一种智能化多关节活动度测评系统的制作方法

本发明属于临床康复医学，具体是指一种智能化多关节活动度测评系统。

背景技术：

1、关节活动范围(range of motion.rom)是指关节运动系统时所通过的运动弧(或转动的角度)，它评定运动系统功能状态的重要手段，关节活动有主动与被动之分，故rom有主动与被动之分，关节活动范围异常的原因：粘连、疼痛、积液等。

2、(1)主动活动：受检者以自力能够动的关节活动度；

3、(2)被动活动：用外力能够移动的关节活动度；

4、(3)关节除被动活动外，还有非生理性的关节附加活动度(accessory)，主要用于康复的手法治疗。

5、关节活动度是临床康复医学中常见的检测项目，可作为术后恢复、伤残鉴定等领域的重要评价指标，智能多关节活动度(rom)测评系统是可以测量身体大多数关节活动角度并反馈精准信息。

6、目前临床上普遍使用人工测量工具即量角器来测量人体关节活动度，这种方法虽然简单，但效率低，浪费大量人力资源，且测量结果存在一定的主观性。

7、为此，提供一种智能化多关节活动度测评系统。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，同时为了解决传统人工测量方式的弊端，现研究开发一种全新的测量方法，通过三轴陀锣仪最新一代定位技术来测量人体关节活动度，并研发设计了一种智能化多关节活动度测评系统，本系统旨在代替传统医学上所采用的关节活动度测量方式，辅助康复医师对患者进行康复评估及治疗，有效解决了目前市场上临床普遍使用人工测量工具即量角器来测量人体关节活动度，这种方法虽然简单，但效率低，浪费大量人力资源，且测量结果存在一定的主观性等技术问题。

2、本发明采取的技术方案如下：本发明一种智能化多关节活动度测评系统，包括传感器、关节活动度数据、ai数据处理和智能化判定测评系统，所述传感器包括mcu、陀螺仪和地磁，所述mcu内部设有蓝牙，所述陀螺仪和地磁测量的数据通过蓝牙传输给上位机，同一肢体部位测量设有两个以上的传感器，所述传感器通过蓝牙向上位机发送数据，所述蓝牙和上位机一对多同时连接；

3、所述mcu获取到陀螺仪的数据，消除或降低信噪及不合格的数据，通过蓝牙通信上传所有数据，上位测评系统按线程进行解析，根据角加速度或角速度，地磁方位(x轴、y轴，z轴)经算法，得到角度，通过角度运算形成运动轨迹路线，能计算出最大的关节运动范围；

4、所述测评系统对数据进行ai算法处理，根据相对数据进行合成运算，形成角度，角度延着运动路线形成曲线图，始点至终点形成的角度差即为夹角；

5、所述陀螺仪通过测量物体的角速度来精确测量它的旋转角度，所述加速度计可以通过测量物体的重力加速度来精确测量物体的姿态；

6、所述磁力计通过测量地球的磁场方向来确定物体相对于地球的方向，进而精确测量物体的旋转角度；

7、所述传感器的数据进行融合得到更准确的旋转度数。

8、作为本发明再进一步的方案：所述mcu需要控制各模块电路的通断，传感器工作时，被上位指令(广播式)唤醒，并让蓝牙、陀螺仪等进入工作状态；接到上位指令工作结束，mcu会关闭各模块供电，并自身进入休眠状态，休眠的深度根据能被唤醒的最低程度。

9、作为本发明再进一步的方案：所述传感器接受上位写入id，修改id和保存id，id和物理地址绑定，id是传感器身份的识别。

10、作为本发明再进一步的方案：所述上位机发出唤醒指令(广播式)时，当传感器收到被唤醒相同id的指令时，传感器进入工作模式，指示灯亮蓝灯，各模块开始上电进入工作模式；

11、所述传感器上传数据，所述上位机能识别数据来自传感器并解析。

12、作为本发明再进一步的方案：所述智能多关节活动度测评系统对应界面，当点击开始时，系统会以广播的形式向外发出传感器被激活指令，如传感器被激活，传感器进入工作状态，软件界面蓝牙显示连接成功，并开始上传数据，上传上来的的数据经计算机解析，ai算法处理，再进行9轴数据合成运算；

13、得出角度数据，实时形成角度轨迹路线，直至到运动结束时，通过计算出任意位置的关节活动夹角并形成数据，同时数据会即时绘制数据曲线图；

14、当测量完毕，点击结束或退出当前测量界面时，蓝牙自动断开并停止上传数据，然后进入休眠状态。

15、作为本发明再进一步的方案：所述每关节活动度根据测量结果会形成实时的曲线图，曲线图上是角度随时间的变化而变化，都有对应的最大值和最小值和中位值，如有超出范围值系统会自动标识。

16、作为本发明再进一步的方案：生成报告，报告以数据和曲线图形式展示，会有报告结论，报告可以文件方式导出和打印。

17、采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

18、一、本方案一种智能化多关节活动度测评系统，通过三轴陀锣仪最新一代定位技术结合地磁技术来测量人体关节活动度,并将测量数据通过低功耗蓝牙技术，实现蓝牙一对多的技术能力即时将数据同步上传系统；同时，研发设计了一套测量评估系统，能过对接收到的大量数据进行多线程解析、数据分析、再通过ai算法，形成被测关节活动角度路线及范围；并形成曲线图即时展现，而且系统能够根据大数据对被测关节进行病理上的分析，给出诊断结论。

19、二、通过利用三轴陀锣仪最新一代定位技术和地磁ic3轴定位，就是通过陀锣仪加速度、角速度，地磁ic3轴(x轴、y轴、z轴)定位采集数据，获取数据，并通过蓝牙发送给测评系统，多关节活动度传感器计算方法和数据抖动平滑算法，设计了一套测量人体关节活动度的测评软件系统，测评软件获取数据后通过计算机解析，数据分析、ai算法后计算形成角度数据，然后形成测量夹角的角度，再由复杂的数据形成直接明了的曲线图，并会针对超出范围的数据进行标识，形成可视化的图表。

20、本系统旨在代替传统医学上所采用的关节活动度测量方式，辅助康复医师训练康复治疗。

技术特征：

1.一种智能化多关节活动度测评系统，其特征在于：包括传感器、关节活动度数据、ai数据处理和智能化判定测评系统，所述传感器包括mcu、陀螺仪和地磁，所述mcu内部设有蓝牙，所述陀螺仪和地磁测量的数据通过蓝牙传输给上位机，同一肢体部位测量设有两个以上的传感器，所述传感器通过蓝牙向上位机发送数据，所述蓝牙和上位机一对多同时连接，实现蓝牙一对多的技术能力即时将数据同步；

2.根据权利要求1所述的一种智能化多关节活动度测评系统，其特征在于：所述mcu需要控制各模块电路的通断，传感器工作时，被上位指令(广播式)唤醒，并让蓝牙、陀螺仪等进入工作状态；接到上位指令工作结束，mcu会关闭各模块供电，并自身进入休眠状态，休眠的深度根据能被唤醒的最低程度。

3.根据权利要求2所述的一种智能化多关节活动度测评系统，其特征在于：所述传感器接受上位写入id，修改id和保存id，id和物理地址绑定，id是传感器身份的识别。

4.根据权利要求3所述的一种智能化多关节活动度测评系统，其特征在于：所述上位机发出唤醒指令(广播式)时，当传感器收到被唤醒相同id的指令时，传感器进入工作模式，指示灯亮蓝灯，各模块开始上电进入工作模式；

5.根据权利要求4所述的一种智能化多关节活动度测评系统，其特征在于：所述智能多关节活动度测评系统对应界面，当点击开始时，系统会以广播的形式向外发出传感器被激活指令，如传感器被激活，传感器进入工作状态，软件界面蓝牙显示连接成功，并开始上传数据，上传上来的的数据经计算机解析，ai算法处理，再进行9轴数据合成运算；

6.根据权利要求5所述的一种智能化多关节活动度测评系统，其特征在于：所述每关节活动度根据测量结果会形成实时的曲线图，曲线图上是角度随时间的变化而变化，都有对应的最大值和最小值和中位值，如有超出范围值系统会自动标识。

7.根据权利要求6所述的一种智能化多关节活动度测评系统，其特征在于：生成报告，报告以数据和曲线图形式展示，会有报告结论，报告可以文件方式导出和打印。

技术总结
本发明属于临床康复医学技术领域，具体是指一种智能化多关节活动度测评系统，包括传感器、关节活动度数据、AI数据处理和智能化判定测评系统，传感器包括MCU、陀螺仪和地磁，MCU内部设有蓝牙，陀螺仪和地磁测量的数据通过蓝牙传输给上位机，同一肢体部位测量设有两个以上的传感器，传感器通过蓝牙向上位机发送数据，传感器通过蓝牙和上位机一对多同时连接，MCU获取到陀螺仪和磁力针的数据后经过数据处理和时序处理；本发明通过计算机解析，数据分析、AI算法后计算形成角度数据，然后形成测量夹角的角度，再由复杂的数据形成直接明了的曲线图，并会针对超出范围的数据进行标识，形成可视化的图表。

技术研发人员：何永正,温细仁,马登伟,夏志雄,王文伏,谭洪
受保护的技术使用者：河南省祥和康复产业技术研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15