[发明专利]用于监测关节的物理治疗和康复的系统和方法

说明书

一种用于监测患者的系统，包括：具有壳体的传感器单元，和置于所述壳体内或壳体周围的传感器；以及底座，具有外壳并配置和布置为可粘附地附着在患者的皮肤上。传感器可用于监测患者的物理治疗和康复。传感器单元可以向患者或临床医生设备提供信息以便于监测。传感器数据可用于确定例如传感器单元的倾斜角和传感器单元所附着的解剖学区域的活动范围的测量结果(例如伸展、弯曲或与运动相关的力)。传感器数据还可用于自动识别或分类由患者进行的锻炼。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年2月1日提交的美国专利申请序列号15/422,299的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及用于物理治疗、骨科植入物和康复的领域。本发明还涉及用于监测关节的物理治疗和康复的系统和方法。

背景技术

关节置换手术是对于关节(如肩、髋、膝盖、踝和腕)的常见骨科手术方法。在患者关节磨损或损坏的情况下，可以用可以与骨骼结构融合并恢复无痛运动和功能的植入物来置换关节。在将假体部件植入患者的关节中之前，外科医生通常切除至少一部分患者的天然骨头，从而形成用于接收至少一部分被植入的假体部件的平台、凹口或空腔。在植入假体部件期间，必须重新放置并重新连接肌肉和肌腱。

患者必须经过物理治疗才能从大手术中恢复。患者必须定期运动，并努力使已经移位的肌肉保持柔韧性和平衡。虽然目标是让患者扩大运动范围，但跌倒或过度伸展的风险可能增加，这可能会损坏植入物并伤害患者。如果患者不推动其康复并达到所需的运动范围，他们将发现自己的关节僵硬，这可能需要额外的外科手术(MUA–麻醉下操作)以达到充足的运动范围，从而维持其积极的生活方式。测量或监测物理治疗的进度可能会出现问题，但对于维持患者的奉献(dedication)和参与度非常有用。

发明内容

一个实施例是一种用于监测患者的系统。该系统包括传感器单元，该传感器单元被配置和布置为布置在患者之上或之内，所述传感器单元包括加速度计和通信装置。所述系统还包括被配置和布置用于与所述传感器单元通信的患者设备。所述患者设备包括显示器、倾斜角传感器、存储器以及耦合到所述显示器和存储器的处理器。所述处理器被配置和布置为执行动作，所述动作包括当搁置在患者的大腿上时，使用所述患者设备的倾斜角传感器确定所述患者设备的倾斜角；获得置于患者的膝盖下方的患者的腿的一部分之上或之内的所述传感器单元的倾斜角；并且使用所述患者设备的倾斜角和所述传感器单元的倾斜角确定患者膝盖的伸展或弯曲。

在至少一些实施例中，获得所述传感器单元的倾斜角包括获得已经由所述传感器单元的所述处理器确定的所述传感器单元的所述倾斜角。在至少一些实施例中，获得所述传感器单元的倾斜角包括获得所述传感器单元的加速度计的至少一个位置值并根据所述至少一个位置值计算所述倾斜角。

在至少一些实施例中，确定所述伸展或弯曲包括使用在膝盖的最大向前伸展处的所述传感器单元的所述倾斜角来确定所述膝盖的最大弯曲。在至少一些实施例中，确定所述伸展或弯曲包括使用在膝盖的最大向后伸展处的所述传感器单元的所述倾斜角来确定所述膝盖的最大伸展。在至少一些实施例中，所述动作还包括使用所述传感器单元的所述倾斜角确定估计的股四头肌力。

另一个实施例是用于监测患者的系统。所述系统包括至少一个传感器单元，该至少一个传感器单元被配置和布置为置于患者之上或之内，所述至少一个传感器单元组合起来包括至少两个加速度计和通信装置。所述系统还包括被配置和布置用于与所述至少一个传感器单元通信的患者设备。所述患者设备包括显示器、存储器以及耦合到所述显示器和存储器的处理器。所述处理器被配置和布置为执行动作，所述动作包括在锻炼的执行期间，使用所述至少一个传感器单元的所述至少两个加速度计获得枢轴点距离；比较所确定的枢轴点距离与用于多个锻炼的预定的枢轴点距离；以及基于所述比较结果，将正在进行的锻炼识别为所述多个锻炼中的一个锻炼。