[发明专利]用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备

说明书

本发明公开一种用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备，包括膝关节交互式穿戴设备和全膝关节置换术远程管理平台，所述膝关节交互式穿戴设备包括膝关节康复训练机构、控制系统；所述膝关节康复训练机构包括夹具、运动支架，所述夹具包括大腿夹具、小腿夹具、膝盖夹具，所述夹具通过运动支架传动连接；所述控制系统包括数据采集单元、智能分析单元、数据传输单元、反馈单元。本发明通过提供一种舒适轻便的透气性穿戴设备，进行人机交互式锻炼；通过大数据深度学习，规划个性化锻炼方案，并持续性改进方案；此外，通过多领先传感技术，进行运动模式监测、预警，避免膝关节受到二次伤害，增强膝关节的康复效果；同时，通过生理指标收集分析，进行并发症监测、预警，避免致死性并发症。

技术领域

本发明涉及医疗用具技术领域，具体涉及一种用于全膝关节置换围术期的交互式穿戴设备。

背景技术

全膝关节置换术是治疗终末期膝关节骨关节炎的有效方法，是保守治疗效果不佳的最后选择。术后患者膝关节功能恢复受多因素影响，不仅与手术本身有关，还取决于围术期(术前、术后)的膝关节训练。因此，围术期(术前、术后)训练对患者膝关节功能恢复具有重要作用。但，目前存在的问题包括：(1)关节置换围术期对膝关节训练需求量巨大，而手术医师、康复医师、康复护士数量不足，难以提供足够的训练资源；(2)传统的膝关节训练需对患者个体情况进行严密的观察，如观察患者是否发生眩晕、剧烈疼痛等不适，有效指导非常重要。但由于加速康复外科的推进，患者术后2天即出院，训练无法得到有效监督与监察；(3)此外，受地域距离、经济成本等限制，部分患者放弃到康复机构或康复医院进行训练，训练缺失严重影响手术效果，远程管理具有巨大潜力；(4)并发症监测缺如，膝关节置换术术后并发症如血栓、感染等，如发现不及时，即会导致患者剧烈疼痛、关节再次置换(翻修)、甚至死亡。院外并发症的监测往往由患者自我报告，发现已是晚期，给患者及社会造成了巨大的经济损失及负担。

目前，用于全膝关节置换术术后患者的康复治疗设备是一种坐式被动膝关节康复机：使用大腿夹具、小腿夹具分别固定在大小腿上，所述大腿夹具与小腿夹具通过腿部两侧边第一运动分支和第二运动分支传动相连。与肢体接触固定使用由绑带、支撑架组成。其包括互相平行且倾斜设置的一对同步带传动机构，该同步带传动机构由双轴步进电机驱动同步带传动机构之间固定连接有固定杆，所述固定杆上固定安装的小腿架，该小腿架两端分别对应转动连接大腿架和脚踏板。应用时，传动带启动后，带动固定杆沿倾斜设置的传送带上下移动，带动小腿架上下移动，实现膝关节的屈伸运动。

现有技术存在以下不足：

1.设备设计缺陷，交互锻炼功能欠缺：

外穿戴外骨骼设备存在穿戴适配度低、患者体验感差的缺陷，由于设备沉重、结构繁杂，导致穿戴效果不佳。且多数设备采用刚性结构和硬性材料，患者穿戴体验感差；

穿戴式设备存在锻炼内容单一的缺陷。多数设备仅涉及下肢屈伸运动，锻炼仅涉及股四头肌，周围肌群锻炼作用相对较差，这也是现有技术中大多数膝关节康复装置的普遍缺点。且内置锻炼模式以被动训练为主，造成患者肌肉拉伤、疼痛，出现恐动症现象，不利于长期锻炼。

设备贴合性及稳定性差。固定杆与小腿架之间多数为滑动连接关系，但应用时人体腿部的作用点会发生变化，此类设备不利于屈伸运动的稳定控制；

此外，穿戴设备没有对患者进行人机交互式的训练指导，患者锻炼效果及安全性无法得到保障，患者无法达到理想训练目标。

2.并发症监测及预警功能缺失

术后康复过程中可能会出现许多意外并发症状，如感染、脱位等，经文献查新后，发现现有发明技术缺乏并发症监测、识别，缺乏预警及干预等功能。

3.远程康复系统缺乏深度学习赋能