用于評(píng)估標(biāo)志非對(duì)稱(chēng)性的電動(dòng)骨骼模型的多站系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于評(píng)估標(biāo)志非對(duì)稱(chēng)性的電動(dòng)骨骼模型的多站系統(tǒng)
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0001]本申請(qǐng)要求2013年3月15日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)S/N.61/788，152的權(quán)益，其通過(guò)引用整體合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開(kāi)涉及用于教授和確定臨床醫(yī)生在評(píng)估骨骼的骨標(biāo)志的相對(duì)位置方面的技能的能力的模型(裝置)和方法。
背景
[0003]存在已經(jīng)開(kāi)發(fā)來(lái)評(píng)價(jià)肌肉骨骼系統(tǒng)的特性的若干觸診和治療方法。一種方法評(píng)價(jià)在基(cardinal)平面(主要是冠狀平面和矢狀平面)內(nèi)的骨隆凸的相對(duì)位置。例如，該方法可在評(píng)價(jià)下體和下肢肌肉骨骼障礙時(shí)使用，這些障礙包括整骨/風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、骨髓及其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)障礙、CNS退行性疾病、下背痛、骨盆痛、姿勢(shì)和步態(tài)異常、以及婦產(chǎn)科障礙。文獻(xiàn)指示這種形式的測(cè)試已經(jīng)使用了至少一個(gè)世紀(jì)，但是僅僅最近考慮到客觀地評(píng)價(jià)這種類(lèi)型的測(cè)試的性能的準(zhǔn)確性的系統(tǒng)。
[0004]骨盆是其中若干手工醫(yī)學(xué)學(xué)科中的臨床醫(yī)生例行使用這些測(cè)試的身體的區(qū)域的一個(gè)示例，這些臨床醫(yī)生包括例如整骨醫(yī)師、按摩師、物理治療師。通常評(píng)價(jià)的骨盆標(biāo)志是髂骨、髂前上棘(ASIS)、髂后上棘(PSIS)、恥骨結(jié)節(jié)、以及坐骨結(jié)節(jié)。
[0005]行走和跑步期間的肌肉收縮被示為引起骨盆骨的相對(duì)位置以及由此其相關(guān)聯(lián)的標(biāo)志的變化。超過(guò)一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，已經(jīng)提出了以下軼事報(bào)告:當(dāng)骨盆骨的相對(duì)位置變得太不對(duì)稱(chēng)時(shí)，骨盆骨關(guān)節(jié)(骶髂關(guān)節(jié)和恥骨聯(lián)合)喪失活動(dòng)性，因此當(dāng)肌肉在其上拉伸時(shí)，關(guān)節(jié)表面的壓迫、異常移動(dòng)特性、以及疼痛經(jīng)常發(fā)生。已經(jīng)設(shè)計(jì)了人工干預(yù)來(lái)減少這些標(biāo)志的非對(duì)稱(chēng)性并改進(jìn)骨盆骨移動(dòng)特性，有趣的是其已經(jīng)與經(jīng)改進(jìn)的功能以及疼痛的減輕/解決相關(guān)聯(lián)。因此，該手工測(cè)試、評(píng)價(jià)標(biāo)志的位置非對(duì)稱(chēng)性的方法具有診斷和治療效果的功能。
[0006]評(píng)價(jià)標(biāo)志非對(duì)稱(chēng)性測(cè)試的有效性已經(jīng)受到缺乏客觀地測(cè)量標(biāo)志非對(duì)稱(chēng)性的方法學(xué)的挑戰(zhàn)。此時(shí)不存在例如對(duì)活人內(nèi)(體內(nèi))的骨盆標(biāo)志的位置非對(duì)稱(chēng)性的直接確定。因此，依然需要一種允許使用人的骨盆的模型來(lái)準(zhǔn)確地控制呈現(xiàn)非對(duì)稱(chēng)性(諸如骨盆骨)的骨骼的相對(duì)位置的系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)允許對(duì)非對(duì)稱(chēng)性的客觀和準(zhǔn)確的評(píng)估，并且將反饋提供給執(zhí)行骨盆的位置非對(duì)稱(chēng)性測(cè)試的學(xué)生和執(zhí)業(yè)者。

【發(fā)明內(nèi)容】

在一方面，本公開(kāi)提供了一種用于評(píng)估在脊椎中的相應(yīng)對(duì)立的骨骼之間的骨骼標(biāo)志非對(duì)稱(chēng)性的電動(dòng)模型。電動(dòng)模型包括:包含耦合到固定平臺(tái)的骨骼標(biāo)志的骨骼；以及耦合到可移動(dòng)平臺(tái)的相應(yīng)的對(duì)立骨骼，可移動(dòng)平臺(tái)連接到被調(diào)適成相對(duì)于固定平臺(tái)線性地驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)平臺(tái)的剪切電機(jī)?？刂破髋c剪切電機(jī)通信，并且被編程為接收來(lái)自用戶(hù)的非對(duì)稱(chēng)性數(shù)據(jù)以提供在該骨骼和相應(yīng)骨骼之間的所選的非對(duì)稱(chēng)性且驅(qū)動(dòng)剪切電機(jī)以提供所選的非對(duì)稱(chēng)性用于分析與該骨骼相關(guān)聯(lián)的標(biāo)志。可出于訓(xùn)練的目的評(píng)價(jià)在該骨骼和相應(yīng)骨骼之間的非對(duì)稱(chēng)性。
在一個(gè)實(shí)施例中，該骨骼和相應(yīng)骨骼分別包括右和左髖骨，并且電動(dòng)模型被校準(zhǔn)以提供前骨零，其中左和右ASIS、左和右髂骨、以及第一和第二臀部上的左和右恥骨結(jié)節(jié)集的相應(yīng)標(biāo)志在冠狀平面中對(duì)準(zhǔn)。這些骨骼可耦合到相應(yīng)平臺(tái)，其中髖骨的后側(cè)反向面對(duì)平臺(tái)。該模型可被校準(zhǔn)以定義后骨零，其中右和左髂骨、右和左髂后上棘、以及右和左坐骨結(jié)節(jié)在冠狀平面中對(duì)準(zhǔn)。
在另一方面，公開(kāi)了一種用于評(píng)估脊椎的相應(yīng)骨骼中的骨骼標(biāo)志非對(duì)稱(chēng)性的電動(dòng)模型的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多個(gè)電動(dòng)骨骼模型。電動(dòng)骨骼模型中的每一個(gè)包括固定平臺(tái)。可移動(dòng)平臺(tái)鄰近固定平臺(tái)可移動(dòng)地耦合，并且耦合到剪切電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)以使可移動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于固定平臺(tái)線性地移動(dòng)且使可移動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于固定平臺(tái)旋轉(zhuǎn)。右邊骨骼和左邊骨骼中的一個(gè)耦合到固定平臺(tái)，并且右邊骨骼和左邊骨骼中的另一個(gè)耦合到可移動(dòng)平臺(tái)。電機(jī)控制與剪切電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)通信以將可移動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)到所選的位置，并且模型通信設(shè)備與電機(jī)控制通信以接收用于驅(qū)動(dòng)剪切和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的命令。中央計(jì)算機(jī)包括:用戶(hù)輸入設(shè)備，用戶(hù)輸入設(shè)備用于接收來(lái)自用戶(hù)的用于將可移動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)到用戶(hù)選擇的非對(duì)稱(chēng)性的命令；以及中央通信設(shè)備，中央通信設(shè)備與用于接收來(lái)自用戶(hù)的命令的用戶(hù)輸入設(shè)備通信并且與模型通信設(shè)備通信以將用于驅(qū)動(dòng)剪切電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的命令提供給電機(jī)控制。當(dāng)可移動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)時(shí)，在如用戶(hù)所選擇的右邊和左邊骨骼之間創(chuàng)建非對(duì)稱(chēng)性。中央通信設(shè)備和相應(yīng)的模型通信設(shè)備之間的通信鏈路可以是無(wú)線通信鏈路。
在另一方面，右邊和左邊骨骼可分別包括右和左髖骨，并且該模型可被校準(zhǔn)以定義后骨零，其中右和左髂骨、右和左髂后上棘、以及右和左坐骨結(jié)節(jié)在剪切方向上對(duì)準(zhǔn)。替換地，左邊和右邊骨骼可包括左和右髖骨，并且電動(dòng)模型可被校準(zhǔn)以提供前骨零，其中左和右ASIS、左和右髂骨、以及左和右髖骨上的左和右恥骨結(jié)節(jié)集的相應(yīng)標(biāo)志在剪切方向上對(duì)準(zhǔn)。
在又一方面，公開(kāi)了一種在教授對(duì)非對(duì)稱(chēng)性的評(píng)價(jià)時(shí)使用的用于模仿脊椎中的骨骼標(biāo)志非對(duì)稱(chēng)性的方法。該方法包括以下步驟:將相應(yīng)右邊和左邊骨骼中的一個(gè)安裝到固定平臺(tái)；將相應(yīng)右邊和左邊骨骼中的另一個(gè)安裝到可移動(dòng)平臺(tái)，可移動(dòng)平臺(tái)被調(diào)適成在相對(duì)于固定平臺(tái)的剪切和選擇方向中的至少一個(gè)上被驅(qū)動(dòng)；以及將可移動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)到原位，其中與右邊和左邊骨骼相對(duì)應(yīng)的標(biāo)志在剪切方向上對(duì)準(zhǔn)。然后，可將可移動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)到限定非對(duì)稱(chēng)性的所選位置，其中出于訓(xùn)練的目的，可由執(zhí)業(yè)醫(yī)師評(píng)價(jià)非對(duì)稱(chēng)性。右邊和左邊骨骼可以是相應(yīng)的骨盆骨。右和左骨盆骨中的每一個(gè)的前側(cè)可與相應(yīng)的固定和可移動(dòng)平臺(tái)對(duì)立地安裝，并且可定義為在剪切方向上對(duì)準(zhǔn)的前骨零的標(biāo)志是左和右ASIS、左和右髂骨、以及左和右恥骨結(jié)節(jié)集。替換地，右和左骨盆骨中的每一個(gè)的后側(cè)與相應(yīng)的固定和可移動(dòng)平臺(tái)對(duì)立，并且在剪切方向上對(duì)準(zhǔn)以定義后骨零的標(biāo)志可以是右和左髂骨、右和左髂后上棘、以及右和左恥骨結(jié)節(jié)。
在又一方面，公開(kāi)了一種用于校準(zhǔn)用于評(píng)估在脊椎的相應(yīng)骨骼中的骨骼標(biāo)志非對(duì)稱(chēng)性的電動(dòng)模型的方法。電動(dòng)模型包括安裝到相應(yīng)平臺(tái)的右邊和左邊的相應(yīng)骨骼結(jié)構(gòu)，其中這些平臺(tái)中的至少一個(gè)相對(duì)于這些平臺(tái)中的另一個(gè)可線性地或旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)通過(guò)預(yù)定坐標(biāo)。該方法包括以下步驟:標(biāo)記用于標(biāo)識(shí)一標(biāo)志的至少一個(gè)骨隆凸；在多個(gè)預(yù)定坐標(biāo)處采集該標(biāo)記的圖像；以及計(jì)算在每一所采集圖像中該標(biāo)記在三維空間中的位置。然后，相對(duì)于固定平臺(tái)調(diào)整可移動(dòng)平臺(tái)的位置通過(guò)多個(gè)預(yù)定位置?？烧{(diào)整這些計(jì)算以解決該標(biāo)記的圖心(centroid)和該標(biāo)志的位置之間的差異，其中該系統(tǒng)可一致地重現(xiàn)該模型中的非對(duì)稱(chēng)性。在一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)記可以是紅外標(biāo)記，并且可使用紅外相機(jī)來(lái)采集圖像。
[0007]根據(jù)以下描述，本發(fā)明的這些以及其他方面將變得顯而易見(jiàn)。在該描述中，參考形成其一部分且示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖。這種實(shí)施例不一定表示本發(fā)明的總范圍，并且因此參考本文中的用于解釋本發(fā)明的范圍的權(quán)利要求。
附圖簡(jiǎn)述
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的任何組合構(gòu)造的電動(dòng)骨盆模型系統(tǒng)的框圖。
[0009]圖2是電動(dòng)骨盆模型的俯視圖，其中骨盆骨的前側(cè)耦合到一平臺(tái)，由此可評(píng)估骨盆后標(biāo)志。
[0010]圖3是替換的電動(dòng)骨盆模型的立體圖，其中骨盆骨的后側(cè)耦合到一平臺(tái)，由此可評(píng)估骨盆前標(biāo)志。
[0011]圖4是可平移的板被移除的圖2和3的平臺(tái)的俯視圖，其示出了旋轉(zhuǎn)頂板的旋轉(zhuǎn)軸。
[0012]圖5是可平移的板被移除的可旋轉(zhuǎn)的頂板的圖像，其展示了調(diào)節(jié)圍繞旋轉(zhuǎn)軸的移動(dòng)的末端接觸開(kāi)關(guān)。
[0013]圖6是靜止基板的仰視圖，其展示了機(jī)械中央盒到基板以及旋轉(zhuǎn)軸致動(dòng)器的下鉸鏈的支撐。
[0014]圖7是從電動(dòng)模型的下面或“足部”向該模型的“頭部”查看的側(cè)視圖，其示出了具有柔韌材料的覆蓋模型，該柔韌材料覆蓋該模型。
[0015]圖8a和8b是示出了電動(dòng)骨盆骨模型上的一個(gè)標(biāo)志的檢查程序的一對(duì)圖像。
[0016]圖9是具有中央計(jì)算機(jī)控制的多個(gè)模型的電動(dòng)骨盆骨模型的多站系統(tǒng)的立體圖。
[0017]圖10是與衛(wèi)星模型無(wú)線地連接且控制其移動(dòng)的中央計(jì)算機(jī)的顯示器上所提供的屏幕的圖示。
[0018]圖11和12示出了一個(gè)髖部相對(duì)于另一髖部的可平移的運(yùn)動(dòng)。
[0019]圖13和14示出了一個(gè)髖部相對(duì)于另一髖部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0020]圖15和16示出了圖1的框圖的替換實(shí)施例，其示出了采用右和左肩胛的模型。
[0021]圖17和18示出了圖1的框圖的替換實(shí)施例，其解說(shuō)了采用腿骨和足骨且在此具體是脛骨、腓骨和足骨的模型。
詳細(xì)描述
[0022]現(xiàn)在參考附圖并且具體地參考圖1，示出了用于評(píng)估標(biāo)志非對(duì)稱(chēng)性的電動(dòng)骨骼模型10的框圖。如在此所示的，“成對(duì)骨骼”的模型(在此，左髖骨12和右髖骨14)分別耦合到靜止(左邊)和可移動(dòng)(右邊)平臺(tái)16和18。旋轉(zhuǎn)電機(jī)22和剪切電機(jī)24耦合到可移動(dòng)(右邊)平臺(tái)18并且接收來(lái)自電機(jī)控制器20的命令，從而相對(duì)于左平臺(tái)16線性地和旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)平臺(tái)18以模擬這些骨骼之間的非對(duì)稱(chēng)性?？蓮倪h(yuǎn)程計(jì)算機(jī)26向電機(jī)控制器20提供命令，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)26可由例如教授學(xué)生評(píng)價(jià)如在下文中更全面地描述的骨盆中的