用于测量颈椎活动度的测量装置的制作方法

本实用新型涉及颈椎活动度测量领域，尤其涉及一种用于测量颈椎活动度的测量装置。

背景技术：

虚拟现实技术是一种创建和模拟3d虚拟仿真世界，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感，在颈椎康复领域，治疗师首先需要对患者进行病情诊断评估，传统的颈椎病情评估需要治疗师测量患者的颈椎关节活动度、本体感觉定位差距，并且口头询问评估过程中的疼痛情况，目前传统的颈部关节活动度测量方式有两种：(1)使用量角器在患者头部几个固定的关节点进行活动角度的测量，然后人工查看和记录量角器上的度数。存在以下缺点：耗时长；测量技术完全依靠治疗师的经验，测量结果参差不齐；测量过程中容易因为手法、抖动、人工阅读等原因引起测量的误差；(2)采用双倾角器，一个用于关节点0度定位，一个用于颈椎转动以后定位并测量度数，虽然采用电子设备测量增加了角度计算的准确性，但是测量还是需要经验丰富的治疗师才能保障准确，耗时耗力的问题一样未解决。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题设计了一种用于测量颈椎活动度的测量装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

用于测量颈椎活动度的测量装置，包括：

用于采集测量者身体实时数据的采集单元；

数据处理单元，用于对采集的身体实时数据进行处理和虚拟场景构建，采集单元的信号端与数据处理单元的信号端连接；

用于向测量者显示数据处理结果和虚拟场景提示的显示单元，显示单元的信号端与数据处理单元的信号端连接；

用于语音提示测量者的语音单元，语音单元的信号端与数据处理单元的信号端连接。

进一步地，采集单元包括用于采集头部数据的第一采集模块和用于采集躯干关节点数据的第二采集模块。

进一步地，第一采集模块为具有六轴陀螺仪传感器的虚拟现实设备，第二采集模块为光学动作捕捉设备。

进一步地，虚拟现实设备为vr眼镜。

本实用新型的有益效果在于：通过具有陀螺仪传感器的虚拟现实设备和光学动作捕捉设备的作用，分别对测量者的头部数据和躯干关节点数据进行测量，最终得到测量者的颈椎活动度，提高了颈椎活动度的准确性，避免测量者由于不自觉的身体旋转而对颈椎活动度的结果造成影响，同时测量者可以在本实用新型的帮助下独自完成整个测量，减少专业治疗师的依赖性，减低患者测量过程中的不适感。

附图说明

图1是本实用新型用于测量颈椎活动度的测量装置的结构图；

图2是本实用新型用于测量颈椎活动度的测量装置的使用图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

如图1所示，用于测量颈椎活动度的测量装置，包括：

用于采集测量者身体实时数据的采集单元；

数据处理单元，用于对采集的身体实时数据进行处理和虚拟场景构建，采集单元的信号端与数据处理单元的信号端连接；

用于向测量者显示数据处理结果和虚拟场景提示的显示单元，显示单元的信号端与数据处理单元的信号端连接；

用于语音提示测量者的语音单元，语音单元的信号端与数据处理单元的信号端连接。

采集单元包括用于采集头部数据的第一采集模块和用于采集躯干关节点数据的第二采集模块。

第一采集模块为具有六轴陀螺仪传感器的虚拟现实设备，第二采集模块为光学动作捕捉设备。

虚拟现实设备为vr眼镜。

通过具有陀螺仪传感器的虚拟现实设备和光学动作捕捉设备的作用，分别对测量者的头部数据和躯干关节点数据进行测量，最终得到测量者的颈椎活动度，提高了颈椎活动度的准确性，避免测量者由于不自觉的身体旋转而对颈椎活动度的结果造成影响，同时测量者可以在本实用新型的帮助下独自完成整个测量，减少专业治疗师的依赖性，减低患者测量过程中的不适感。

如图1、图2所示，用于测量颈椎活动度的测量装置使用方式如下：

s1、测量者将vr设备穿戴在头部，并位于光学动作捕捉设备的数据采集区域内，如图2所示；

s2、利用数据处理单元构建一个虚拟场景并通过vr设备展示在测量者眼前；

vr设备采集测量者的头部数据，光学动作捕捉设备采集测量者的躯干关节点数据，此时头部数据和躯干关节点数据传输至数据处理单元，数据处理单元在虚拟场景中根据测量者的头部数据和躯干关节点数据构建出三维的人体姿态模型和用于指示测量者进行头部运动的动画场景，便于用户调整身体姿态，以保持头部和躯干正直。

s3、测量者根据虚拟场景的指示和语音单元的语音提示进行头部运动，vr设备采集测量者头部运动的实时头部数据，光学动作捕捉设备采集测量者的实时躯干关节点数据，将实时头部数据和实时躯干关节点数据传输至数据处理单元，头部运动包括左屈、右屈、左旋转、右旋转、前屈、后伸，每种头部运动至少为2次；

通过动画场景的运动指示与语音单元的语音指示进行相应的头部运动，头部运动包括左屈、右屈、左旋转、右旋转、前屈、后伸。

测量者在头部运动过程中，vr设备持续采集头部数据，光学动作捕捉设备采集躯干关节点数据，判断是否是正确的头部运动，如果是错误的头部运动，动画场景中显示头部运动错误的相应提示并进行语音提示错误姿态，测量时测量者在某个幅度上停留保持2秒即认为当测量者已经转动到极限，将转动极限位置时的头部数据和躯干关节点数据传输至数据处理单元，同时提示测量者头部重新回到起始点，重复进行2次相同方式的测量，记录2次头部数据和对应躯干关节点数据。

s4、数据处理单元对转动极限位置时的头部数据和躯干关节点数据进行纠错过滤处理，得到在六个方向上的vr设备测量的旋转结果θ和光学动作捕捉设备测量的旋转结果φ，vr设备测量到的旋转角度，实际上是测量者身体的旋转运动与头部旋转运动的复合结果，因此颈椎活动度ψ与vr设备测量的旋转结果θ和光学动作捕捉设备测量的旋转结果φ之间的关系表示为：θ＝φ+ψ，最终得到测量者六个方向上的颈椎活动度，并通过vr设备将数据处理结果展示在测量者眼前。

判断头部运动是否正确的方法为：

进行身体姿态判断时，根据医学和解剖学定下人体的三个基本剖面如下：①经过用户脊椎中点且平行于地平面的平面为“横断面”；②经过用户脊椎中点，垂直于地平面且与用户身体朝向一致的平面为“矢状面”；③经过用户脊椎中点且垂直于上述两个平面的平面为“冠状面”；

左/右侧屈姿势：头部在两肩之间前方的距离小于8cm；头部在两肩之间前方的距离大于4cm；两肩之间在脊椎中点前方的距离小于2.5cm；两肩之间在脊椎中点后方的距离小于2cm；左肩和右肩之间的连线(锁骨)与矢状面的之间的夹角大于75°；左肩在右肩上方的距离小于1.5cm；右肩在左肩上方的距离小于1.5cm；头部在左/右旋转方向、前屈后伸方向上的旋转角度小于20°。

左/右旋转姿势：头部在两肩之间前方的距离小于8cm；头部在两肩之间前方的距离大于4cm；两肩之间在脊椎中点前方的距离小于2.5cm；两肩之间在脊椎中点后方的距离小于2cm；左肩和右肩之间的连线(锁骨)与矢状面的之间的夹角大于75°；左肩在右肩上方的距离小于1.5cm；右肩在左肩上方的距离小于1.5cm；头部在左/右侧屈方向、前屈后伸方向上的旋转角度小于20°；

前屈\后伸姿势：头部在两肩之间前方的距离小于8cm；头部在两肩之间前方的距离大于4cm；两肩之间在脊椎中点前方的距离小于2.5cm；两肩之间在脊椎中点后方的距离小于2cm；左肩和右肩之间的连线(锁骨)与矢状面的之间的夹角大于75°；左肩在右肩上方的距离小于1.5cm；右肩在左肩上方的距离小于1.5cm；头部在左/右旋转方向、左/右侧屈方向上的旋转角度小于20°。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

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