示第i个ab^值；
26、设定波动阈值δa是基于平均值a0和百分比p来设定的，即：
27、δa＝p×a0；
28、计算每个加速度值ai与平均值a0的误差ei，则：
29、ei＝∣ai-a0∣；
30、为了评估整个数据集的不稳定性，定义超出阈值的点数比例r和总误差与阈值的比s两个指标，r与s越大表示越不稳定，则：
31、
32、本专利技术提供了一种用于评估踝关节稳定性的设备及其评估方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
33、1、该用于评估踝关节稳定性的设备，通过采用电力驱动的方式往复晃动患者小腿，并对患者足背第一跖趾关节的摆动进行检测，利用实际的数据进行分析，可准确的识别出患者踝关节稳定性是否存在异常，采用机械驱动的方式甩动，相对于患者自行甩动较为规律，有助于更加客观和标准化地发现异常，而相对于使用x光拍摄检查更加方便快速，对医生的经验要求也相对较低，同时设备的成本也更低。
34、2、该用于评估踝关节稳定性的设备，通过在足背第一跖趾关节和摆臂上均安装加速度传感器，可相互对照，利用摆臂上的加速度传感器的数值，可消除在检测过程中设备不规律晃动对足背第一跖趾关节上加速度传感器的干扰，进一步提高了监测数据的精准性。
35、3、该用于评估踝关节稳定性的设备，安装架作为整个装置的主体框架结构，而在其上设置通过设置固定结构，可将装置固定在病床、桌子以及一些椅子边缘，扩大了装置的使用条件，而在底部设置的可调节高度的螺纹管和防滑垫脚，可在上方固定好后在底部进行辅助稳定支撑，进而可更牢固的固定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于评估踝关节稳定性的设备及其评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于评估踝关节稳定性的设备，其特征在于：所述测定结构包括加速度传感器，足背第一跖趾关节处的加速度传感器通过绑带绑定在足背第一跖趾关节处，脚跟位置的加速度传感器直接安装于摆臂底端。
3.根据权利要求1所述的一种用于评估踝关节稳定性的设备，其特征在于：所述绑定结构包括弧形腿托，且弧形腿托外表面两侧均连接有编织带，两根编织带之间通过魔术贴进行粘贴。
4.根据权利要求1所述的一种用于评估踝关节稳定性的设备，其特征在于：所述安装架包括U型钢及其底部两端固定的竖架，所述U型钢呈平躺形态套设在病床、桌子、椅子边缘，所述U型钢和竖架的一侧之间还连接有支撑定位箍的斜撑，所述竖架的底端固定连接有竖管，且竖管的内部螺纹连接有螺纹管，所述螺纹管的底端转动连接有防滑垫脚；
5.根据权利要求1所述的一种用于评估踝关节稳定性的设备，其特征在于：所述驱动结构包括安装于安装架上的安装板，所述安装板一端的底部安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端延伸至安装板上部且固定连接有摆
6.根据权利要求2所述的一种用于评估踝关节稳定性的设备，其特征在于：所述摆臂铰接位置的侧面还转动安装有测距传感器，且足背第一跖趾关节位置加速度传感器上印刻有用于对准测距传感器红外线的标定线。
7.一种评估方法，使用基于权利要求6所述的用于评估踝关节稳定性的设备进行踝关节稳定性的评估，其特征在于：具体包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种评估方法，其特征在于：设A点加速度传感器的加速度值为aA，B点加速度传感器的加速度值aB，设消除误差后的B点加速度传感器的加速度值为aB^，则：
9.根据权利要求8所述的一种评估方法，其特征在于：线形图以每个周期往复移动的两个极限点作为时间点记录加速度值aB^，将若干个加速度值aB^建立集合(a1，a2，...，an)，计算n个加速度值aB^的平均值a0，并设定允许的波动阈值范围Δa，通过n个aB^值与平均值a0的误差对比波动阈值范围Δa，分析aB^的不稳定性。
10.根据权利要求9所述的一种评估方法，其特征在于：平均值a0的计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种用于评估踝关节稳定性的设备及其评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于评估踝关节稳定性的设备，其特征在于：所述测定结构包括加速度传感器，足背第一跖趾关节处的加速度传感器通过绑带绑定在足背第一跖趾关节处，脚跟位置的加速度传感器直接安装于摆臂底端。
3.根据权利要求1所述的一种用于评估踝关节稳定性的设备，其特征在于：所述绑定结构包括弧形腿托，且弧形腿托外表面两侧均连接有编织带，两根编织带之间通过魔术贴进行粘贴。
4.根据权利要求1所述的一种用于评估踝关节稳定性的设备，其特征在于：所述安装架包括u型钢及其底部两端固定的竖架，所述u型钢呈平躺形态套设在病床、桌子、椅子边缘，所述u型钢和竖架的一侧之间还连接有支撑定位箍的斜撑，所述竖架的底端固定连接有竖管，且竖管的内部螺纹连接有螺纹管，所述螺纹管的底端转动连接有防滑垫脚；
5.根据权利要求1所述的一种用于评估踝关节稳定性的设备，其特征在于：所述驱动结构包括安装于安装架上的安装板，所述安装板一端的底部安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端延伸至安装板上部且固定连接有摆杆，所述摆杆的活动端转动连接有连杆，且连杆的一端转动连接有推拉杆，所述推拉杆的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：江东，赵峰，王艺凯，韩一凡，
申请(专利权)人：北京大学第三医院北京大学第三临床医学院，
类型：发明
国别省市：
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