一种骨科柔性辅助护理固定设备、监护控制系统的制作方法

1.本发明属于骨科术后护理技术领域，特别是涉及一种骨科柔性辅助护理固定设备、监护控制系统。


背景技术：

2.骨折之后的患者需要对碎骨部分进行清理，之后绑扎固定之后让骨缝自然愈合，在此过程中需要保持骨缝的间隙距离，避免骨缝提前愈合或者不愈合。例如对于胫骨骨折患者，需要将骨折断裂面进行清创，保持断裂面相对平齐，然后将胫骨断裂的两端分别固定，避免患者受到二次伤害或者愈后胫骨弯折。在清创过程中会根据伤情严重程度，截除数厘米甚至数公分的破损骨裂部分，因此需要保持清创后的胫骨两端保持适当的距离，诱导成骨细胞加速愈合间隙部分。
3.现有技术普遍采用拍摄x光方式确定断裂骨缝的断骨距离，然后医生再调节固定装置上的距离调节旋钮，骨缝距离每次调节都需要较大幅度改变距离值，属于控制论中的刚性调节，不利于骨折痊愈。并且频繁拍摄x光会对患者的健康安全造成不良影响，但是普通的超声波成像技术的分辨率太低，无法实现对断裂骨缝的精确测量。
4.

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种骨科柔性辅助护理固定设备、监护控制系统，通过一种骨科柔性辅助护理固定设备、监护控制系统，能够根据反射波的声纹特征适时调整断骨距离，实现骨缝距离的柔性控制调节，解决了骨折病人断裂骨缝距离测量不安全及不准确的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：本发明提供一种骨科柔性辅助护理固定设备，其包括，支撑架，包括上固定环、下固定环以及支撑本体，所述上固定环和所述下固定环通过所述支撑本体，轴向受控相对运动；超声波探测阵列，包括若干个探测单元和探测本体，若干个所述探测单元分布于所述探测本体面向所述支撑架的轴向侧，所述探测单元能够发射和接收声波；其中，所述超声波探测阵列周向缠绕于断骨肢体，若干个所述探测单元向所述断骨肢体发射超声波；根据所述断骨肢体内的断裂骨缝反射回波的声纹特征得到所述断裂骨缝的断骨距离；根据所述断骨距离调整所述上固定环和所述下固定环之间的距离。
7.在本发明的一个实施例中，所述超声波探测阵列周向缠绕于断骨肢体，若干个所述探测单元向所述断骨肢体发射超声波的步骤，包括，所述超声波探测阵列包括两组相对设置的探测单元，构成一对探测列队，所述探
测列队的排列方向与所述断裂骨缝面垂直；将一对所述探测列队中的一个所述探测列队作为主动发声列队，所述主动发声列队中的所述探测单元进行发声相位调整，产生多个加强声波束；选择多个所述加强声波束中其中一个作为探测声波束，通过对所述探测单元进行发声相位调整，使得所述探测声波束对所述断骨肢体，沿所述断裂骨缝面的垂直方向进行扫描。
8.在本发明的一个实施例中，所述将一对所述探测列队中的一个所述探测列队作为主动发声列队，所述主动发声列队中的所述探测单元进行发声相位调整，产生多个加强声波束，还包括，将一对所述探测列队中的另一个所述探测列队作为被动接收列队，所述被动接收列队中的所述探测单元接收声波；所述主动发声列队中的所述探测单元同时工作产生测试声波；所述被动接收列队中的所述探测单元接收测试声波；将所述测试声波的产生时间和所述被动接收列队中的所述探测单元最早接收测试声波的时间差，作为所述主动发声列队中的所述探测单元产生所述加强声波束的单次脉冲工作时间；在所述主动发声列队中的所述探测单元同时停止产生测试声波后，记录所述被动接收列队中的所述探测单元最晚接收测试声波的时间差，作为所述主动发声列队中的所述探测单元产生所述加强声波束的单次脉冲间隔时间。
9.在本发明的一个实施例中，所述根据所述断骨肢体内的断裂骨缝反射回波的声纹特征得到所述断裂骨缝的断骨距离的步骤，包括，在所述探测声波束对所述断骨肢体沿所述断裂骨缝面的垂直方向进行扫描的过程中，若所述被动接收列队中的所述探测单元接收声波出现增强突变，标记为一次增强突变；根据此时探测声波束指向所述断骨肢体的位置，得到断裂骨缝处；保持所述探测声波束指向所述断裂骨缝处，改变所述探测声波束的波长，若所述被动接收列队中的所述探测单元接收声波再次出现增强突变，标记为二次增强突变，则记录此时探测声波束的波长，标记为探测声波二次突变波长；根据所述探测声波二次突变波长得到所述断裂骨缝的断骨距离。
10.在本发明的一个实施例中，所述根据所述断骨肢体内的断裂骨缝反射回波的声纹特征得到所述断裂骨缝的断骨距离的步骤，还包括，在获取所述探测声波二次突变波长的基础上，持续改变所述探测声波束的波长，并持续记录所述探测单元接收声波是否保持二次增强突变；在保持所述探测单元接收声波保持二次增强突变的基础上，获取探测声波二次突变波长的范围；在产生所述二次增强突变的范围内，以所述探测声波二次突变波长为变量，对所述二次增强突变的数值进行分段积分，得到积分运算结果；获取所述积分运算结果的中值；获取所述积分运算结果的中值所对应的探测声波二次突变波长，作为所述断裂骨
缝的断骨距离。
11.在本发明的一个实施例中，所述根据所述探测声波二次突变波长得到所述断裂骨缝的断骨距离的步骤，包括，获取所述探测单元获取到的二次增强突变的最大值所对应的探测声波二次突变波长；根据所述探测单元获取到的二次增强突变的最大值所对应的探测声波二次突变波长获取所述断裂骨缝的断骨距离。
12.在本发明的一个实施例中，所述在所述探测声波束对所述断骨肢体沿所述断裂骨缝面的垂直方向进行扫描的过程中，若所述被动接收列队中的所述探测单元接收声波出现增强突变，标记为一次增强突变；根据此时探测声波束指向所述断骨肢体的位置，得到断裂骨缝处的步骤，还包括，选取所述被动接收列队中距离所述断裂骨缝处的所述探测单元作为复核探测接收单元；所述探测声波束对所述断骨肢体沿所述断裂骨缝面的垂直方向进行复核扫描；在所述探测声波束对所述断骨肢体沿所述断裂骨缝面的垂直方向进行复核扫描的过程中，若所述被动接收列队中的所述探测单元接收声波出现增强突变，标记为一次增强突变。
13.在本发明的一个实施例中，所述在所述探测声波束对所述断骨肢体沿所述断裂骨缝面的垂直方向进行扫描的过程中，若所述被动接收列队中的所述探测单元接收声波出现增强突变，标记为一次增强突变；根据此时探测声波束指向所述断骨肢体的位置，得到断裂骨缝处的步骤，还包括，在产生一次增强突变的条件下，持续保持所述探测声波束对所述断骨肢体沿所述断裂骨缝面的垂直方向进行持续扫描；获取一次增强突变的条件下的所述被动接收列队中的所述探测单元接收声波的强度，并记录探测单元接收声波的强度的最大值所对应的所述探测声波束指向所述断骨肢体的位置；将此时探测声波束指向所述断骨肢体的位置标记为断裂骨缝处。
14.在本发明的一个实施例中，所述保持所述探测声波束指向所述断裂骨缝处，改变所述探测声波束的波长，若所述被动接收列队中的所述探测单元接收声波再次出现增强突变，标记为二次增强突变，则记录此时探测声波束的波长，标记为探测声波二次突变波长的步骤，包括，选取所述被动接收列队中距离所述断裂骨缝处的所述探测单元作为接收所述二次增强突变的所述探测单元。
15.在本发明的一个实施例中，将所述被动接收列队中距离所述断裂骨缝处的所述探测单元的相邻的所述探测单元，也作为接收所述二次增强突变的所述探测单元。
16.本发明还提供一种骨科柔性辅助护理监护控制系统，包括，执行子系统，包括上述的骨科柔性辅助护理固定设备；以及，控制子系统，控制若干个所述探测单元向所述断骨肢体发射超声波；根据所述断骨肢体内的断裂骨缝反射回波的声纹特征得到所述断裂骨缝的断骨
距离；根据所述断骨距离调整所述上固定环和所述下固定环之间的距离。
17.本发明通过对反射波的声纹特征进行处理得到断骨距离，再适时调整断骨距离，实现骨缝距离的柔性控制调节，解决了骨折病人断裂骨缝距离测量不安全及不准确的问题。
18.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
20.图1为本发明所述一种骨科柔性辅助护理固定设备于一实施例的结构示意图一；图2为本发明所述一种骨科柔性辅助护理固定设备于一实施例的结构示意图二；图3为本发明所述一种骨科柔性辅助护理固定设备于一实施例的结构示意图三；图4为本发明所述一种骨科柔性辅助护理固定设备于一实施例的控制方法流程示意图；图5为本发明所述超声波探测阵列周向缠绕于断骨肢体，若干个所述探测单元向所述断骨肢体发射超声波的步骤于一实施例的流程示意图；图6为本发明所述将一对所述探测列队中的一个所述探测列队作为主动发声列队，所述主动发声列队中的所述探测单元进行发声相位调整，产生多个加强声波束于一实施例的流程示意图；图7为本发明所述根据所述断骨肢体内的断裂骨缝反射回波的声纹特征得到所述断裂骨缝的断骨距离于一实施例的流程示意图；图8为本发明所述根据所述断骨肢体内的断裂骨缝反射回波的声纹特征得到所述断裂骨缝的断骨距离于一实施例的流程示意图；图9为本发明所述根据所述探测声波二次突变波长得到所述断裂骨缝的断骨距离的步骤于一实施例的流程示意图；图10为本发明所述在所述探测声波束对所述断骨肢体沿所述断裂骨缝面的垂直方向进行扫描的过程中，若所述被动接收列队中的所述探测单元接收声波出现增强突变，标记为一次增强突变；根据此时探测声波束指向所述断骨肢体的位置，得到断裂骨缝处的步骤于一实施例的流程示意图；图11为本发明所述在所述探测声波束对所述断骨肢体沿所述断裂骨缝面的垂直方向进行扫描的过程中，若所述被动接收列队中的所述探测单元接收声波出现增强突变，标记为一次增强突变；根据此时探测声波束指向所述断骨肢体的位置，得到断裂骨缝处的步骤于一实施例的流程示意图；图12为本发明所述一种骨科柔性辅助护理监护控制系统于一实施例的组成框图。
21.附图中，各标号所代表的部件列表如下：1-一种骨科柔性辅助护理监护控制系统；
11-一种骨科柔性辅助护理固定设备；111-支撑架，1111-上固定环，1112-支撑本体，1113-下固定环；112-超声波探测阵列，1121-探测单元，1122-探测本体；113-传递介质；12-执行子系统；13-控制子系统。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
23.为了加速断裂骨缝的痊愈速度，同时避免断裂骨缝未达到设定长度提前愈合，需要及时经常测量断裂骨缝的断骨距离，但是需要避免频繁拍摄x光的健康危害，还要高于普通超声波成像的精度。为了解决上述问题，本发明提供如下方案。
24.请参阅图1和4所示，本发明提供了一种骨科柔性辅助护理固定设备，可以包括支撑架111和超声波探测阵列112。其中支撑架111可以包括上固定环1111、下固定环1113以及支撑本体1112，上固定环1111和下固定环1113通过支撑本体1112，轴向受控相对运动。超声波探测阵列112可以包括若干个探测单元1121和探测本体1122，若干个探测单元1121分布于探测本体1122面向支撑架111的轴向侧，探测单元1121能够发射和接收声波。在工作状态下，可以步骤s1将超声波探测阵列112周向缠绕于断骨肢体，然后可以实施步骤s2将若干个探测单元1121向断骨肢体发射超声波。接下来实施步骤s3根据断骨肢体内的断裂骨缝反射回波的声纹特征得到断裂骨缝的断骨距离。最可以是实施步骤s4根据断骨距离调整上固定环1111和下固定环1113之间的距离。单侧单元发出的超声波进入断骨肢体后会被断裂骨缝反射，根据反射波的声纹特征可以精确获取断骨距离，根据断骨距离调整上固定环1111和下固定环1113之间的距离，在此过程中，不需要使用x光等高能电磁波，并且相比较传统的b超或者彩超成像分辨率更高，能够更为精确调节断骨距离，提高了骨折患者的康复效果。
25.请参阅图1至3所示，在上述方案中为了避免超声波在断骨肢体内快速衰退，可以在超声波探测阵列112和断骨肢体之间填充传递介质113，能够将探测单元1121发出的声波传送到断骨肢体内部，提高了断骨距离的探测精准度。同时还可以调整超声波探测阵列112紧密贴合断骨肢体，能够进一步提高断骨距离的探测精准度。
26.请参阅图5所示，在步骤s1和步骤s2中，为了加强声波在断骨肢体内的传播距离和强度，可以步骤s11将两组相对设置的探测单元1121，构成一对探测列队，并保持探测列队的排列方向与断裂骨缝面垂直。然后可以执行步骤s12将一对探测列队中的一个探测列队作为主动发声列队，主动发声列队中的探测单元1121进行发声相位调整，产生多个加强声波束。最后执行步骤s13选择多个加强声波束中其中一个作为探测声波束，通过对探测单元1121进行发声相位调整，使得探测声波束对断骨肢体，沿断裂骨缝面的垂直方向进行扫描。此时的探测声波束具有极强的能量和方位定向性，提高断骨距离的测量精度。
27.请参阅图6所示，在步骤s12中，为了避免反射杂波对断骨距离的测量造成不了影
响，可以步骤s121将一对探测列队中的另一个探测列队作为被动接收列队，被动接收列队中的探测单元1121接收声波。接下来可以步骤122主动发声列队中的探测单元1121同时工作产生测试声波。然后可以步骤s123被动接收列队中的探测单元1121接收测试声波，之后还可以步骤s124将测试声波的产生时间和被动接收列队中的探测单元1121最早接收测试声波的时间差，作为主动发声列队中的探测单元1121产生加强声波束的单次脉冲工作时间。最后可以步骤s125在主动发声列队中的探测单元1121同时停止产生测试声波后，记录被动接收列队中的探测单元1121最晚接收测试声波的时间差，作为主动发声列队中的探测单元1121产生加强声波束的单次脉冲间隔时间。避免了反射杂波对探测声波束反射波声纹特征提取造成的不良影响。
28.请参阅图7所示，在步骤s2中，为了实现对断骨距离的精确测量，可以步骤s21在探测声波束对断骨肢体沿断裂骨缝面的垂直方向进行扫描的过程中，若被动接收列队中的探测单元1121接收声波出现增强突变，标记为一次增强突变。接下来可以执行步骤s22根据此时探测声波束指向断骨肢体的位置，得到断裂骨缝处。接下来可以执行步骤s23保持探测声波束指向断裂骨缝处，改变探测声波束的波长，若被动接收列队中的探测单元1121接收声波再次出现增强突变，标记为二次增强突变，则记录此时探测声波束的波长，标记为探测声波二次突变波长。最后可以执行步骤s24根据探测声波二次突变波长得到断裂骨缝的断骨距离。在声音传播的过程中，当声音穿越与自身波长相同的缝隙或者孔洞，由于缝隙或者孔洞内壁的反射，会大幅度提高声波的通过性，利用此特性，可以改变探测声波束的波长，并且获取探测声波束的传播衰退后的声波，既可以根据出现二次增强突变的状态时探测声波束的波长精确获取断骨距离。
29.请参阅图8所示，为了进一步提高断骨距离的探测精度，还可以步骤s25在获取探测声波二次突变波长的基础上，持续改变探测声波束的波长，并持续记录探测单元1121接收声波是否保持二次增强突变。接下来可以步骤s26在保持探测单元1121接收声波保持二次增强突变的基础上，获取探测声波二次突变波长的范围。接下来可以步骤s27在产生二次增强突变的范围内，以探测声波二次突变波长为变量，对二次增强突变的数值进行分段积分，得到积分运算结果。接下来可以步骤s28获取积分运算结果的中值。接下来可以步骤s29获取积分运算结果的中值所对应的探测声波二次突变波长，作为断裂骨缝的断骨距离。利用当声音穿越与自身波长相同的缝隙或者孔洞，由于缝隙或者孔洞内壁的反射，会大幅度提高声波的通过性的原理，通过概率密度筛选出最有可能是断骨距离对应的探测声波二次突变波长，从而得到更为准确的断骨距离。
30.请参阅图9所示，在步骤s24中，还可以步骤s241获取探测单元1121获取到的二次增强突变的最大值所对应的探测声波二次突变波长。然后可以步骤s242根据探测单元1121获取到的二次增强突变的最大值所对应的探测声波二次突变波长获取断裂骨缝的断骨距离。
31.请参阅图10所示，在步骤s21中，可以步骤s211选取被动接收列队中距离断裂骨缝处的探测单元1121作为复核探测接收单元。然后可以步骤s222探测声波束对断骨肢体沿断裂骨缝面的垂直方向进行复核扫描。最后可以步骤s223在探测声波束对断骨肢体沿断裂骨缝面的垂直方向进行复核扫描的过程中，若被动接收列队中的探测单元1121接收声波出现增强突变，标记为一次增强突变。通过上述方式，进一步提高以此增强突变获取的准确度，
起到提高断骨距离测量的准确度。
32.请参阅图11所示，在步骤s22中，为了提高断裂骨缝处的定位精度，可以步骤s221在产生一次增强突变的条件下，持续保持探测声波束对断骨肢体沿断裂骨缝面的垂直方向进行持续扫描。步骤s222获取一次增强突变的条件下的被动接收列队中的探测单元1121接收声波的强度，并记录探测单元1121接收声波的强度的最大值所对应的探测声波束指向断骨肢体的位置。步骤s223将此时探测声波束指向断骨肢体的位置标记为断裂骨缝处，从而实现提高断裂骨缝处定位精度的技术效果。
33.在步骤s2中还可以选取被动接收列队中距离断裂骨缝处的探测单元1121作为接收二次增强突变的探测单元1121，提高断骨距离测量的准确度。并且还可以将被动接收列队中距离断裂骨缝处的探测单元1121的相邻的探测单元1121，也作为接收二次增强突变的探测单元1121。进一步提高断骨距离测量的准确度。
34.请参阅图12所示，本发明还提供一种骨科柔性辅助护理监护控制系统1，可以包括执行子系统12和控制子系统13。其中执行子系统12包括上述的骨科柔性辅助护理固定设备11。在实施过程中，控制子系统12控制若干个探测单元向断骨肢体发射超声波，根据断骨肢体内的断裂骨缝反射回波的声纹特征得到断裂骨缝的断骨距离，根据断骨距离调整上固定环和下固定环之间的距离。
35.综上所示，本方案在实施过程中，通过超声波探测阵列产生的探测声波束对断骨肢体进行扫描，根据断裂骨缝面的反射的回波以及探测声波束的波长判断断裂骨缝的断骨距离，由于在上述过程中不采用对人体有害的x光等高能射线，因此可以频繁测量断骨距离，能够实现骨缝距离的经常调整，实现骨缝距离的柔性控制调节，解决了骨折病人断裂骨缝距离测量不安全及不准确的问题，并促进骨折患者快速痊愈。
36.本发明所示实施例的上述描述（包括在说明书摘要中所述的内容）并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。
37.本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。