用于评估标志非对称性的电动骨骼模型的多站系统的制作方法
【专利说明】用于评估标志非对称性的电动骨骼模型的多站系统
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2013年3月15日提交的美国临时专利申请S/N.61/788，152的权益，其通过引用整体合并于此。
技术领域
[0002]本公开涉及用于教授和确定临床医生在评估骨骼的骨标志的相对位置方面的技能的能力的模型(装置)和方法。
背景
[0003]存在已经开发来评价肌肉骨骼系统的特性的若干触诊和治疗方法。一种方法评价在基(cardinal)平面(主要是冠状平面和矢状平面)内的骨隆凸的相对位置。例如，该方法可在评价下体和下肢肌肉骨骼障碍时使用，这些障碍包括整骨/风湿性关节炎、骨髓及其他中枢神经系统(CNS)障碍、CNS退行性疾病、下背痛、骨盆痛、姿势和步态异常、以及妇产科障碍。文献指示这种形式的测试已经使用了至少一个世纪，但是仅仅最近考虑到客观地评价这种类型的测试的性能的准确性的系统。
[0004]骨盆是其中若干手工医学学科中的临床医生例行使用这些测试的身体的区域的一个示例，这些临床医生包括例如整骨医师、按摩师、物理治疗师。通常评价的骨盆标志是髂骨、髂前上棘(ASIS)、髂后上棘(PSIS)、耻骨结节、以及坐骨结节。
[0005]行走和跑步期间的肌肉收缩被示为引起骨盆骨的相对位置以及由此其相关联的标志的变化。超过一个世纪以来，已经提出了以下轶事报告:当骨盆骨的相对位置变得太不对称时，骨盆骨关节(骶髂关节和耻骨联合)丧失活动性，因此当肌肉在其上拉伸时，关节表面的压迫、异常移动特性、以及疼痛经常发生。已经设计了人工干预来减少这些标志的非对称性并改进骨盆骨移动特性，有趣的是其已经与经改进的功能以及疼痛的减轻/解决相关联。因此，该手工测试、评价标志的位置非对称性的方法具有诊断和治疗效果的功能。
[0006]评价标志非对称性测试的有效性已经受到缺乏客观地测量标志非对称性的方法学的挑战。此时不存在例如对活人内(体内)的骨盆标志的位置非对称性的直接确定。因此，依然需要一种允许使用人的骨盆的模型来准确地控制呈现非对称性(诸如骨盆骨)的骨骼的相对位置的系统。该系统应当允许对非对称性的客观和准确的评估，并且将反馈提供给执行骨盆的位置非对称性测试的学生和执业者。
【发明内容】
在一方面，本公开提供了一种用于评估在脊椎中的相应对立的骨骼之间的骨骼标志非对称性的电动模型。电动模型包括:包含耦合到固定平台的骨骼标志的骨骼；以及耦合到可移动平台的相应的对立骨骼，可移动平台连接到被调适成相对于固定平台线性地驱动可移动平台的剪切电机。控制器与剪切电机通信，并且被编程为接收来自用户的非对称性数据以提供在该骨骼和相应骨骼之间的所选的非对称性且驱动剪切电机以提供所选的非对称性用于分析与该骨骼相关联的标志。可出于训练的目的评价在该骨骼和相应骨骼之间的非对称性。
在一个实施例中，该骨骼和相应骨骼分别包括右和左髋骨，并且电动模型被校准以提供前骨零，其中左和右ASIS、左和右髂骨、以及第一和第二臀部上的左和右耻骨结节集的相应标志在冠状平面中对准。这些骨骼可耦合到相应平台，其中髋骨的后侧反向面对平台。该模型可被校准以定义后骨零，其中右和左髂骨、右和左髂后上棘、以及右和左坐骨结节在冠状平面中对准。
在另一方面，公开了一种用于评估脊椎的相应骨骼中的骨骼标志非对称性的电动模型的系统。该系统包括多个电动骨骼模型。电动骨骼模型中的每一个包括固定平台。可移动平台邻近固定平台可移动地耦合，并且耦合到剪切电机和旋转电机以使可移动平台相对于固定平台线性地移动且使可移动平台相对于固定平台旋转。右边骨骼和左边骨骼中的一个耦合到固定平台，并且右边骨骼和左边骨骼中的另一个耦合到可移动平台。电机控制与剪切电机和旋转电机通信以将可移动平台驱动到所选的位置，并且模型通信设备与电机控制通信以接收用于驱动剪切和旋转电机的命令。中央计算机包括:用户输入设备，用户输入设备用于接收来自用户的用于将可移动平台驱动到用户选择的非对称性的命令；以及中央通信设备，中央通信设备与用于接收来自用户的命令的用户输入设备通信并且与模型通信设备通信以将用于驱动剪切电机和旋转电机的命令提供给电机控制。当可移动平台移动时，在如用户所选择的右边和左边骨骼之间创建非对称性。中央通信设备和相应的模型通信设备之间的通信链路可以是无线通信链路。
在另一方面，右边和左边骨骼可分别包括右和左髋骨，并且该模型可被校准以定义后骨零，其中右和左髂骨、右和左髂后上棘、以及右和左坐骨结节在剪切方向上对准。替换地，左边和右边骨骼可包括左和右髋骨，并且电动模型可被校准以提供前骨零，其中左和右ASIS、左和右髂骨、以及左和右髋骨上的左和右耻骨结节集的相应标志在剪切方向上对准。
在又一方面，公开了一种在教授对非对称性的评价时使用的用于模仿脊椎中的骨骼标志非对称性的方法。该方法包括以下步骤:将相应右边和左边骨骼中的一个安装到固定平台；将相应右边和左边骨骼中的另一个安装到可移动平台，可移动平台被调适成在相对于固定平台的剪切和选择方向中的至少一个上被驱动；以及将可移动平台移动到原位，其中与右边和左边骨骼相对应的标志在剪切方向上对准。然后，可将可移动平台驱动到限定非对称性的所选位置，其中出于训练的目的，可由执业医师评价非对称性。右边和左边骨骼可以是相应的骨盆骨。右和左骨盆骨中的每一个的前侧可与相应的固定和可移动平台对立地安装，并且可定义为在剪切方向上对准的前骨零的标志是左和右ASIS、左和右髂骨、以及左和右耻骨结节集。替换地，右和左骨盆骨中的每一个的后侧与相应的固定和可移动平台对立，并且在剪切方向上对准以定义后骨零的标志可以是右和左髂骨、右和左髂后上棘、以及右和左耻骨结节。
在又一方面，公开了一种用于校准用于评估在脊椎的相应骨骼中的骨骼标志非对称性的电动模型的方法。电动模型包括安装到相应平台的右边和左边的相应骨骼结构，其中这些平台中的至少一个相对于这些平台中的另一个可线性地或旋转地移动通过预定坐标。该方法包括以下步骤:标记用于标识一标志的至少一个骨隆凸；在多个预定坐标处采集该标记的图像；以及计算在每一所采集图像中该标记在三维空间中的位置。然后，相对于固定平台调整可移动平台的位置通过多个预定位置。可调整这些计算以解决该标记的图心(centroid)和该标志的位置之间的差异，其中该系统可一致地重现该模型中的非对称性。在一个实施例中，标记可以是红外标记，并且可使用红外相机来采集图像。
[0007]根据以下描述，本发明的这些以及其他方面将变得显而易见。在该描述中，参考形成其一部分且示出本发明的优选实施例的附图。这种实施例不一定表示本发明的总范围，并且因此参考本文中的用于解释本发明的范围的权利要求。
附图简述
[0008]图1是根据本发明的任何组合构造的电动骨盆模型系统的框图。
[0009]图2是电动骨盆模型的俯视图，其中骨盆骨的前侧耦合到一平台，由此可评估骨盆后标志。
[0010]图3是替换的电动骨盆模型的立体图，其中骨盆骨的后侧耦合到一平台，由此可评估骨盆前标志。
[0011]图4是可平移的板被移除的图2和3的平台的俯视图，其示出了旋转顶板的旋转轴。
[0012]图5是可平移的板被移除的可旋转的顶板的图像，其展示了调节围绕旋转轴的移动的末端接触开关。
[0013]图6是静止基板的仰视图，其展示了机械中央盒到基板以及旋转轴致动器的下铰链的支撑。
[0014]图7是从电动模型的下面或“足部”向该模型的“头部”查看的侧视图，其示出了具有柔韧材料的覆盖模型，该柔韧材料覆盖该模型。
[0015]图8a和8b是示出了电动骨盆骨模型上的一个标志的检查程序的一对图像。
[0016]图9是具有中央计算机控制的多个模型的电动骨盆骨模型的多站系统的立体图。
[0017]图10是与卫星模型无线地连接且控制其移动的中央计算机的显示器上所提供的屏幕的图示。
[0018]图11和12示出了一个髋部相对于另一髋部的可平移的运动。
[0019]图13和14示出了一个髋部相对于另一髋部的旋转运动。
[0020]图15和16示出了图1的框图的替换实施例，其示出了采用右和左肩胛的模型。
[0021]图17和18示出了图1的框图的替换实施例，其解说了采用腿骨和足骨且在此具体是胫骨、腓骨和足骨的模型。
详细描述
[0022]现在参考附图并且具体地参考图1，示出了用于评估标志非对称性的电动骨骼模型10的框图。如在此所示的，“成对骨骼”的模型(在此，左髋骨12和右髋骨14)分别耦合到静止(左边)和可移动(右边)平台16和18。旋转电机22和剪切电机24耦合到可移动(右边)平台18并且接收来自电机控制器20的命令，从而相对于左平台16线性地和旋转地驱动平台18以模拟这些骨骼之间的非对称性。可从远程计算机26向电机控制器20提供命令，远程计算机26可由例如教授学生评价如在下文中更全面地描述的骨盆中的