整形外科及外科手术病人承担部份重量负荷的量度及监察系统

摘要

本发明是关于一种整形外科及外科手术病人承担部份重量负荷的量度及监察系统，该系统包括包括一个包含用以直接或间接厘定至少一对下肢其中之一的重量负荷的至少一个量度装置，以及至少一个警报讯号产生器(17)，该警报讯号产生器经调整以合适于在部份重量负荷超过可调节部份重量负荷限度时发出警报讯号。

说明书

技术领域

本发明是关于一种整形外科及外科手术病人承担部份重量负荷的量度及监察系统。

背景技术

在紧急及整形外科手术中，实行传统治疗及在若干情况下实行外科治疗的医生，均会遇到病人不得把全部重量加诸受伤肢部以达致特定疗效的良好效果的情况。若是下肢受影响，病人可以拐杖辅助只把部份重量加诸该下肢。

然而，承担部份重量负荷有其重要性，因为只有涉及的骨骼受压，方会激发刺激因素促进骨骼充份生长。因此，若不尽快负担部份重量，骨骼治疗是否可以达致良好后果便成疑问，而现代的早期功能治疗便要求病人尽早恢复活动。

负担部份重量有需要病人方面大量合作及谨慎行事，病人必须依循精确的治疗计划，在涉及的脚加上因应诊断及疗法而异的重量负担。举例而言，病人可能有三星期须于脚施加10千克的重量负荷，由于欠缺人体脚掌负重的确切传感仪器，此举明显存在困难。

目前，病人接受使用天秤的训练，学习须在天秤上加上多少重量，方可达到所需的确切重量负荷。因此，现代医学对治疗精确度的追求，在此方面便面临不确切及导致错误的解决方法，经常产生差劣的效果，并可能导致再动手术。

由于对所有年龄组别的病人均有高度合作及谨慎的要求，而各年龄组别的服从程度有所不同，上述并非针对如此多样化的病人而设计的解决方法现时已陈旧过时。

以下是已知的系统：

美国专利说明书US 5,357,696 A(FAERE，JOHN)(25.10.1994)显示一种量度病人在站立或步行时脚所承受力量(重力)的装置，其中设有综合警报器，告知病人经已超出预定的限度，此警报器包含一个震动产生器。

当中并设有记录及分析单元(评估单元)。

量度所得数值可通过电线或无线电传输方式传送。

整个系统的设计是供装置于鞋内。

由于可把限度编入程式，因而有可能设定多个(即任意数目的)上限。

已公开的法国说明书FR 2 638 340(UNIVERSITE CLERMONT FERRANT)(04.05.1990)显示一种拐杖或义肢的感应器及适合于量度所承担的重量(向下施加的力量)的整形外科装置。所产生的讯号经扩大并储存于记忆体，其中设置的警报讯号产生器，产生声音、触觉或亮光讯号作为警告。

此等警报装置可预设负重的上限及下限，装置内置于把手之内。

已公开的欧洲说明书EP 1 040 811 A2(MOLNAR)(4.10.2000)显示一种在本应用范围内界定的拐杖，其中以压力计进行量度。

此等方法有以下弊端：

按照美国专利说明书US 5,357,696 A，量度装置内置于鞋内。基于技术原因(涉及整形外科修补)，此装置成本不菲，而且在承担部份重量的期间长达数月的情况下，亦不合卫生。由于量度装置不能循环再用，所以此为一项昂贵的方法。

已公开的法国说明书FR 2638340 A及其附属欧洲的EP 1 040 811 A2展示两根拐杖无同步的量度参数，或是只量度一根拐杖的重量负荷，导致量度所得数值不准确。

发明内容

本发明的目的，是提供一种产生足够准确量度所得数值的系统，藉此可使用不对病人造成混乱的方式并达致良好的治疗效果。

此目的是借着上文所界定的系统达致，按照本发明，系统包括至少一个量度装置，用以直接或间接厘定下肢的重量负荷，此外并包括至少一个警报讯号产生器，在超出上述重量负荷的可调节上限时，即发出警报讯号。

警报讯号发出，即警告病人其加诸所涉及肢部的重量较有利于所使用疗法的为高，藉此病人将可以轻易地避免重量负荷过高。视乎所拟或必要的负荷而定，有关上限能够因应不同病人改变，本发明的系统因此能够简易地调整以适应不同病人。

优选是把至少一个量度装置与一个评估系统配合使用。

在本发明的第一个实施例中，该至少一个量度装置及该至少一个警报讯号产生器(例如声音警报或震动警报)以及一个选择性的评估回路，均内置于一根或以上的拐杖之内。此实施例易于实现，并提供成本效益，因为拐杖能够在治疗完成后转送其他病人。

在其他实施例中，量度装置内置于鞋底(鞋的内底)或步行模的“后跟”。此形式适合例如无须使用拐杖的人士，或无论如何必须穿上石膏模的人士。

若该至少一个的警报讯号产生器经调整以在超出可调节重量负荷上限时发出声音警报，病人将可轻易地接收到警告。

当该至少一个的警报讯号产生器经调整以在部份重量负荷低于或超出可调节限度时发出震动警报，则提供的警报较不显著。

为了使物理治疗师或医生可于其后识别重量负荷，在一个优选实施例中，当部份重量负担超出可调节上限或低于下限时，重量负荷的数值会记录及储存于电子非易失性储存器内。

最后，设置多种可调节上限及下限，并可调整系统以使超过或低于不同重量负担限度数值时，会产生不同警报讯号，例如不同的声音警报，亦是一种优选情况。藉此方式，可告知病人例如所承担的重量负荷现已到达关键范围，无论如何均不得维持，或是在一段较长时间内继续此范围内的部份重量负荷承担，可能对治疗有损害。

附图说明

下文参照附图更详细地说明本发明，其中：

图1的图表显示在拐杖辅助下步行及在理想静止状况下实习部份重量负担的重量负担情况；

图2显示本发明的系统的一种优选实施例；及

图3以图解显示一种适当电子评估回路的设置图。

具体实施方式

部份重量负担所涉及的脚的重量负荷决定如下：在步行时，健康的脚及需要部份重量负担治疗的脚均会持续地转换站立期及移动期。处于站立期的部份重量负担脚，该脚及两根拐杖合共承担2+3的重量负荷，此与整个身体的重量1相应。当一只脚由移动期转为站立期，而另一只脚有相反动作时，负荷不断转变，在此称为过渡期B。图1的图表显示以拐杖辅助步行及在理想情况下实习部份重量负担时的重量负担情况。

A部份代表健康脚部的站立期。由于拐杖及受伤脚部在此期均离开地面，健康脚部的重量负荷相等于整个身体的重量BW。B部份显示健康脚部与受伤脚部站立期转换及相反的情况，C部份显示受伤脚部的站立期。曲线1代表无使用拐杖时受伤脚部的重量负荷，曲线2显示使用拐杖时拐仗独自的重量负荷。在部份重量负担脚部处于站立期的开始及终结时，受伤脚部的重量负荷由于使用拐杖而通常达致最高点，因为在站立期时受伤脚部延迟到达地面，并于站立期结束前离开地面-曲线3。

从部份重量负担脚部在站立期过程中产生曲线2的两个顶峰，厘定两个顶峰之间最低值的高度，即可得出实际的部份重量负荷。总身体重量减去上述最低数值，即得出部份重量负担脚部在站立期过程中所承担的最高重量负荷PL，相当于图1曲线3的顶峰。

图1所使用符号简要概述如下：

A：健康脚部的站立期

B：过渡期

C：部份重量负担脚部的站立期

BW：总身体重量

PL：得出的最高部份重量负荷

“1”：部份重量负担脚部及拐杖的总负荷

“2”：拐杖独自的负荷

“3”：部份重量负担脚部的负荷，为以1及2计算得出的差分曲线

如图2所示，两根拐杖各自的底部(或任何其他适当部份)包含一种力量吸收器10，例如负荷元件、装有应变仪的膜片式感应器或直接装设于拐杖外部的应变仪或类似仪器。该力量吸收器将量度拐杖承受的实际重量负荷，其将发出一种各拐杖承受的重量负荷成正比例的类比讯号，并由回路12加以放大及数码化。

其中一枝拐杖的量度按恒定的量度比率进行，所得出的数码化讯号以无线电传输传送至另一拐杖。此无线电传输可以使用基于ASK(幅度切换键调控)或FSK(频移键控调制)的简单遥测系统按ISM(Industry-Science-Medicine)频率范围内任何一个频率传输，或另一选择是使用蓝牙无线电界面。

第二根拐杖接收此等数据后，亦会进行量度。因此，第一根拐杖作为“主体”，原因是重量负荷的量度在此完全独立地进行，而第二根拐杖则担当“从属”的角色，原因是从第一根拐杖接收绝对量度数值后方会在此进行量度。在第二根拐杖(从属)，两个量度所得数值会相加，两根拐杖量度所得数值的总和，与总身体重量减去部份重量负担脚部重量负荷的所得值相应，但不计及主要在步伐开始及结束时发生的震动动作及下跌动作引致的动态影响。

该两个量度所得数值的总和在作为从属的拐杖以微控制器16继续处理，该微控制器借着一种算法计算上述类形附有或不附有动态增强的实际部份重量负荷。当超出最大容许部份重量负荷时，一个声音讯号17即会响起。除声音讯号产生器外，亦可使用震动发动机，例如内置于其中一根拐杖手把之内。

此拐杖并可包含一具记忆装置，储存每一伐步所产生的部份重量负荷，或仅储存超出预定部份重量负担限度的次数。在此情况下可把资料细分，例如超出部份重量负担限度的次数或超出或低于限度如5千克以上或10千克以上等的次数。

此等储存的数据其后可通过无线或电缆接驳18(例如使用串行电脑界面或通用串行总线(USB))传送至电脑，并在此进一步处理。另一可能性是通过无线电(例如蓝牙)把数据实时传输至电脑，在此作对外处理及储存，然后可以例如在治疗室进行实时步行分析时由医疗人员实施。

在量度装置的一个优选实施例中，可设定部份重量负荷的下限，当负荷再次低于下限时，将会产生其中一种上文所述的警报。此种警报与警报器在超出限额时产生者不同。同样地，可内置一种视像数码播放器(LED或LCD)于拐杖把手前部，令致可就上述步伐进行时产生的部份重量负荷提供直接显示。

若拐杖用于对治疗不适宜的方式，例如跑步，可在电子评估回路12中识别，因而亦可提供警报，所发生的不适宜使用形式会储存于记忆体之内。

身体重量及部份重量负担的上、下限，可以藉一部电脑或若干其他外部仪器设定，而此等设定的传输可通过例如电缆接合界面或无线电传输界面或红外线界面18进行。另一可能性是其中一根拐杖设有输入键盘及在其上装有显示器，以使可以在拐技直接作出一项或以上的设定。

动力由例如装置于拐技之内或之上的电池提供，优选是电池可再充电。若适宜，电池可以放置于拐杖的凹处。可于此部份的受保护上端装设连接器，用以连接电池充电器。为了使充电后拐杖可以在尽可能最长的时间内保持在可使用状态，优选是提供一个备用模式，当拐杖有若干时间未有承受负荷，例如用者坐下或睡觉时，可自动由回路设定至备用模式。感应器及全部电子装置可置于拐杖管道，拐杖因而必须是防溅式。感应器及电子装置必须对温差不敏感及必须防震。

厘定部份重量负荷的另一方法，涉及在内鞋底或步行模的后跟或直接在鞋底置放动力感应器或压力感应器，从而进行直接量度。技术实施方面与上述方法无异，但不同之处在于可在涉及的脚部上直接量度重量负荷。量度参数可如上所述通过无线连接传输至数据处理器作分析用途，并可在两根拐杖至少其中之一呈示。

参考字符

A：健康脚部站立期

B：过渡期

C：部份重量负荷或受伤脚部站立期

BW：身体重量

PL：所得的最高部份重量负荷

1：部份重量负荷脚部及柺杖的总负荷

2：柺杖独自的负荷

3：部份重量负荷脚部的负荷，以1及2计算的差分曲线

4：膠柺杖脚

5：柺杖管

6：用以架设负荷元件的设置

7：类比输出讯号

8：接至讯号产生器的线

9：负荷元件的电力供应

10：负荷元件

11：把重量负荷转移至负荷元件的活塞

12：电子评估回路(圖3)

13：力量感应器

14：量度放大器

15：ADC(类比/数字转换器)

16：微控制器，备有用于分析已数码化量度的程式

17：警报讯号产生器

18：电脑界面，用以输入身体重量及部份重量负荷限度以及閱讀部份重量超负荷