一种光学脊柱辅助测量探查笔的制作方法

1.本实用新型涉及医疗技术和计算机图像处理技术领域，进一步地涉及光学脊柱辅助测量探查笔。


背景技术：

2.随着图像融合技术的成熟，出现了把光学扫描图像和医学扫描图像融合的技术。相关技术中，光学脊柱测弯仪通过三维扫描设备拍摄人体背部点云信息，经过三维重建得到背部重建的三维模型，然后进行特征识别，寻找脊柱中线，并构造三维模型重建模型。由于人体背部皮肤可移动性强，没有固定的表面形态，也没有特征性地解剖标志，脊柱外表可随着人体的高矮胖瘦而改变，亦可随着体位改变而产生变化。也就是说，传统的光学脊柱测弯方法对三维模型重建精度和特征识别算法要求高，测量结果的精度往往达不到要求，且对于胖瘦不同人群的识别精度也不一样，容易产生误差。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种光学脊柱辅助测量探查笔，可以人工实时标定脊柱骨节位置，测量过程可由医生进行专业操作，不论何种体型都可以进行高精度测量，且不受皮肤形状影响。
4.为了实现上述目的，本实用新型提出的光学脊柱辅助测量探查笔，与终端设备通讯连接，所述探查笔具有外壳，所述外壳一侧固定连接有平衡架，并活动连接有探针，所述平衡架与外壳之间形成有活动空间，所述探针能在所述活动空间内相对所述外壳进行伸展或收缩运动，所述平衡架具有两处能分别与人体脊柱中线两侧皮肤高点接触的接触面，所述接触面上设置有第一压力检测机构，所述探针位于所述平衡架的两处接触面之间，所述探针背离所述外壳一侧设置有第二压力检测机构，所述第一压力检测机构和第二压力检测机构与收容于所述外壳内的处理器电连接，用于检测人体作用于其表面的压力，并输出包含压力特征值的数据，所述平衡架靠近所述外壳一侧设有两处第一反光标，所述第一反光标与第一压力检测机构位置相对，所述探针靠近所述外壳一侧设有第二反光标，所述第二反光标与第二压力检测机构位置相对。
5.在一些实施方式中，所述探针包括相互连接的伸缩部和轴部，所述轴部穿设于外壳内，所述伸缩部位于外壳外侧，并部分位于所述外壳上方，所述第二反光标连接在位于所述外壳上方的伸缩部上。
6.在一些实施方式中，所述外壳与探针之间设置有复位弹性件，所述复位弹性件用于为所述探针提供复位力。
7.在一些实施方式中，所述平衡架包括两个平衡支架，所述平衡支架具有能与人体脊柱中线两侧皮肤高点接触的所述接触面，所述平衡支架可分离地连接在所述外壳上，或与外壳之间一体成型。
8.在一些实施方式中，所述平衡支架具有沿横向延伸的平衡板，所述第一压力检测
机构为连接在所述平衡板上的应变式称重测力传感器，或多个沿所述平衡板长度方向连续分布的薄膜式柔性压力传感器。
9.在一些实施方式中，所述第二压力检测机构为连接在所述伸缩部上的应变式称重测力传感器或薄膜式柔性压力传感器。
10.在一些实施方式中，所述第一反光标和第二反光标的形状为球形、十字形、圆环形、方形中的一种。
11.在一些实施方式中，所述外壳内还收容有与所述处理器电连接的行程检测传感器，所述行程检测传感器用于检测伸缩部的行程。
12.在一些实施方式中，所述外壳上安装有与处理器电连接的标记控制按钮，所述标记控制按钮能够触发生成拍摄请求信息。
13.在一些实施方式中，两个所述第一反光标中心连线构造成第一直线，所述第一直线的中点与第二反光标中心的连线构造成第二直线，所述第一直线和第二直线在水平面上的投影相互垂直。
14.与现有技术相比，本实用新型所提供的光学脊柱辅助测量探查笔，具有以下有益效果：
15.本实用新型提供的光学脊柱辅助测量探查笔，进行光学脊柱辅助测量时，可使平衡架的两处接触面分别与脊柱中线两侧的皮肤高点接触，并保持两个接触面的中心连线和脊柱中线垂直，此时两个接触面之间的探针收缩，探针接触到脊柱中线的脊凸位置，第一压力检测机构和第二压力检测机构分别测量人体作用于其表面的压力，并输出包含压力特征值的数据。基于压力特征值数据，医生可以评估探查笔是否与背部皮肤充分接触，从而确认测量数据是否是有效数据。若认为测量数据是有限数据，医生通过辅助测量探查笔可以向终端设备发送拍摄请求信息。也就是说，采用本实用新型的光学脊柱辅助测量探查笔，可以人工实时标定脊柱骨节位置，测量过程由于医生的专业操作，不论何种体型都可以高精度测量，不受皮肤形状影响。
附图说明
16.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本实用新型的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明：
17.图1是本实用新型的优选实施例的光学脊柱辅助测量探查笔使用状态下的结构示意图；
18.图2、3是本实用新型提出的光学脊柱辅助测量探查笔的立体结构示意图；
19.图4是本实用新型中探针所在部分的结构示意图。
20.附图标号说明：
21.外壳1；空腔11；平衡支架2；平衡板21；探针3；伸缩部31；轴部32；凸缘33；复位弹性件34；轴筒35；第一反光标4；第一压力检测机构5；第二压力检测机构6；第二反光标7。
实施方式
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一
些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
23.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
24.还应当进一步理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
25.在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.另外，在本技术的描述中，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。
27.在一个实施例中，参考说明书附图1至图4，本实用新型所提供的光学脊柱辅助测量探查笔，与终端设备之间通过有线或无线的方式通讯连接，可以实现光学辅助测量探查笔与终端设备之间的数据传输。
28.所述探查笔包括具有外壳1，外壳1可构造成中空的回转体结构，以便医生手持使用。在其他一些实施例中，外壳1还可构造成柱状结构，甚至是不规则的结构。可以理解，本技术对外壳1的形状并不做特殊限定，其具体形状可以根据实际需求进行调整，只需能够实现医生的手持即可。
29.为了便于进行位置关系的描述，以外壳1的长度方向定义为纵向，以垂直于纵向的水平方向定义为横向。外壳1上固定连接有平衡架，可以理解，本技术对平衡架的形状并不做特殊限定，只需具有两处能分别与人体脊柱中线两侧皮肤高点接触的接触面即可。作为一种示例，平衡架包括两个平衡支架2，平衡支架2具有能与人体脊柱中线两侧皮肤高点接触的所述接触面，两个平衡支架2位于外壳1的横向两侧，平衡支架2与外壳1之间的连接方式本技术并不做特殊限定，只要能够实现两者的相对固定即可，可以是可拆卸连接，如平衡支架2可分离地连接在外壳上，或平衡支架2与外壳之间一体成型。
30.平衡支架2与外壳1之间形成有活动空间，外壳1上开设有空腔11，空腔11内活动连接有探针3，探针3位于两个平衡支架2之间，并能在所述活动空间内相对外壳1进行伸展或收缩运动。
31.参阅说明书附图2至图4，探针3包括相互连接的伸缩部31和轴部32，轴部32穿设于外壳1内，伸缩部31位于外侧，并至少部分位于外壳1上方。所述空腔11内设有与外壳1固定连接的轴筒35，轴筒35上开设有供轴部32通过的轴孔，轴部32的一端穿出轴筒35，并向外延伸形成凸缘33，所述凸缘33和伸缩部31分别位于轴筒35两侧，也就是说，探针3与外壳1之间具有能够防止探针3脱出的卡扣结构。
32.外壳1与探针3之间可设置复位弹性件34，探针3被挤压时，复位弹性件34产生弹性形变积蓄弹性力，而在探针3的外力撤去后，复位弹性件34释放作用于探针3的弹性力，使探
针3能够自动复位。复位弹性件34的具体结构本技术并不做特殊限定，可以理解，复位弹性件34可采用弹簧、弹片、气弹簧等。作为一种示例，复位弹性件34采用弹簧，为便于弹簧的安装，轴筒35具有弹簧安装槽，弹簧套设于轴部32外周，其一端置于弹簧安装槽内，另一端抵接于伸缩部31。通过弹簧安装槽既可以起到对弹簧的支撑作用，也可以起到对其限位作用，使弹簧的变形更为平稳。
33.所述平衡架与人体脊柱中线两侧皮肤高点接触的接触面上设置有第一压力检测机构，探针3背离所述外壳1一侧设置有第二压力检测机构6，第一压力检测机构5和第二压力检测机构6与收容于外壳1内的处理器电连接，用于检测人体作用于其表面的压力，并输出包含压力特征值的数据，平衡架靠近外壳1一侧设有两处第一反光标4，第一反光标4与第一压力检测机构5位置相对，探针3靠近外壳1一侧设有第二反光标7，第二反光标7与第二压力检测机构6位置相对。
34.根据本实施例提供的光学脊柱辅助测量探查笔，进行光学脊柱辅助测量时，可使平衡架的两处接触面分别与被测人员的脊柱中线两侧的皮肤高点接触，并保持两个接触面的中心连线和脊柱中线垂直，此时两个接触面之间的探针3收缩，探针3接触到脊柱中线的脊凸位置，第一压力检测机构5和第二压力检测机构6测量人体作用于其表面的压力，并输出包含压力特征值的数据。基于压力特征值数据，医生可以评估探查笔是否与背部皮肤充分接触，从而确认测量数据是否是有效数据。若认为测量数据是有限数据，医生通过辅助测量探查笔可以向终端设备发送拍摄请求信息，终端设备基于拍摄请求信息可以控制三维扫描设备，以对辅助测量探查笔进行多帧拍摄，从而获取第一反光标4和第二反光标7的点云数据。通过沿脊柱中线移动辅助测量探查笔，并采用连续拍摄方式或者标记拍摄方式，能够实现第一反光标4和第二反光标7的点云数据采样。通过对点云数据中的识别，能够确定第一反光标4和第二反光标7的空间坐标，从而形成3条空间曲线，其中中间的曲线是脊柱中线曲线，两侧的曲线是平衡支架2移动曲线。将两个平衡支架2的同一帧数据的坐标连接，可以形成平衡支架2所处的运动面，以及每一帧平衡支架2相对的矢量方向；将每一帧的矢量方向和探针3的空间曲线对应，可以得到笔尖空间曲线每一帧的矢量扭转方向。由于平衡架上的第一反光标4之间的相对距离尺寸是预定的，通过这个尺寸可以计算出空间曲线的长度。基于形成的空间曲线能够构造脊柱的三维重建模型，通过对三维重建模型进行特征分析，如进行矢状面、冠状面和旋转面投影，能够测量各个方位的脊柱侧弯参数，从而达到光学脊柱测量的目的。
35.本实施例中的反光标用于与三维扫描设备配合，以识别反光标的点云数据，具体三维扫描设备的结构，以及获取反光标的点云数据的原理均可参考现有技术，本实施例不再赘述。反光标的表面材料和颜色应随三维扫描设备测量的材质和颜色进行适应性调整，本实施例对反光标的形状、材质、颜色等并不做特殊限制，如反光标可以是球形、十字形、圆环形、方形等不同形状特征的标识，医生可以根据实际需求，对反光标的材质、颜色和形状进行调整。
36.本实施例提出的光学脊柱辅助测量探查笔是可以手持的，为了避免手臂以及外壳1遮挡平衡支架2以及探针3上的反光标，平衡支架2以及探针3应部分位于外壳1上方，第一反光标4和第二反光标7分别设置在平衡支架2和探针3的顶部。如此，通过三维扫描设备能够拍摄含反光标的有效图像，可降低医生进行辅助测量的操作难度。
37.由于待测对象存在个体差异，即胖瘦存在差别，为使光学脊柱辅助测量探查笔适用于胖瘦不同人群，本实施例中的平衡支架2具有沿横向延伸的平衡板21，平衡板21上的第一压力检测机构5沿横向分布，该压力检测机构可以采用基于微机电系统的薄膜式柔性压力检测机构，其厚度不到0.3mm，有效压力感应区域小于10mm，质量小于0.5g，且易于弯折。由于薄膜式柔性压力检测机构与人体的接触面积有限，因此需要在平衡板21同一平面内铺设多个薄膜式柔性压力检测机构，多个薄膜式柔性压力检测机构沿横向连续分布，通过扩大测量面积能够获得更准确的测量结果。可以理解，在其他一些实施方式中，压力检测机构也可以采用应变式称重测力传感器，本技术并不做特殊限制。
38.本实施例中的伸缩部31能够相对外壳1进行伸缩运动，由于分布在伸缩部31上的第二压力检测机构6位于外壳1的上方，伸缩部31可以是杆状结构，并至少向上弯折一次，伸缩部31上的压力检测机构分布在伸缩部31向上弯折的部分。作为一种示例，伸缩部31由一杆状件经三次弯折而成，使得伸缩部31上形成有限位段，通过限位段也能够避免探针3受外力作用过度收缩，而导致轴部32与外壳1内部的电子元件发生硬接触的情况发生。可以理解，分布在伸缩部31上的第二压力检测机构6也可以是基于微机电系统的薄膜式柔性压力检测机构、应变式称重测力传感器等，本技术不做特殊限制。
39.在有的实施例中，两个所述第一反光标中心连线构造成第一直线，所述第一直线的中点与第二反光标中心的连线构造成第二直线，所述第一直线和第二直线在水平面上的投影相互垂直。如此，能够使探查笔整体结构对称，提升美观度的同时，也能够提升对第一反光标4和第二反光标7空间位置的计算效率。
40.需要说明的是，本技术中平衡支架2和探针3均是中空结构，用于供线束穿设其中。
41.本实用新型中的光学脊柱辅助测量探查笔具有电路结构，与终端设备之间通过有线或无线的方式通讯连接。作为一种示例，辅助测量探查笔与终端设备之间通过无线方式通讯连接。具体地，外壳1内可以收容有处理器，以及与处理器电连接的低功耗蓝牙装置、电源。
42.处理器中可以设置存储器，用于存储指令和数据。在一些实施例中，处理器中的存储器为高速缓冲存储器。该存储器可以保存处理器循环使用的指令或数据。如果处理器需要再次使用该指令或数据，可从所述存储器中直接调用，避免了重复存取，减少了处理器的等待时间，因而提高了系统的效率。储存器中存储的数据可以包括用于唯一标识该辅助测量探查笔的蓝牙地址，以及与该辅助测量探查笔之前成功配对过的终端设备的连接数据。例如，该连接数据可以是与该辅助测量探查笔成功配对过的终端设备的蓝牙地址。基于该连接数据，该辅助测量探查笔能够与该电子设备自动配对，而不必配置与其之间的连接，如进行合法性验证等。
43.低功耗蓝牙装置用于与终端设备建立蓝牙连接，实现辅助测量探查笔与终端设备之间的短距离的数据传输。
44.电源用于向辅助测量探查笔包含的各个部件供电，该电源可以是电池，如可充电电池。
45.可以理解的是，本实施例示意的结构并不构成对光学脊柱辅助测量探查笔的具体限定，其可以具有以上所示出的更多的或者更少的部件，可以组合两个或更多的部件，或者可以具有不同的部件配置。例如，该辅助测量探查笔还包括与处理器电连接的行程检测传
感器，所述行程检测传感器用于检测伸缩部31收缩进外壳1的行程。该辅助测量探查笔还可包括与处理器电连接的标记控制按钮，所述标记控制按钮用于触发生成拍摄请求信息，该辅助测量探查笔的低功耗蓝牙装置通过与终端设备建立的蓝牙连接发送拍摄请求消息，使终端设备控制三维扫描设备，以对辅助测量探查笔进行多帧拍摄。
46.本实施例中的终端设备可以是手机、平板电脑、手持计算机、笔记本电脑、台式电脑等设备，本实施例对该终端设备的具体形态不作特殊限制。
47.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。