[发明专利]支具设计的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种医疗器械设计的方法及系统，更具体而言，涉及一种支具设计的方法及系统。

背景技术

人体骨骼局部有畸形或有损伤时，在体外干预和治疗的过程中往往要用到支具。以高发于青少年的脊柱侧凸畸形为例，如不及时诊治，脊柱侧凸的程度会随发育而加重，甚至导致严重的躯体畸形，不仅会影响患者的心肺功能，还会给心理健康造成严重损害。对于大部分脊柱侧凸患者而言，为避免侧凸恶化，需要进行体外支具治疗，由于需要对侧凸进行矫形，支具需要在不同的点对脊柱产生矫形力，脊柱侧凸支具一般需要每天佩戴23小时，由于较长时间的持续皮肤压迫可产生皮肤压疮，但若减小矫形力，避免压迫则矫形效果将受到影响，因此如何针对不同的患者设计一种既能保证良好的矫形效果又能避免持续皮肤压迫的支具是一个一直困扰着相关技术人员的问题。

目前，世界上有许多种脊柱支具的设计方案，但都大同小异，通常包含如下步骤：1、了解脊柱侧弯状况可调的程度(通过让患者左右弯曲身体然后在X-光片上检测可调整的度数)；2、用一装置从体外调整脊柱并从外观判断调整程度(患者可以是躺着或者站着，装置通常有几个可调整的杆顶住躯干的两边)3、取得在调整好状态下的人体躯干的三维形状(可以用打石膏模的方法，也可以用体表三维扫描的方法)；4、根据所获得的躯干三维形状结合经验调整制作支具；5、由患者佩戴支具并作相应微调(改变支具局部形状、局部加入垫块或改变松紧程度)以得到最佳效果。为了达到好的调整效果，也有用X光成像对支具调整过程中得到多个X光图像，但这一方法会让患者得到很多有害的辐射。可以看出，现有的设计方法中，从外观判断调整程度这一做法的不确定性因素太多，导致所得支具很难达到理想的治疗效果——既能保证良好的矫形效果又能避免持续皮肤压迫，而且后期对支具的微调过程也十分繁琐。为此，有必要设计一种新的支具设计的方法及系统，以克服上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中不确定性因素太多而导致很难设计出既能保证良好的矫形效果又能避免持续皮肤压迫的支具，而且后期对支具的微调过程也十分繁琐的问题，提供一种支具设计的方法及系统，其可高效率地设计出既能保证良好的矫形效果又能避免持续皮肤压迫的支具。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：提供一种支具设计的方法，包括下列步骤：

S1、用一调整装置固定需要支具的一对象，所述调整装置具有一个或多个调整头，所述调整头设有一力传感器；

S2、扫描所述对象以获取所述对象的骨骼图像信息；

S3、根据所述骨骼图像信息确定对所述对象实施调整的调整方案和最终应达到的目标状态；

S4、根据所述调整方案利用所述调整头对所述对象进行调节以改变所述对象的骨骼结构，同时所述力传感器检测所述调整头对所述对象施加的力的大小、方向和分布；

S5、扫描所述对象以获取所述对象经过调节后的骨骼图像信息；

S6、根据所述经过调节后的骨骼图像信息判断所述对象的骨骼是否已被调节到所述目标状态，若是则终止调节并进入步骤S7，否则返回步骤S4；

S7、获取所述对象达到目标状态后的体表三维形态并记录所述力传感器检测的所述调整头对所述对象施加的力的大小、方向和分布的信息用于制造相应的支具。

在本发明所述的支具设计的方法中，所述步骤S4与S5之间还有一步骤SA：判断所述力传感器检测到所述调整头对所述对象施加的力的大小是否超过一极限值，若是则进行步骤S7，否则进行步骤S5。

在本发明所述的支具设计的方法中，步骤S2中的所述骨骼图像信息为实时显示的，从而给步骤S3作参考。

本发明还提供一种支具设计的系统，包括：

一调整装置，用于固定需要支具的一对象，所述调整装置具有一个或多个调整头用于调整所述对象，所述调整头设有一力传感器用于检测所述调整头对所述对象施加的力的大小、方向和分布；

一扫描成像装置，用于扫描所述对象以获取所述对象的骨骼图像信息；

一第一计算单元，用于读取所述骨骼图像信息并将其量化以计算得到与所述对象对应的当前参数和目标参数；

一第二计算单元，用于根据所述当前参数、目标参数以及所述力传感器检测到的所述调整头对所述对象施加的力的大小、方向和分布的信息，计算出所述调整头的一调整方案用以引导操作者使用所述调整头对所述对象进行调整；