脊柱侧弯矫形器及其矫形方法

本发明属于医疗器械，尤其涉及一种脊柱侧弯矫形器及其矫形方法。

背景技术：

1、脊柱侧弯的预防与治疗是保障青少年健康的必要措施。而现有的极柱侧弯矫形器能够分位两类，一类为硬质矫形器，另一类为柔性矫形器。

2、硬质矫形器具有硬质的矫形器本体，能较准确的施加足够的矫形压力，受力较好。但由于矫形器本体同时包围了整个身体躯干，即同时包围了脊柱的凸侧和凹侧，在此基础上再施加矫正压力，使得佩戴者的脊柱椎体的关节及肌肉韧带都被固定，容易产生擦伤、压疮等严重的穿戴问题，严重限制佩戴者的人体活动，从而影响到矫正效果。长期佩戴硬质矫形器不利于肌肉重建，会导致肌肉萎缩，使佩戴者无法长期坚持穿戴。柔性矫形器对佩戴者的束缚点位相对较少，不存在肌肉萎缩并发症的问题，但存在矫正压力偏小、矫正压力位置和方向不准确的问题，其脊柱侧弯矫形效果不足。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种脊柱侧弯矫形器及其矫形方法，通过半透明聚乳酸框架的矫形器本体，以及第一感测充气支撑部、第二感测充气支撑部和第三感测充气支撑部实现了三点矫形，解决了现有脊柱矫形器活动不便或矫正准确性不足的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供的一种脊柱侧弯矫形器，包括矫形器本体，以及设置于矫形器本体的第一感测充气支撑部、第二感测充气支撑部和第三感测充气支撑部；

4、所述第一感测充气支撑部设置于肩胛下侧对应的矫形器本体内侧；所述第二感测充气支撑部设置于脊柱侧弯凸侧对应的矫形器本体内侧；所述第三感测充气支撑部设置于脊柱侧弯凹侧髂骨部位对应的矫形器本体内侧；所述第一感测充气支撑部和第三感测充气支撑部设置于矫形器本体内侧的同一侧，所述第二感测充气支撑部设置于第一感测充气支撑部和第三感测充气支撑部相对的矫形器本体内侧的另一侧，所述第二感测充气支撑部设置于第一感测充气支撑部与第三感测充气支撑部位于矫形器本体内侧的高度范围之间，以形成三点矫正。

5、本发明的有益效果为：本发明提供的一种脊柱侧弯矫形器，通过在矫形器本体内设置第一感测充气支撑部、第二感测充气支撑部和第三感测充气支撑部，能够实现实时感测佩戴者肩胛下角和髂骨等骨性突出，且佩戴者最容易出现擦伤和压疮的位置的压力大小，并基于感测结果能够实现调整对感测位置的充气支撑，以施加对于佩戴者脊柱的矫正压力；本发明中第二感测充气支撑部的位置设置于第一感测充气支撑部和第三感测充气支撑部的高度范围之间，且相对第一感测充气支撑部与第三感测充气支撑部设置于矫形器本体的另一侧，以便通过受力方向的不同，通过相互作用力、力的分解和杠杆平衡压力，实现通过三点力的相互作用对脊柱进行矫正，从而保障压力矫正力度、位置和方向的准确性。

6、进一步地，所述矫形器本体包括半透明聚乳酸框架、设置于半透明聚乳酸框架内的内部填充物，以及用于将半透明聚乳酸框架锁定的三条弹性锁扣；

7、所述半透明聚乳酸框架对应胸部的位置开孔，且对应腰部的位置设置为环装；所述内部填充物包括聚酯纤维和棉的混合物；所述三条弹性锁扣分别设置于半透明聚乳酸框架对应胸部位置的开孔上方、半透明聚乳酸框架对应胸部位置的开孔下方，以及半透明聚乳酸框架对应腹部位置的环状位置处。

8、采用上述进一步方案的有益效果为：本发明通过半透明聚乳酸制成矫形器本体，随着佩戴者身体发育及侧弯度数的改变可多次回收利用，矫形器本体采用开孔的镂空结构，保证身体透气的同时也保护了佩戴者的敏感区域，矫形器本体内部填充聚酯纤维和棉制材料，能够实现可变厚度，通过腹部环状结构减轻了腹部区域压力，增强了舒适性，有效减少压疮破溃的发生。

9、进一步地，所述第一感测充气支撑部、第二感测充气支撑部和第三感测充气支撑部均包括微型气泵、充气式气囊和薄膜压力传感器；

10、所述薄膜压力传感器用于实时感测佩戴过程中对应支撑部位的压力，并将感测结果传输至设置于半透明乳酸框架外侧腰部对应位置的微型处理器；所述微型处理器分析感测结果，以调整对微型气泵的充气驱动信号；所述微型气泵根据微型处理器的驱动信号向对应的充气气囊进行充气，以实时动态校正佩戴过程中的矫形压力。

11、采用上述进一步方案的有益效果为：所述第一感测充气支撑部、第二感测充气支撑部和第三感测充气支撑部均通过薄膜压力传感器进行实时的压力感测，并将感测结果传输至微处理器进行分析处理，以对薄膜压力传感器的形变与应力关系进行校正，确保微型气泵向充气气囊进行充气时始终不会超过临床脊柱矫形压力的界限。

12、进一步地，所述矫形压力的取值范围为0.01mpa-0.13mpa之间。

13、采用上述进一步方案的有益效果为：本发明提供充气气囊施加矫形压力的界限，确保不会对佩戴者造成损伤，且能够有效对脊柱弯曲进行矫正。

14、进一步地，薄膜压力传感器感测佩戴过程中对应支撑部位的压力的方法包括如下步骤：

15、a1、获取薄膜压力传感器随应力产生应变时各单位体积的能量；

16、a2、基于薄膜压力传感器随应力产生应变时各单位体积的能量，构建单位体积能量与应变比率校准曲线；

17、a3、获取呼吸频率动态周期；

18、a4、基于呼吸频率动态周期，结合单位体积能量与应变比率校准曲线，得到压力与延迟时间校准曲线；

19、a5、基于压力与延迟时间校准曲线，对薄膜压力传感器的感测结果进行延迟校正，得到感测结果。

20、采用上述进一步方案的有益效果为：本发明提供薄膜压力传感器感测佩戴过程中对应支撑部位的压力的方法，通过多点位的单位体积的能量传感监测，以及监测结果融合分析，获取传感器应变与受压力情况的关系，在监测的同时结合呼吸频率，进行压力与传感器数据延迟时间的校正，从而实现对脊柱准确及时的动态矫正。

21、进一步地，所述薄膜压力传感器通过9点滑窗均值法感测佩戴过程中对应支撑部位的压力；

22、所述9点滑窗均值法包括如下步骤：

23、b1、获取薄膜压力传感器感测支撑部位压力时形成的接触曲面；

24、b2、将薄膜压力传感器的接触曲面划分为按横纵划分为9个部分；

25、b3、分别获取接触曲面的9个部分的压力；

26、b4、对接触曲面的9个部分的压力求平均，作为接触曲面中间点的压力；

27、b5、持续获取完整呼吸频率动态周期内接触面中间点的压力，并将接触面中间点的压力峰值作为薄膜压力传感器在该呼吸频率动态周期内的感测结果。

28、采用上述进一步方案的有益效果为：由于薄膜压力传感器为多点受力的传感器，本发明提供薄膜压力传感器通过9点滑窗均值法对曲面受力情况进行融合分析，将接触曲面中间点的压力作为薄膜压力传感器在该呼吸频率动态周期内的感测结果。

29、另一方面，本发明还提供一种基于脊柱侧弯矫形器的矫形方法，包括如下步骤：

30、s1、佩戴脊柱侧弯矫形器；

31、s2、基于微型处理器，分别设置微型气泵对充气式气囊的充放气周期，以及薄膜压力传感器在早上、中午和晚上的循环充放气校正时段；

32、s3、根据薄膜压力传感器在早上、中午和晚上的循环充放气校正时段，以及微型气泵对充气式气囊的充放气周期，对薄膜压力传感器进行校正，得到校正后的薄膜压力传感器；

33、s4、基于校正后的薄膜压力传感器，利用脊柱侧弯矫形器通过三点矫正原理持续对佩戴者的脊柱矫形。

34、本发明的有益效果为：本发明提供的一种基于脊柱侧弯矫形器的矫形方法，是基于上述脊柱侧弯矫形器进行矫形的方法，用于通过一日三次的早中晚三个时段的循环充气校正后，准确实现对佩戴者脊柱的三点矫形。

35、进一步地，所述s4包括如下步骤：

36、s41、根据呼吸频率动态周期，利用校正后的薄膜压力传感器持续获取感测结果；

37、s42、根据感测结果驱动第一感测充气支撑部、第二感测充气支撑部和第三感测充气支撑部的微型气泵向对应的充气式气囊进行充气，以向佩戴者施加处于同一平面但不在同一直线的三点矫形压力，基于第二感测充气支撑部的充气式气囊所施加的矫形压力与第一感测充气支撑部和第二感测充气支撑部间的相互作用，持续对佩戴者的脊柱矫形。

38、针对于本发明还具有的其他优势将在后续的实施例中进行更细致的分析。