一種肢體痙攣評測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種肢體痙攣評測裝置，通過測量人體肘關節(jié)以不同角速度伸展過程中肘關節(jié)角加速度或者前臂任意一點線加速度變化數(shù)據(jù)，以及上述加速度變化對應的關節(jié)角度值，測量的角度、速度、加速度信號處理后可實時顯示并存儲；依據(jù)不同角速度下上肢肘關節(jié)角加速度或者前臂任意一點線速度突變對應的肘關節(jié)角度以及肘關節(jié)角加速度或者前臂任意一點線加速度變化數(shù)據(jù)評估上肢痙攣程度，能客觀、定量的檢測和評定痙攣，解決當前痙攣檢測主觀性較大的難題，且設計簡單、成本低。
【專利說明】
一種肢體痙攣評測裝置
技術領域：
[0001 ]本實用新型涉及一種肢體痙攣評測裝置。
【背景技術】：
[0002]痙攣是一種由牽張反射高興奮性所致的、以速度依賴的、緊張性牽張反射增強伴 腱反射逾常為特征的運動障礙。對痙攣的治療離不開對痙攣的評定，痙攣檢測方法有主觀 評定方法和客觀評定方法。目前臨床上應用最為廣泛的主觀評定量表是改良Ashworth量 表，該量表在臨床上易于實現(xiàn)，但量表本身屬于定性描述，評測主觀性強，不能滿足客觀精 確的定量評定要求。而大型等速肌力測試系統(tǒng)、肌電儀等設備雖然可以滿足客觀定量評定 要求，但由于價格昂貴，操作復雜等因素的限制一直無法得到臨床推廣。
[0003] 根據(jù)改良Ashworth量表描述：
[0005] 表1改良Ashworth量表
[0006] 表明肌張力變化情況與痙攣等級有直接關系，同時也表明加速度突然變化所對用 的角度，習慣上稱之為牽張反射閾值角度的關節(jié)角度也與痙攣等級有直接關系。肌張力的 突然增高會導致運動過程中關節(jié)角加速度以及線加速度的突然變化，因此通過檢測運動過 程中運動參數(shù)包括加速度速度以及角度的變化便可評估出痙攣等級。
【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0007] 為克服現(xiàn)有技術的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種肢體痙攣評測裝置，通 過實時監(jiān)測依據(jù)上肢肘關節(jié)角加速度或者前臂任意一點線速度突變對應的肘關節(jié)角度以 及肘關節(jié)角加速度或者前臂任意一點線加速度變化數(shù)據(jù)評估上肢痙攣程度。
[0008] 本實用新型解決技術問題采用如下技術方案：
[0009] -種肢體痙攣評測方法，實時獲得上肢肘關節(jié)做伸展運動過程中肘關節(jié)角度、角 速度以及角加速度變化數(shù)值;設m為人體上肢前臂與手的質(zhì)量，J代表人體上肢前臂轉(zhuǎn)動慣 量，W為肘關節(jié)角速度，Θ表示肘關節(jié)實時運動角度，ε表示肘關節(jié)角加速度，0all表示一個伸 展周期的肘關節(jié)關節(jié)活動度；
[0010] ①被測者根據(jù)要求實現(xiàn)肘關節(jié)從屈曲可達最大角度至伸展可達最大角度的伸展 運動；
[0011] ②被測者根據(jù)要求在肢體相應位置放置相應傳感器，確保可以獲取檢測過程中肘 關節(jié)角度、角速度以及角加速度數(shù)據(jù)；
[0012] ③當肘關節(jié)根據(jù)要求做伸展運動時，肘關節(jié)受肘關節(jié)阻力矩以及動力矩綜合作 用，根據(jù)角加速度與扭矩的關系，可得肘關節(jié)角加速度為：
[0013] e=M/J； (1)
[0014] 式中Μ表示肘關節(jié)所受綜合力矩；
[0015] 伸展運動前期，肘關節(jié)做勾速運動，跑力=順，ε=〇; ⑵
[0016] 此時肘關節(jié)阻力矩可看作線性彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)：
[0017] M：a = b S + k 9 , (3)
[0018] 其中k表示為系統(tǒng)彈性系數(shù)，b表示為系統(tǒng)阻尼系數(shù)，
[0019] _為變量，確保_=順，且在伸展過程中不會突變。
[0020] ④當肘關節(jié)被動運動到一定角度03時，如果痙攣發(fā)生，肘關節(jié)阻力突然瞬時增大， 設此時阻力矩為_+ΛΜ，此時，肘關節(jié)角加速度值為：
[0021] e = (]\feA-(_j+AM))/J (4)
[0022] ⑤由公式(1)(2)(3)(4)加速度變化值Ae=_AM/J (5);
[0023] 其中，J為定值，ΛΜ為肘關節(jié)扭矩突變值。
[0024]⑥MAS量表(改良Ashworth量表)為常用痙攣評定量表，根據(jù)被測者肘關節(jié)阻力變 化情況(ΛΜ)以及阻力變化對應的關節(jié)角度03評定痙攣，該方法能通過角加速度￡數(shù)據(jù)以及 肘關節(jié)阻力突變時角度數(shù)據(jù)9 s/0all將MAS量表量化，從而定量評定出人體痙攣程度。
[0025] 利用肘關節(jié)伸展運動過程前臂任意一點線加速度突變對應的肘關節(jié)角度以及線 加速度變化數(shù)據(jù)定量評價痙攣;根據(jù)線加速度與角加速度關系：
[0026] a = Le ； (6)
[0027] 其中a表示線加速度，ε表示角加速度，L表示線加速度傳感器距離肘關節(jié)長度； [0028]根據(jù)（1)(2)(3)(4)(5)(6)可得：
[0029] Aa = -(L/J)*(AM); (7)
[0030] 其中，L、J為定值;根據(jù)被測者肘關節(jié)阻力變化（ΛΜ)以及變化對應的角度0S評定 痙攣，該方法能通過線加速度數(shù)據(jù)以及肘關節(jié)阻力突變時角度數(shù)據(jù)9 s/9aii將MAS量表量化， 從而定量評定出人體痙攣程度。
[0031] 一種肢體痙攣評測裝置，其包括：
[0032] 前部活動支架和后部支撐支架，所述前部活動支架和后部支撐支架的相向端交錯 疊合并通過連接軸鉸接，所述連接軸的一端與前部活動支架固聯(lián)，另一端固定連接有角度 采集模塊，在所述前部活動支架的前端固定設置有加速度采集模塊;所述角度采集模塊、加 速度采集模塊與主機處理模塊通訊，主機處理模塊與智能儀表通訊。
[0033]所述主機處理模塊主要包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、信號采集模塊以及信號發(fā)送模塊。
[0034]在所述前部活動支架上設有能沿其長度方向滑動的滑塊，在所述滑塊上固定設置 有前套筒，所述滑塊能通過鎖定螺栓鎖定在前部活動支架上。
[0035] 在所述前部活動支架上設有刻度，刻度的起始點朝向連接軸所在處。
[0036] 在所述后部支撐支架上設有能沿其長度方向滑動的滑塊，在所述滑塊上固定設置 有圓筒形的護具，所述滑塊能通過螺栓鎖定在后部支撐支架上。
[0037]所述角度采集模塊包括角度傳感器以及信號調(diào)理模塊，所述信號調(diào)理模塊包括與 角度傳感器電性連接的調(diào)理電路、與調(diào)理電路連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊以及與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接 的信號發(fā)送模塊；
[0038]所述智能儀表包括信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及顯示模塊;所述信號接收模 塊與信號發(fā)送模塊通訊，信號接收模塊與數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端連接，顯示模塊與數(shù)據(jù)處 理模塊的輸出端連接。
[0039]所述加速度采集模塊包括加速度傳感器以及信號調(diào)理模塊，所述信號調(diào)理模塊包 括與加速度傳感器電性連接的調(diào)理電路、與調(diào)理電路連接信號采集模塊以及與信號采集模 塊連接的信號發(fā)送模塊；
[0040] 所述智能儀表包括信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及顯示模塊;所述信號接收模 塊與信號發(fā)送模塊通訊，信號接收模塊與數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端連接，顯示模塊與數(shù)據(jù)處 理模塊的輸出端連接。
[0041] -種前述所述評測方法的肢體痙攣評測裝置，其特征在于包括:第一慣性傳感器 模塊和第二慣性傳感器模塊，兩個所述傳感器模塊分別穿戴于上肢前臂與上臂上，檢測過 程中通過兩慣性傳感器輸出數(shù)據(jù)，根據(jù)空間相對關系以及線加速度與角加速度關系處理得 到肘關節(jié)角度、角加速度以及運動角速度；
[0042] 所述第一慣性傳感器模塊、第二慣性傳感器模塊各自包括與慣性傳感器電性連接 的調(diào)理電路、與調(diào)理電路連接的信號采集模塊以及與信號采集模塊連接的信號發(fā)送模塊； [0043]所述肢體痙攣評測裝置還包括智能儀表，所述智能儀表包括信號接收模塊、數(shù)據(jù) 處理模塊以及顯示模塊;所述信號接收模塊與信號發(fā)送模塊通訊，信號接收模塊與數(shù)據(jù)處 理模塊的輸入端連接，顯示模塊與數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端連接；
[0044] 設m為人體上肢前臂與手的質(zhì)量，J代表人體上肢前臂轉(zhuǎn)動慣量，w為肘關節(jié)角速 度，Θ表示肘關節(jié)實時角度，ε表示肘關節(jié)角加速度，0 all表示一個伸展周期的肘關節(jié)關節(jié)活 動度；
[0045] ①被測者根據(jù)要求實現(xiàn)肘關節(jié)從屈曲可達最大角度至伸展可達最大角度的伸展 運動；
[0046] ②被測者根據(jù)要求在肢體前臂與上臂相應位置放置慣性傳感器，確保慣性傳感器 輸出加速度方向以及角速度方向沿著肘關節(jié)運動切線方向；
[0047] ③當肘關節(jié)根據(jù)要求做伸展運動時，肘關節(jié)受肘關節(jié)阻力矩以及動力矩綜合作 用，根據(jù)角加速度與扭矩的關系，可得肘關節(jié)角加速度為：
[0048] e=M/J； (8)
[0049] 式中Μ表示肘關節(jié)所受綜合力矩；
[0050] 伸展運動前期，肘關節(jié)做勾速運動，Μ動=Μ阻，ε=〇; (9)
[0051 ]此時肘關節(jié)阻力矩可看作線性彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)：
[0053] 其中k表示為系統(tǒng)彈性系數(shù)，b表示為系統(tǒng)阻尼系數(shù)，
[0054] Mi力為變量，確保Mi力=順，且在伸展過程中不會突變。
[0055] 檢測過程中，根據(jù)慣性傳感器沿肘關節(jié)運動切線方向輸出角速度數(shù)據(jù)，通過角速 度與時間積分求出前臂在檢測過程中轉(zhuǎn)動角度Λβ，上臂在檢測過程中轉(zhuǎn)動角度Λα，可以 求得伸展過程肘關節(jié)實時轉(zhuǎn)動角度為：
[0057]式中，wl(t)表示在檢測過程中上臂慣性傳感器輸出角速度變化值，w2(t)表示在 檢測過程中前臂慣性傳感器輸出角速度變化值，t表示轉(zhuǎn)動時間wl(t)+w2(t)可等效為肘關 節(jié)伸展角速度。
[0058] ④當肘關節(jié)被動運動到一定角度03時，如果痙攣發(fā)生，肘關節(jié)阻力突然瞬時增大， 設此時阻力矩為_+ΛΜ，此時，處理可得前臂慣性傳感器輸出為：
[0059] a=(L/J)*〇\fer(]\|i+AM))； (12)
[0060] 式中L表示前臂慣性傳感器距離肘關節(jié)距離。
[0061] ⑤由公式(9)處理可得加速度變化值Aa=(_L/J)*AM (13);
[0062] 其中，L、J為定值，ΛΜ為肘關節(jié)扭矩突變值。
[0063] ⑥MAS量表(改良Ashworth量表)為常用痙攣評定量表，根據(jù)被測者肘關節(jié)阻力變 化情況（ΛΜ)以及阻力變化對應的關節(jié)角度θ 8評定痙攣，該方法能根據(jù)慣性傳感器輸出數(shù) 據(jù)，通過加速度a數(shù)據(jù)以及肘關節(jié)阻力突變時角度數(shù)據(jù)0s/0all將MAS量表量化，從而定量評 定出人體痙攣程度。
[0064]與已有技術相比，本實用新型的有益效果體現(xiàn)在：
[0065] 本實用新型肢體痙攣評測方法，通過檢測肢體運動過程中運動參數(shù)變化:加速度 變化以及加速度變化對應的關節(jié)角度，便可判斷痙攣程度。這種方法與現(xiàn)有的方法相比，易 于實現(xiàn)且操作簡單。
[0066] 本實用新型裝置結(jié)構簡單、體積小，易于操作，便于臨床推廣。
【附圖說明】：
[0067] 圖1為本實用新型的實施例裝置結(jié)構示意圖；圖2為實施例裝置細節(jié)示意圖；圖3為 本實用新型的實施例信號采集系統(tǒng)總框圖；圖4是一個屈伸周期內(nèi)肘關節(jié)角度變化以及前 臂線加速度變化情況。
[0068] 圖中標號：1加速度采集模塊，2前部活動支架，3后部支撐支架，4外殼，5護具，7防 護海綿，8角度采集模塊，10連接軸，11刻度，12前套筒，22鎖定螺栓，32螺栓。
[0069] 以下通過【具體實施方式】，并結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
【具體實施方式】：
[0070] 實施例1:本實施例的肢體痙攣評測裝置，其包括：
[0071] 呈扁平桿狀結(jié)構的前部活動支架2和后部支撐支架3,該前部活動支架2和后部支 撐支架3的相向端交錯疊合并通過連接軸10鉸接，連接軸10的一端與前部活動支架2固聯(lián)， 中部從后部支撐支架3的通孔中穿過，連接軸10的另一端固定連接有角度采集模塊8,在前 部活動支架2的前端固定設置有加速度采集模塊1;其中，角度采集模塊8、加速度采集模塊1 與主機處理模塊通訊，主機處理模塊與智能儀表通訊。
[0072] 主機處理模塊主要包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、信號采集模塊以及信號發(fā)送模塊。
[0073] 具體設置中，在前部活動支架2上設有能沿其長度方向滑動的滑塊，在滑塊上固定 設置有前套筒12,滑塊能通過鎖定螺栓22鎖定在前部活動支架2上，套筒12內(nèi)壁設有緩沖 墊，在前臂伸入套筒12內(nèi)部時起保護作用，前部活動支架2上設有刻度，刻度的起始點朝向 連接軸10所在處，適應不同臂長的被測試者。
[0074] 同樣，在后部支撐支架3上設有能沿其長度方向滑動的滑塊，在滑塊上固定設置有 圓筒形的護具5,滑塊能通過螺栓32鎖定在后部支撐支架3上，護具內(nèi)壁也設有緩沖墊，在上 臂伸入護具5內(nèi)部時起保護作用。
[0075]實際應用中，角度采集模塊8包括角度傳感器以及信號調(diào)理模塊，信號調(diào)理模塊包 括與角度傳感器電性連接的調(diào)理電路、與調(diào)理電路連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊以及與A/D轉(zhuǎn)換模塊 連接的信號發(fā)送模塊；
[0076]智能儀表包括信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及顯示模塊;所述信號接收模塊與 信號發(fā)送模塊通訊，信號接收模塊與數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端連接，顯示模塊與數(shù)據(jù)處理模 塊的輸出端連接。
[0077]同樣，加速度采集模塊1包括加速度傳感器以及信號調(diào)理模塊，所述信號調(diào)理模塊 包括與加速度傳感器電性連接的調(diào)理電路、與調(diào)理電路連接信號采集模塊以及與信號采集 模塊連接的信號發(fā)送模塊；
[0078]智能儀表包括信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及顯示模塊;所述信號接收模塊與 信號發(fā)送模塊通訊，信號接收模塊與數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端連接，顯示模塊與數(shù)據(jù)處理模 塊的輸出端連接。
[0079] 本實用新型對上肢進行痙攣檢測的工作過程：護具5可直接套在被測試者的上臂 上，其外側(cè)有魔術貼;連接軸10處設有防護海綿7,該防護海綿處于肘關節(jié)的側(cè)面，連接軸10 的外端固聯(lián)角度采集模塊8,模塊外面設有保護外殼4。
[0080] 檢測前初始化加速度采集模塊1、角度采集模塊8。檢測時先將裝置穿戴在被測者 上肢，防護海綿7以及緩沖墊可防止肢體擦傷，保持測量過程舒適感;測試時需要確保角度 采集模塊8的角度傳感器與肘關芐基本同軸，加速度采集模塊1位于前臂任意一點均可，需 確保加速度傳感器所測線加速度為肘關節(jié)伸展過程中加速度傳感器所在點的前臂切向線 加速度;檢測時，被測者上肢保持舒適狀態(tài)，固定肘關節(jié)，牽引前臂，使上肢肘關節(jié)借助外力 做被動伸展運動。檢測前期，肘關節(jié)阻力扭矩以及動力扭矩會隨著關節(jié)角度變化，但不會突 變，確保此時肘關節(jié)做勻速運動。根據(jù)痙攣定義，肘關節(jié)運動至一定關節(jié)角度時，肘關節(jié)扭 矩會突然增大，此時動力矩不會跟隨肘關節(jié)阻力矩突變，因此此時肘關節(jié)角加速度會隨著 肘關節(jié)阻力矩突變而產(chǎn)生變化。
[0081] 檢測過程中，各傳感器將檢測到的數(shù)據(jù)通過調(diào)理電路處理，再進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后通 過信號發(fā)送模塊發(fā)送，經(jīng)智能儀表的信號接收模塊接收后，由數(shù)據(jù)處理模塊進行處理，將上 肢運動過程中肘關節(jié)角度變化情況、肘關節(jié)角速度情況，以及前臂加速度模塊處加速度變 化情況進行實時數(shù)據(jù)存儲。
[0082] 測量結(jié)束后，智能儀表的數(shù)據(jù)處理模塊可根據(jù)加速度變化值及其對應的肘關節(jié)角 度數(shù)據(jù)以及加速度變化數(shù)據(jù)評估上肢肘關節(jié)痙攣程度，并經(jīng)顯示模塊顯示出來。
[0083] 檢測方法及原理如下所述:設m為人體上肢前臂與手的質(zhì)量，J代表人體上肢前臂 轉(zhuǎn)動慣量，w為肘關節(jié)角速度，Θ表示肘關節(jié)實時角度，ε表示肘關節(jié)角加速度，0 all表示一個 伸展周期的肘關節(jié)關節(jié)活動度；
[0084] ①被測者根據(jù)要求實現(xiàn)肘關節(jié)從屈曲可達最大角度至伸展可達最大角度的伸展 運動；
[0085] ②被測者根據(jù)要求在肢體相應位置放置相應傳感器，確?？梢垣@取檢測過程中前 臂線加速度、肘關節(jié)角速度以及角度數(shù)據(jù);根據(jù)線加速度與角加速度關系：
[0086] a = Le ；⑴
[0087] 其中a為加速度采集模塊1輸出，其大小可表示線前臂線加速度大小，ε表示肘關節(jié) 角加速度，L表示線加速度傳感器距離肘關節(jié)長度；
[0088]③當肘關節(jié)根據(jù)要求做伸展運動時，肘關節(jié)受肘關節(jié)阻力矩以及動力矩綜合作 用，根據(jù)角加速度與扭矩的關系，可得肘關節(jié)角加速度為：
[0089] e=M/J； (2)
[0090] 式中Μ表示肘關節(jié)所受綜合力矩；
[0091] 伸展運動前期，肘關節(jié)做勾速運動，Ms力=順，￡=〇; (3
[0092]此時肘關節(jié)阻力矩可看作線性彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)：
[0094]其中k表示為系統(tǒng)彈性系數(shù)，b表示為系統(tǒng)阻尼系數(shù)，
[0095] Mi力為變量，確保Mi力=順，且在伸展過程中不會突變。
[0096] ④當肘關節(jié)被動運動到一定角度03時，如果痙攣發(fā)生，肘關節(jié)阻力突然瞬時增大， 設此時阻力矩為_+ΛΜ，此時，肘關節(jié)角加速度值為：
[0097] e = (]\feA-(_j+AM))/J (5)
[0098] ⑤由公式(1)(2)(3)(4)(5)可得加速度變化值 Aa=(_L/J)*(AM) (6);
[0099] 其中，J為定值，ΛΜ為肘關節(jié)扭矩突變值。
[0100]⑥MAS量表為常用痙攣評定量表，根據(jù)被測者肘關節(jié)阻力變化情況(ΛΜ)以及阻力 變化對應的關節(jié)角度9s評定痙攣，該實施例能通過加速度采集模塊輸出的加速度數(shù)據(jù)a以 及角度采集模塊輸出的肘關節(jié)阻力突變時角度數(shù)據(jù)9 s/9aii將MAS量表量化，從而定量評定 出人體痙攣程度。
[0101] 圖4所示為一個屈伸周期內(nèi)肘關節(jié)角度變化以及線加速度變化情況.其中，箭頭 tl、t2所指區(qū)域即是由于肘關節(jié)阻力突變所導致的加速度變化，t4與t5所指區(qū)域為伸展末 端以及屈曲起始段端由于開始運動和停止運動突變所造成的加速度變化.tl表示加速度突 變開始時間，t2表示加速度突變結(jié)束時間.考慮到線加速度與角加速度成正比關系，為了后 續(xù)計算方便，我們直接取tl_t2區(qū)間線加速度變化平均值為變量分析其與改良Ashworth量 表的相關性.
[0102] 1)加速度信息提取
[0103] 如圖4所示，實驗過程慣性傳感器會受到重力影響，因此加速度突變變化區(qū)域包含 重力影響造成的加速度數(shù)據(jù).根據(jù)改良Ashworth量表，肘關節(jié)運動到牽張反射閾值角度時 會突然卡住，此時肘關節(jié)運動范圍在很小的一個范圍，因此我們?nèi)l、t2兩點所示的加速度 值通過兩點式求得的一元一次方程為基準，根據(jù)下式求出tl至t2期間加速度變化平均值.
[0105] 其中，f(tl，t2)表示加速度突變時間內(nèi)加速度變化情況，g(tl，t2)為上述一元一 次方程.
[0106] 2)角度0S提取
[0107] 取加速度突變最大值所對應的角度值0S，即圖中t3所示加速度最大變化率對應的 角度.Θ表示檢測過程中上肢肘關節(jié)的關節(jié)活動度，取θ 8/θ以及加速度變化平均值來定量評 定痙攣.
[0108]③統(tǒng)計分析
[0109]從圖1可以看到，上肢痙攣病人在肘關節(jié)被動伸展期間，一個牽張反射閾值點出 現(xiàn)，具體反映為加速度突然變化，同時角度變化幅度也變小.表1為6位患者第一次測試的數(shù) 據(jù)記錄.由表1內(nèi)容可知，隨著痙攣等級的增高，Qs角度出現(xiàn)的角度值與肘關節(jié)關節(jié)活度比 例變小，同時，加速度平均變化值增大.
[0110] 表1被試者年齡、性別、MAS(改良Ashworth量表)評分、R0M(range of monitor，關 節(jié)活動度）、牽張反射閾值角度、加速度變化平均值
[0113] 表1為6位患者利用本裝置以及改良Ashworth量表分別測試的結(jié)果，設統(tǒng)計分析顯 著性水平為〇. 05，利用SPSS 21軟件分析可得:ΘΡ/Θ與MAS評分相關系數(shù)為-0.941 (P〈0.01)， 加速度變化平均值a與MAS評分相關系數(shù)為0.883(P〈0.05).說明本說明提出的方法與改良 Ashworth量表高度一致，可作為一種客觀的臨床痙攣評測方法。
[0114] 實施例2:
[0115] 本實施例的總體結(jié)構與實施例1類似，區(qū)別在于實施例2中無需加速度采集模塊1， 通過角度采集模塊8所測得角度值得到評測痙攣程度所需的角速度以及角加速度值，只不 過對角度傳感器的精度要求比較高。
[0116] 本實用新型對上肢痙攣檢測裝置進行檢測的工作過程，綜合圖1-4,檢測前初始化 角度采集模塊8。檢測時先將裝置穿戴在被測者上肢，防護海綿7以及緩沖墊可防止肢體擦 傷，保持測量過程舒適感;測試時需要確保角度采集模塊8的角度傳感器與肘關芐基本同 軸;檢測時，被測者上肢保持舒適狀態(tài)，固定肘關節(jié)，牽引前臂，上肢肘關節(jié)借助外力做被動 伸展運動。檢測前期，肘關節(jié)阻力扭矩以及動力扭矩會隨著關節(jié)角度變化，但不會突變，確 保此時肘關節(jié)做勻速運動。根據(jù)痙攣定義，肘關節(jié)運動至一定關節(jié)角度時，肘關節(jié)扭矩會突 然增大，此時動力矩不會跟隨肘關節(jié)阻力矩突變，因此此時肘關節(jié)角加速度會隨著肘關節(jié) 阻力矩突變而產(chǎn)生變化。
[0117] 檢測過程中，角度傳感器將檢測到的數(shù)據(jù)通過調(diào)理電路處理，再進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后 通過信號發(fā)送模塊發(fā)送，經(jīng)智能儀表的信號接收模塊接收后，由數(shù)據(jù)處理模塊進行處理，將 上肢運動過程中肘關節(jié)角度變化情況、肘關節(jié)角速度情況，以及肘關節(jié)角加速度變化情況 進行實時數(shù)據(jù)存儲并顯示。
[0118] 測量結(jié)束后，智能儀表的數(shù)據(jù)處理模塊可根據(jù)加速度變化值及其對應的肘關節(jié)角 度數(shù)據(jù)以及加速度變化數(shù)據(jù)評估上肢肘關節(jié)痙攣程度，并經(jīng)顯示模塊顯示出來。
[0119] 設m為人體上肢前臂與手的質(zhì)量，J代表人體上肢前臂轉(zhuǎn)動慣量，w為肘關節(jié)角速 度，Θ表示肘關節(jié)實時角度，ε表示肘關節(jié)角加速度，0 all表示一個伸展周期的肘關節(jié)關節(jié)活 動度；
[0120] ①被測者根據(jù)要求實現(xiàn)肘關節(jié)從屈曲可達最大角度至伸展可達最大角度的伸展 運動；
[0121] ②被測者根據(jù)要求在肢體相應位置放置相應傳感器，確?？梢垣@取檢測過程中肘 關節(jié)角度、角速度以及角加速度數(shù)據(jù)；
[0122] ③當肘關節(jié)根據(jù)要求做伸展運動時，肘關節(jié)受肘關節(jié)阻力矩以及動力矩綜合作 用，根據(jù)角加速度與扭矩的關系，可得肘關節(jié)角加速度為：
[0123] e=M/J； (1)
[0124] 式中Μ表示肘關節(jié)所受綜合力矩；
[0125] 根據(jù)角加速度與角度關系，可由角度傳感器輸出Θ得到角加速度：
[0127] 伸展運動前期，肘關節(jié)做勾速運動，Ms力=順，￡=〇; (3)
[0128] 此時肘關節(jié)阻力矩可看作線性彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)：
[0130]其中k表示為系統(tǒng)彈性系數(shù)，b表示為系統(tǒng)阻尼系數(shù)，
[0131 ] Μ動為變量，確保_=順，且在伸展過程中不會突變。
[0132] ④當肘關節(jié)被動運動到一定角度0S時，如果痙攣發(fā)生，肘關節(jié)阻力突然瞬時增大， 設此時阻力矩為_+ΛΜ，此時，肘關節(jié)角加速度值為：
[0133] e = (]\feA-(_j+AM))/J (5)
[0134] ⑤由公式(1)(2)(3)(4)加速度變化值Ae=_AM/J (6);
[0135] 其中，J為定值，ΛΜ為肘關節(jié)扭矩突變值。
[0136] ⑥MAS量表為常用痙攣評定量表，根據(jù)被測者肘關節(jié)阻力變化情況(ΛΜ)以及阻力 變化對應的關節(jié)角度9s評定痙攣，該方法能通過角度采集模塊數(shù)輸出的角度數(shù)據(jù)求得的角 加速度ε數(shù)據(jù)以及肘關節(jié)阻力突變時角度數(shù)據(jù)9 3/0311將MAS量表量化，從而定量評定出人體 痙攣程度。
[0137] -種肢體痙攣評測方法及實現(xiàn)該方法的裝置不僅適用于肘關節(jié)的痙攣檢測和評 定，同樣適用于其它關節(jié)，如膝關節(jié)、踝關節(jié)等。
[0138] 以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本 領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種肢體痙攣評測裝置，其特征在于包括： 前部活動支架(2)和后部支撐支架(3)，所述前部活動支架(2)和后部支撐支架(3)的相 向端交錯疊合并通過連接軸（10)鉸接，所述連接軸（10)的一端與前部活動支架(2)固聯(lián)，另 一端固定連接有角度采集模塊(8)，在所述前部活動支架(2)的前端固定設置有加速度采集 模塊（1);所述角度采集模塊(8)、加速度采集模塊（1)與主機處理模塊通訊，主機處理模塊 與智能儀表通訊； 所述主機處理模塊主要包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、信號采集模塊以及信號發(fā)送模塊。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種肢體痙攣評測裝置，其特征在于，在所述前部活動支架 (2)上設有能沿其長度方向滑動的滑塊，在所述滑塊上固定設置有前套筒（12)，所述滑塊能 通過鎖定螺栓(22)鎖定在前部活動支架(2)上。3. 根據(jù)權利要求2所述的一種肢體痙攣評測裝置，其特征在于，在所述前部活動支架 (2) 上設有刻度，刻度的起始點朝向連接軸(10)所在處。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種肢體痙攣評測裝置，其特征在于，在所述后部支撐支架 (3) 上設有能沿其長度方向滑動的滑塊，在所述滑塊上固定設置有圓筒形的護具(5)，所述 滑塊能通過螺栓(32)鎖定在后部支撐支架(3)上。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種肢體痙攣評測裝置，其特征在于，所述角度采集模塊(8) 包括角度傳感器以及信號調(diào)理模塊，所述信號調(diào)理模塊包括與角度傳感器電性連接的調(diào)理 電路、與調(diào)理電路連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊以及與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接的信號發(fā)送模塊； 所述智能儀表包括信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及顯示模塊;所述信號接收模塊與 信號發(fā)送模塊通訊，信號接收模塊與數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端連接，顯示模塊與數(shù)據(jù)處理模 塊的輸出端連接。6. 根據(jù)權利要求1所述的一種肢體痙攣評測裝置，其特征在于，所述加速度采集模塊 (1)包括加速度傳感器以及信號調(diào)理模塊，所述信號調(diào)理模塊包括與加速度傳感器電性連 接的調(diào)理電路、與調(diào)理電路連接信號采集模塊以及與信號采集模塊連接的信號發(fā)送模塊； 所述智能儀表包括信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及顯示模塊;所述信號接收模塊與 信號發(fā)送模塊通訊，信號接收模塊與數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端連接，顯示模塊與數(shù)據(jù)處理模 塊的輸出端連接。
【文檔編號】A61B5/11GK205667548SQ201620273628
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】王勇, 胡保華, 穆景頌, 查海星
【申請人】合肥工業(yè)大學