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_3

文档序号:9621042阅读:来源:国知局
38]再次参考图1且现在还参考图9,在操作中,多个电动模型10与远程计算机26通信。远程计算机26中的通信设备38和电机控制器20中的通信设备40之间的通信优选是无线的,并且允许中央计算机26和相应电动模型10中的电机控制器20之间的在至少100ft的距离上的遥测通信。每一电动模型10中的通信设备40可被配置为网络端点。替换地,可提供有线通信,诸如中央计算机26和模型10之间的直接电缆连接。
[0039]远程计算机26通过通信设备38和相应通信设备40与电动模型10中的每一个连通。在一个实施例中,例如,远程计算机26包括符合国际IEEE 802.15.4标准的星型配置网络中的节点。在该配置中,通信设备38可包括协调器无线电,协调器无线电可建立与每一电动模型10中的通信设备40的双向通信。可通过计算机26上的通用串行总线(USB)端口来提供通信。电动骨盆模型10中的每一个上的通信设备40可包括“路由器”无线电。每一此类“路由器”无线电可与连接到网络中的计算机26的“协调器”无线电通信。典型地,电动模型10彼此不直接通信。虽然大量不同的范围是可能的,但是在一个实施例,发现100英寸室内/城市范围的无线通信以及中央计算机和任何电动模型之间的最小200英寸室外/RF视线的范围适合该应用。
[0040]再次参考图1,计算机26的显示器34和用户界面36允许操作者(诸如指导者)键入可移动铝板和可旋转顶板的末端范围参数并且输入具体标志的期望非对称性设置。远程计算机26告知操作者何时移动已经完成或者超过移动的指定范围。可为每一电动模型10建立单独的一组准则,并且这些准则可设置在指令中的分离的选项卡上。
[0041]一旦已经在远程计算机26和电动模型10之间建立无线连接,就可单独地为每一模型10提供指令。最初且在使用之前,远程计算机标识和记录冠状平面内的电动骨盆模型10的原位或中位、以及剪切范围的末端限值。为了校准原位,用户引导可平移顶板58移动到通过激活末端接触开关而标识的极大的负剪切限值。该位置由固件记录,并且可平移顶板58朝着正剪切限值反转预定距离,约剪切限值之间的半程。该位置被指定为剪切原位,所有后续剪切移动都参考剪切原位以使固件始终可推断实际剪切位置。对旋转运动重复该过程。指令平台电机以使可旋转顶板旋转到通过激活末端接触开关而标识的极大的负位置。该位置由固件记录,并且可旋转顶板朝着正旋转限值反转预定角,约旋转限值之间的半程。该位置被指定为旋转原位,所有后续旋转移动都参考旋转原位以使固件始终可推断实际旋转位置。
[0042]为了正确地比较和对准电动模型10,为每一标志记录“骨零”。“骨零”定义了特定标志的非对称性具有零旋转和剪切空间的平台位置。骨零的定义是在旋转为零时记载的剪切的测量,并且剪切被调整成一对标志甚至恰好在冠状平面中,如从模型正上方垂直投影到模型本身上的头上激光束所确定的。
[0043]在骨盆前模型上,存在左和右ASIS、左和右髂骨、以及左和右耻骨结节集的骨零。例如,当剪切被设为3mm时,ASIS标志在冠状平面内是对称的,而耻骨结节在_2mm的剪切处可以是对称的,并且髂骨在6_的剪切设置处可以是对称的。对于骨盆后模型,为髂骨、髂后上棘(PSIS)、以及坐骨结节标志评价骨零。
[0044]为了建立“骨零”,红外标记随后被放置在用于校准过程的标志中的每一个上。红外相机系统用于标识每一红外标记的三维位置,因为远程计算机26命令每一模型10的电机控制器20沿着冠状平面且围绕旋转轴移动到大量预定位置。在采集图像之后,在沿着这些轴的预定设置中的每一个处计算红外标记和相应标志中的每一个的三维空间中的位置。由于相机系统使用红外标记的图心(它可以是例如远离用于定位骨零设置的骨骼上的标记约3_)来测量3D标志位置的事实,远程控制器基于骨零与图心计算来调整这些标志的实际位置。
[0045]一旦已经为这些模型上的所有相关标记标识骨零,这些平台就返回到原位(0)并且可移动板在冠状平面中剪切+/ - 1、2和3mm且围绕旋转轴的两个方向剪切+/ - 1、2和3度,以出于测试的目的开始校准和设置标准化过程。可执行使用剪切和旋转设置的40种不同组合的三次不同校准试验以确保准确和可再现地标识每一标志的非对称性。+/ - 1、2和3mm可位于沿着冠状平面等距的位置处,其中+引起与模型的解剖相关的向头侧方向上的剪切移动而-引起与模型的解剖相关的踏板方向上的剪切移动。类似地,旋转调节被指定为0(原位)以及+/_1、2和3度增量。在此,从原位到运动结束,这些增量置于旋转轴周围,其中正旋转调节导致这些标志的正z位移且负旋转调节导致这些标志的负z位移。在该实施例中,每一轮校准由以下40种设置组成:S0、R0 ;S0、R1 ;S0、R2 ;S0、R3 ;S0、R_1 ;S0、R-2 ;S0、R-3 ;S1、R0 ;S1、R1 ;S1、R2 ;S1、R3 ;S1、R-l ;S1、R-2 ;S1、R-3 ;S2、R0 ;S2、R1 ;S2、R2 ;S2、R3 ;S2、R-l ;S2、R-2 ;S2、R-3 ;S3、R0 ;S_1、R0 ;S_1、R1 ;S_1、R2 ;S_1、R3 ;S_1、R-l ;S-l、R-2 ;S-1、R-3 ;S-2、R0 ;S_2、R1 ;S_2、R2 ;S_2、R3 ;S_2、R-l ;S_2、R-2 ;S_2、R-3 ;以及S-3、R0o
[0046]在校准过程期间,针对每一种设置运行三次试验。远程计算机26通过使用来自红外位置捕捉相机系统的数据来计算骨零设置以确定在校准过程期间测试的整个设置阵列处的左和右标志之间的实际非对称性。具体地,由于该模型移动通过这些40种不同的设置,因此远程计算机26使用实际标志和标记的图心之间的调节来计算在这些40种不同的设置处的实际非对称性。虽然大量红外位置捕捉相机是可用的,但是在本发明的一个实施例中,3D相机系统是由纽约州哈帕克市VICON制造的T10系列相机。
[0047]现在参考图10,示出了可设置在远程计算机26处的显示器34上的示例性显示屏100。显示屏100提供允许用户访问对大量电动模型10中的每一个的控制的选项卡102。在此,选项卡102被示为提供对十个分离的电动模型10的访问,但是该数量可改变。对于每一模型10,该显示器可包括供用户键入相对于“骨零”位置定位电动模型10的命令的窗口 104以及供用户键入相对于原位定位电动模型10的命令的窗口 106,从而允许用户键入剪切或冠状平面的标志非对称性设置以及旋转角度。如果定位超过模型10的限值,则固件将立刻停止这些电机并举起警告旗帜。警告旗帜可指示用户已经超过限值,可能只完成所指令的移动的一部分,以及当前实际位置是什么。
[0048]现在参考图11至14,在操作中,当剪切电机24激活时,线性地驱动耦合到可移动平台18的髋骨14,从而导致线性偏移并且因此髋骨12和14之间的剪切非对称性。通过使可移动平台的上板58在可旋转顶板60上来回滑动来激活平移轴。在任何移动之后,将新位置传送到计算机26。滑动的上板58限于只通过导轨的线性运动。
[0049]类似地,当旋转电机24旋转时,可移动平台18和髋骨14相对于固定平台16和髋骨12的位置旋转,从而导致旋转非对称性。平台18可优选地在冠状平面中以0.01mm的增量精确地移动高达+12_的非对称性并且从中位精确地移动至少+3度的旋转,其精度约为0.01度。随着该平台移动预定量,相关联的髋部标志也移动。在一个实施例中,使用红外相机系统的平移移动的准确性被示为优于0.25mm,并且重复旋转移动的准确性被示为小于0.1度。可生成的运动范围超过在人的骨盆中发现的标志的正常和异常位置非对称性的范围,并且这些骨骼可使用超过检查者通常能够辨别的一水平的精度来定位。因此,该系统可全面地评价学生或临床医生执行该形式的测试的准确性。
[0050]计算机26的操作者可以是如上所述的为学生执业医师选择一水平的非对称性的指导者。指导者选择非对称性并且驱动电动模型10提供所选非对称性。请求学生提供对非对称性的评估,这可用于评价学生的技能并训练学生正确地评价非对称性。
[0051]现在参考图15和16,示出了用于评估肩部中的标志非对称性的电动骨骼模型10。在此,左肩胛或肩板12以及右肩板14分别耦合到固定(左)和可移动(右)平台16和18。如上所述参考图1构造该系统的其余部分,并且相似的附图标记用于描述相似的元件。在此,两个标志(肩峰122和下角124)可用于评估非对称性。用于建立骨零的过程跟随与以上所述的步骤相同的步骤,在此标记肩峰122和下角124。
[0052]现在参考图17和18,示出了用于评估下肢和足部中的标志对称性的电动骨骼模型。在此,左下肢12包括左胫骨134、左腓骨136、以及耦合到固定平台16的左足部138。右下肢14包括相应的右胫骨、右腓骨、以及耦合到可移动平台18的右足部。再次,如上所述参考图1构造该系统的其余部分,并且相似的附图标记用于描述相似的元件。要评估的标志是内踝140。在该实施例中,该平台的旋转不是必要的。因此,与以上所述的过程相比,用于建立骨零的过程受到限制,并
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1