1.一种用于全髋关节置换术中的下肢长度测量装置,其特征在于,包括传感设备、固定件和终端设备;其中,
所述传感设备包括加速度计和陀螺仪,所述加速度计用于感应并输出运动的加速度,所述陀螺仪用于感应并输出运动的角速度;
所述固定件包括传感设备固定件和脚踝固定件,所述传感设备固定件用于固定所述传感设备,所述脚踝固定件用于将所述测量装置固定在患者的脚踝上;
所述终端设备用于接收所述加速度计和所述陀螺仪获得的加速度和角速度数据,计算并实时显示患者的下肢长度。
2.如权利要求1所述的用于全髋关节置换术中的下肢长度测量装置,其特征在于,所述加速度计为三轴加速度计,可以输出x、y、z三个轴向的加速度;所述陀螺仪为三轴陀螺仪,可以输出x、y、z三个轴的角速度。
3.如权利要求1所述的用于全髋关节置换术中的下肢长度测量装置,其特征在于,所述传感设备还包括无线通讯模块,用于将所述加速度计和所述陀螺仪获得的加速度和角速度数据传输给所述终端设备。
4.如权利要求3所述的用于全髋关节置换术中的下肢长度测量装置,其特征在于,所述无线通讯模块选自蓝牙、wifi、zig-bee、蜂窝网络通讯模块中的一种。
5.如权利要求1所述的用于全髋关节置换术中的下肢长度测量装置,其特征在于,所述传感设备固定件包括具有凸起的固定座,所述凸起用于与所述传感设备上的凹孔相配合,以将所述传感设备固定在所述固定座上。
6.如权利要求1所述的用于全髋关节置换术中的下肢长度测量装置,其特征在于,所述脚踝固定件为绑带。
7.如权利要求1所述的用于全髋关节置换术中的下肢长度测量装置,其特征在于,所述终端设备为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑或智能手机。
8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的测量装置在全髋关节置换术中测量下肢长度的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1、将测量装置固定在患者脚踝前方,保证所述测量装置在测试过程中不会随着患者下肢运动而晃动;
步骤2、将患者下肢以一定的速度进行抬起脚踝和/或放下脚踝动作,所述抬起脚踝和/或放下脚踝动作的方向大致与水平面垂直;
步骤3、所述传感设备将上述动作过程中的加速度和角速度数据输出给终端设备,所述终端设备接收上述加速度和角速度数据,计算并实时显示患者的下肢长度。
9.如权利要求8所述的在全髋关节置换术中测量下肢长度的方法,其特征在于,步骤2中“以一定的速度”是指动作过程中通过所述加速度计感应的速度数据计算得到的合速度的最大值在0.4~1.5m/s。
10.如权利要求8所述的在全髋关节置换术中测量下肢长度的方法,其特征在于,步骤3中计算患者的下肢长度的方法具体包括以下步骤:
(1)将加速度计和陀螺仪的坐标系均设为北东地;
(2)根据陀螺仪的三轴值判断开始运动的时刻;
(3)选取开始运动前的加速度计的一组三轴值为accx0,accy0,accz0作为静止值,计算出测得的重力分量:
(4)运动时,加速度计的三轴值分别为accx,accy,accz,陀螺仪的三轴值分别为gx,gy,gz,先对数据进行单位转化:
其中,typ1和typ2分别为加速度计和陀螺仪根据所选量程对应的灵敏度;
(5)根据加速度计运动时的第一组三轴值计算横滚角θ和俯仰角
计算得到:
(6)根据陀螺仪的三轴值对横滚角及俯仰角进行更新:
其中,
(7)将重力矢量从大地坐标系转到载体坐标系:
(8)通过去掉重力矢量得到加速度计三轴真实的加速度:
(9)加速度计三轴的分速度分别为vx,vy,vz,合速度为vsum,且此次运动过程中合速度的最大值必须在0.4~1.5m/s的阈值范围内:
(10)计算运动过程中陀螺仪三轴的合角速度:
(11)令下肢长度