專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電腦人體平衡功能檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種人體平衡功能檢測(cè)儀，尤其是電腦型、精確定量檢測(cè)人體平衡功能的檢測(cè)儀。
運(yùn)動(dòng)是人類(lèi)維持個(gè)體生存和種族繁衍所必須的一種運(yùn)動(dòng)。人體坐、立、行等活動(dòng)都以完成的平衡功能為基礎(chǔ)。運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、勞動(dòng)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)離不開(kāi)平衡功能。許多疾病?？蓪?dǎo)致平衡障礙產(chǎn)生，平衡功能在醫(yī)療實(shí)踐中的作用日益被重視。維持人體平衡的機(jī)制十分復(fù)雜。一般認(rèn)為維持平衡共有三個(gè)環(huán)節(jié)。感覺(jué)輸入、中樞整合，運(yùn)動(dòng)控制。感覺(jué)輸入包括視覺(jué)、體覺(jué)和前庭系統(tǒng)的信息輸入，各有其獨(dú)自的傳入通路；中樞整合包括脊髓、腦干系統(tǒng)和大腦皮層三個(gè)水平的神經(jīng)中樞以串聯(lián)和并聯(lián)，直接和間接的形式進(jìn)行整合；運(yùn)動(dòng)控制包括反射運(yùn)動(dòng)，節(jié)律性運(yùn)動(dòng)和隨意運(yùn)動(dòng)三種形式的運(yùn)動(dòng)皆參與人體平衡過(guò)程。對(duì)人體平衡功能的檢測(cè)有單腿直立檢查法，雖然簡(jiǎn)單易行，但缺乏量化，于是出現(xiàn)了平衡狀態(tài)(步態(tài))分級(jí)評(píng)估法(即平衡量法)可以對(duì)人體功能進(jìn)行定量或半定量檢測(cè)。由于是屬于綜合評(píng)估帶有主觀性，因而精度低。隨著平衡功能檢測(cè)設(shè)備的改進(jìn)，采用壓力板記錄人本重心的搖擺情況，稱(chēng)為姿勢(shì)圖人體平衡功能檢測(cè)儀。它是記錄投影到支撐面的重心移動(dòng)及身體不自主輕微移動(dòng)而產(chǎn)生的慣力，通過(guò)對(duì)姿勢(shì)圖中動(dòng)搖軌跡、擺幅、擺速、功率譜的分析了解人體動(dòng)搖特點(diǎn)，并廣泛應(yīng)用于臨床學(xué)科中。為了提高檢測(cè)中的精度，將壓力傳感器所記錄到的信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)，輸入計(jì)算機(jī)(電腦)實(shí)時(shí)描計(jì)壓力重心施于平板上的投影與時(shí)間關(guān)系曲線，即為靜態(tài)姿勢(shì)圖。檢查時(shí)，被檢者可分足(與肩寬)、并足、前后足或單腿站立。通過(guò)對(duì)圖(靜態(tài)姿勢(shì)圖)中的擺幅、擺速、功能譜等多項(xiàng)指標(biāo)的分析來(lái)了解平衡功能，利用微機(jī)(電腦)來(lái)分析計(jì)算靜態(tài)姿勢(shì)圖中的曲線，得出多個(gè)敏感指標(biāo)。因?yàn)殪o態(tài)姿勢(shì)圖僅對(duì)穩(wěn)定時(shí)壓力中的變化情況進(jìn)行描述和分析，以此了解平衡功能；但無(wú)法確定其穩(wěn)定范圍，也沒(méi)有將三種感覺(jué)系統(tǒng)(視覺(jué)系統(tǒng)、本體覺(jué)系統(tǒng)和前庭系統(tǒng))完全分別開(kāi)來(lái)，且靜態(tài)姿勢(shì)圖中壓力重心的位置有時(shí)并不完全代表身體質(zhì)量重心的投影位置，特別是當(dāng)擺幅較大，頻率較高時(shí)偏離更明顯，檢測(cè)精度不高，易產(chǎn)生誤導(dǎo)。為了把三個(gè)感覺(jué)系統(tǒng)(視覺(jué)、本體覺(jué)、前庭)分開(kāi)來(lái)檢測(cè)，提高檢測(cè)精度，于是出現(xiàn)了動(dòng)態(tài)平衡檢測(cè)儀。動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀配備有肌電圖、髖、肩、頭部運(yùn)動(dòng)感受器，以檢測(cè)維持平衡時(shí)肌肉的舒縮及軀體各部位的運(yùn)動(dòng)反應(yīng)。動(dòng)態(tài)姿勢(shì)圖檢查按干擾形式分成兩類(lèi)。一類(lèi)是記錄活動(dòng)平板微小移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)時(shí)的反應(yīng)，另一類(lèi)是記錄多種有用或無(wú)用的感覺(jué)信息聯(lián)合刺激時(shí)的姿勢(shì)圖。這種設(shè)備主要由美圖的Nenrocom International公司生產(chǎn)，商品名為Equitest，并分成兩類(lèi)協(xié)同性檢測(cè)(Movement Coordinationtest，MCT)和感官性檢測(cè)(Sensory Organization SOT)；協(xié)同檢測(cè)有向前、向后、直立三個(gè)范圍，9種速度的移動(dòng)和5種系列的繞踝關(guān)節(jié)向前、向后的旋轉(zhuǎn)。微機(jī)(電腦)分析壓力中心對(duì)時(shí)間的關(guān)系，同時(shí)觀察受檢查對(duì)干擾的反應(yīng)。感官檢測(cè)采用六種情況下的檢查睜眼、閉眼、睜眼運(yùn)動(dòng)性視覺(jué)刺激及加上睜眼、閉眼、睜眼運(yùn)動(dòng)三種視覺(jué)環(huán)境下加上平板運(yùn)動(dòng)。還有一種壓力平板姿勢(shì)圖，它采用一滑輪重力系統(tǒng)，通過(guò)繩索向直立受檢者保持靜態(tài)直立體位的能力，間接反映了人體的穩(wěn)定范圍。也有的將壓力平板、反饋顯示器、保護(hù)裝置及控制器組成一個(gè)“站立反饋訓(xùn)練器”，用于檢測(cè)和訓(xùn)練一些偏癱患者的平衡功能。無(wú)論哪一種人體平衡功能檢測(cè)儀，都必須通過(guò)一些功能指標(biāo)來(lái)描述。在分析姿勢(shì)圖時(shí)，常用的指標(biāo)有三大類(lèi)一類(lèi)為描述動(dòng)搖程度的指標(biāo)，有xy軸上的最大動(dòng)搖經(jīng)(dx，dy)、總軌跡長(zhǎng)(1ng)、xy軸上的軌跡長(zhǎng)(1ngx，Ingy)、包括面積(area)，實(shí)效面積(r-area)，xy軸上的平均動(dòng)搖速度(Vx，Vy)；另一類(lèi)為描述動(dòng)搖特點(diǎn)的指標(biāo)，有xy軸上的重心偏移(Mix、Miy)0.02-0.1Hz，0.1-1.0Hz，1.0-10HZ的相對(duì)功率(Pow1，Pow2，Pow3)；第三類(lèi)為描述動(dòng)搖的綜合指標(biāo)，單位面積軌跡長(zhǎng)、閉睜眼比值(C/O)。這些指標(biāo)都不能完全、精確客觀地反映人體平衡功能，因而也不能定量。以xy軸上的軌跡長(zhǎng)(1ngx，1ngy)為例，由于被檢測(cè)者身高不同，重心位置不一樣，把每一時(shí)刻的重心位置都投影在平面上，得到各個(gè)時(shí)刻的重心位置投影點(diǎn)，把平面上各重心位置投影點(diǎn)，按時(shí)間順序在每?jī)赏队包c(diǎn)上用一根直線聯(lián)接起來(lái)，這些連接不能準(zhǔn)確客觀反映，易受到身高影響，導(dǎo)致檢測(cè)精度不高，不能進(jìn)行精確定量分析。
本實(shí)用新型的目的，就是要提供一種能精確檢測(cè)包括能耗(eng)和動(dòng)搖角(deg)兩個(gè)檢測(cè)指標(biāo)在內(nèi)的人體平衡功能檢測(cè)儀，從而達(dá)到精確定量檢測(cè)人體平衡功能。
本實(shí)用新型是以如下方式完成的根據(jù)生理、生物力學(xué)原理；動(dòng)搖角(deg)指人體擺動(dòng)軸與重心垂直所成夾角之和，計(jì)算公式為sinθ=L/h(式中θ為動(dòng)搖角度，h為重心高度，L為移動(dòng)軌跡長(zhǎng)度)。該指標(biāo)消除了因身高不同對(duì)軌跡長(zhǎng)等指標(biāo)的影響。能耗(eng)是人體質(zhì)量與人體擺動(dòng)引起重心升降的乘積，計(jì)算公式為eng=m(h-hcosθ)(式中m為質(zhì)量即人體的重量，h為重心高度，取高身1/2，θ為動(dòng)搖角度)。描述人體維持平衡所做的功，即是維持人體平衡的能量耗損。均可在微機(jī)(電腦)人體平衡功能檢測(cè)儀上檢測(cè)經(jīng)微機(jī)(電腦)用專(zhuān)用軟件包計(jì)算得到。并打印出圖形。
本實(shí)用新型的檢測(cè)平臺(tái)是兩層結(jié)構(gòu)，第一層正面是人體站立面，背面安裝有力學(xué)傳感器；第二層為底座，有縱向、橫向滑道，底座受能雙向旋轉(zhuǎn)的軸支撐。人站在檢測(cè)平臺(tái)上可以前后、左右及雙向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，速度分5種調(diào)節(jié)，力學(xué)傳感器相互間的距離、位置均可調(diào)整。力學(xué)傳感器安裝3個(gè)(呈正三角，或等腰三角形)，也可以安裝3個(gè)以上(包括3個(gè))，可以根據(jù)左右腳位置分別安裝3個(gè)力學(xué)傳感器。力學(xué)傳感器把承受檢測(cè)平臺(tái)上的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。經(jīng)高精度A/D轉(zhuǎn)換器把電信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)用專(zhuān)用軟件包計(jì)算出指標(biāo)數(shù)值，由激光打印機(jī)打印出圖形。
本實(shí)用新型能夠檢測(cè)包括能耗(eng)和動(dòng)搖角(dng)兩個(gè)人體平衡功能精確定量指標(biāo)在內(nèi)的所有指標(biāo)，而且成像速度明顯快于日本同類(lèi)儀器，價(jià)格便宜，檢測(cè)時(shí)比美國(guó)同類(lèi)儀器方便、實(shí)用。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本實(shí)用新型檢測(cè)平臺(tái)與力學(xué)傳感器及雙腳站位示意圖。
以下結(jié)合附
圖1對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
受檢者脫鞋并足站立于檢測(cè)平臺(tái)(1)上，雙眼平視前方，兩手自然垂于兩腿側(cè)，盡量保持穩(wěn)定，先睜眼，后閉眼各檢測(cè)一分種。力學(xué)傳感器(6)取得的電信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入微機(jī)(電腦)(2)采用專(zhuān)用軟件包計(jì)算出各指標(biāo)數(shù)據(jù)，由鍵盤(pán)(4)操作后，顯示器(3)顯示出數(shù)據(jù)，激光打印機(jī)(5)打印輸出。
本實(shí)用新型電腦人體平衡功能檢測(cè)儀與日本及美國(guó)同類(lèi)儀器人體功能檢測(cè)指標(biāo)對(duì)比情況見(jiàn)表一。
表一 從表一中可以看出，在相同檢測(cè)指標(biāo)的情況下本實(shí)用新型的人體平衡功能檢測(cè)儀定量分析精度高、成像快、價(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)單。
權(quán)利要求1.一種由電腦(微機(jī))和檢測(cè)平臺(tái)(1)構(gòu)成的人體平衡功能檢測(cè)儀，其特征在于檢測(cè)平臺(tái)(1)安裝有3個(gè)以上的力學(xué)傳感器(6)，傳感器(6)之間距離靠縱向、橫向滑道(7)任意調(diào)節(jié)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電腦(微機(jī))人體平衡功能檢測(cè)儀,是由檢測(cè)平臺(tái)和電腦構(gòu)成。檢測(cè)平臺(tái)背面安裝有力學(xué)傳感器3個(gè)以上。人站在檢測(cè)平臺(tái)上,力學(xué)傳感器將承受的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),經(jīng)高精度A/D轉(zhuǎn)換器把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)用專(zhuān)用軟件包計(jì)算出并打印出圖形。
文檔編號(hào)A61B5/00GK2424741SQ9925669
公開(kāi)日2001年3月28日 申請(qǐng)日期1999年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月23日
發(fā)明者張?zhí)I, 楊佩君, 梅元武, 趙振杰 申請(qǐng)人:黃石市高等專(zhuān)科學(xué)校醫(yī)學(xué)系, 上海市第二醫(yī)科大學(xué)瑞金醫(yī)院, 上海神康科技公司