[发明专利]一种脊柱侧弯控制系统及方法

说明书

本申请实施例提供的一种脊柱侧弯控制系统及方法，该系统包括施力点确定模块、人体运动状态检测模块、施力值优化模块以及侧弯控制模块，其中：施力点确定模块用于根据在患者身上多个骨骼关键点处产生的动态三维运动学数据，确定最优施力点；人体运动状态检测模块用于基于实时获取到的人体加速度信号，确定人体的运动状态；施力值优化模块用于将在最优施力点处施加的施加力作为优化参数，基于Hueter‑Volkmann定律，确定在人体运动状态约束作用下的最优施加力；侧弯控制模块用于通过驱动模块驱动施力模块，在最优施力点位置处施加相应的最优矫形施加力，以实现脊柱矫正。该系统的实施能够提高脊柱侧弯的矫形治疗效果。

技术领域

本申请涉及医疗矫形技术领域，具体而言，涉及一种脊柱侧弯控制系统及方法。

背景技术

青少年特发性脊柱侧弯（AIS）：指青春前期或骨骼成熟前(年龄在10-18岁)，冠状面上Cobb角10°，伴有椎体的旋转而无其他器质性病变的一种常见病，约占全部脊柱侧凸的80％。目前，青少年特发性脊柱侧弯已成为全球青少年继视力异常、肥胖、包茎和社会心理障碍后的第5大常见病。

脊柱侧弯在治疗上应根据患者脊柱的畸形程度、年龄、躯干平衡程度等因素判断是否需要手术治疗。如患者为青少年，应选择非手术治疗。其中，脊柱侧弯Cobb角20°到40°阶段主要以支具佩戴为主。但是，现有的治疗方案，仍有其无法克服的问题：（1）当脊柱Cobb角度在20-30度，佩戴传统硬性支具时，脊柱椎旁肌肉无法主动等张和等长收缩，会造成医源性的肌肉萎缩，促使侧弯Cobb角度的恶性进展。（2）其次，部分专家学者对特发性脊柱侧弯患儿，研究了传统硬性支具治疗前后的心理变化，其结果发现传统支具治疗前认为人格正常的134例患儿中，有108例（80.6%）在支具治疗后1个月出现“人格异常”，19％的侧弯患者有真正的心理紊乱；因此，心理疾病将极大影响患儿治疗的依从性和治疗效果。（3）医生无法更好地了解患者矫正状态，需要按时去医院照X光才能给出对症的改进方案，存在治疗成本高的问题。因此，如何通过有效的方法，解决支具的佩戴痛点，同时方便医生观察病情，进而改善患者心理状态是目前亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在基于提供一种脊柱侧弯控制系统及方法，可以提高脊柱侧弯的矫形治疗效果。

本申请实施例还提供了一种脊柱侧弯控制系统，所述系统应用于布置在患者身上的软体矫形支具，所述系统包括施力点确定模块、人体运动状态检测模块、施力值优化模块以及侧弯控制模块，其中：

所述施力点确定模块，用于根据在患者身上多个骨骼关键点处产生的动态三维运动学数据，确定最优施力点；

所述人体运动状态检测模块，用于基于实时获取到的人体加速度信号，确定人体的运动状态；

所述施力值优化模块，用于将在所述最优施力点处施加的施加力作为优化参数，基于Hueter-Volkmann定律，确定在人体运动状态约束作用下的最优施加力；

所述侧弯控制模块包括驱动模块、以及施力模块，用于通过所述驱动模块驱动所述施力模块，在所述最优施力点位置处施加相应的最优矫形施加力，以实现脊柱矫正。

第二方面，本申请实施例还提供了一种应用于上述任一项所述的系统的脊柱侧弯控制方法，所述方法包括：

通过所述施力点确定模块根据在患者身上多个骨骼关键点处产生的动态三维运动学数据，确定最优施力点；

通过所述人体运动状态检测模块基于实时获取到的人体加速度信号，确定人体的运动状态；

通过所述施力值优化模块将在所述最优施力点处施加的施加力作为优化参数，基于Hueter-Volkmann定律，确定在人体运动状态约束作用下的最优施加力；

通过所述驱动模块驱动所述施力模块，在所述最优施力点位置处施加相应的最优矫形施加力，以实现脊柱矫正。