一种压力传感器脊柱支具系统

本发明涉及医疗器械，具体涉及一种用于治疗青少年特发性脊柱侧凸的压力传感器脊柱支具系统。

背景技术：

1、现有技术中，用于治疗脊柱畸形的支架分为颈胸腰骶脊柱矫形器(ctlso)和胸腰骶脊柱矫形器(tlso)。ctlso主要是milwaukee支具，tlso包括北美的boston支具、wilmington支具、providence支具和rosenberg支具，欧洲的chêneau支具和sforzesco支具，日本的omc支具、cbh支具和广岛tlso。

2、milwaukee支具属于ctlso，milwaukee支架由颈环、前后立柱、骨盆模具、腋窝吊带、胸垫和腰垫组成。早期常用于较高位胸椎侧弯，从颈部延伸到骨盆，由一个特定形状的塑料骨盆带和一个颈环组成，颈环通过支具前后的金属杆连接，金属杆可延长躯干长度，颈环使头部保持在骨盆正上方。根据患者侧弯模式定制压力垫，金属杆连绑带。颈环和骨盆模具固定在一定程度上延伸了脊椎。畸形矫正可以通过腋下吊带、胸垫和腰垫对曲线施加横向矫正力来获得。支具的关键点在于骨盆模具和立柱的对称性。治疗对象主要为cobb角大于25°的特发性胸曲或双曲型脊柱侧凸患者。患者居家或晚上佩戴支具，其余时间行物理治疗。佩戴支具直到髂嵴的骨骺部分完全闭合。现已少用，有时仍用于胸椎或颈椎以上的脊柱侧弯。

3、boston支具主要是针对患者的腰弯或者胸腰弯，从乳房下方延伸到正面骨盆区域的起始处，从肩胛骨下方延伸到背部尾椎骨，通过对侧弯施加三点压力(三点矫正力系统)来防止脊柱侧弯进展。虽然其对某些角度非常大的胸弯矫正效果欠佳，但可以完全隐藏在衣服下面，不影响患者外观，而支架内射线照片将在佩戴后进行。每六个月加强干预措施并重新进行一次评估。属于全日型支具，鼓励患者每天至少使用支架20小时，并在整个研究过程中继续进行物理治疗。将使用支架中内置的热传感器监测支具使用合规与否，该传感器每小时测量一次，也可测量佩戴时间等。

4、omc支具用于治疗符合以下要求的ais患者：仍在生长中，cobb角在25-50°之间，顶椎在t7左右，有望阻止侧凸的发展并改善外观。omc支具是日本流行的tlso之一。omc支架的特点是设计不明显，重量轻，减少了对胸壁运动的限制，并能够通过翻正反射矫正高胸廓曲线，其概念是保持整个身体的对齐和平衡。为了实现这些目标，从骨盆带到高胸水平的逐步成型以及矫正腰部和主要胸部曲线对于基于三点侧向压缩原理产生理想的矫正力是很重要的。

5、spinposture支具是一种专注于矢状位对齐的软支架，包括两个部分。第一部分是一套柔软的“套装”，它是根据患者的整个躯干光学3d扫描的测量结果定制的，以适合个人的人体测量结果。支架使用sensotex缝合，sensotex是一种由氯丁橡胶和莱卡(sensotexlycra)制成的特殊弹性织物，并具有记忆效应。支架的设计是为了引起后凸效果。第二个部分是带有“手指”的硬护罩，放置在胸部后部的软织物“口袋”中。这会引起进一步的后凸效果。

6、chêneau支具主要包括rigo色努支具(rigo system chêneau brace)、chêneau lighttm支具、gensingen支具这三种类型，是目前欧洲应用最为广泛的一种tlso硬支具，其最主要的作用机制是利用多点压力区域和伸展空间系统进行脊柱畸形的三维过度矫正，是在凸侧施压，对侧提供额状面、矢状面、水平面的伸展空间，可以预防侧凸进展，减少轴向旋转。它是一种不对称的支具，用于上端椎在t5以下、cobb角度在25-45°的脊柱侧凸，要求每天佩戴20-23h。

7、charleston屈曲支具是夜用型支具，其材质是一种坚硬的塑料，可以将背部固定到位，基于hueter-volkmann原则(不对称负荷影响骨生长)，其通过令脊柱弯向一侧来矫正侧弯脊柱，而不是让身体保持直立，常用于下背部的c形脊柱侧弯。该支具用于身体不能向凸侧弯曲的患者，穿戴8小时“过矫”侧弯脊柱。尤其推荐cobb角20-35°、主弯在肩胛骨以下的脊柱侧弯患者使用。

8、现有技术中的脊柱非手术矫正手段存在输出力维度单一、难以动态调整力的幅度和方向、矫正的效果难以分析评价、致脊柱椎旁肌肉萎缩、单一无法个性化服务等问题，具体包括：

9、①依从性监测缺失：传统的矫形支具没有内置传感器，因此无法提供精确的穿戴时间和依从性数据，这对于观察患者状况的改变和及时调整治疗方案可能造成一定的困难。

10、②缺少实时反馈：传统的矫形支具无法提供实时反馈用于调整支具的配戴和使用。与传感器支具相比，它们在维护适当的脊柱位置和避免过度矫正方面可能存在局限性。

11、③定位与校准缺失：由于没有传感器，传统的矫形支具无法记录并反馈患者的身体位置和活动水平。这可能使其更难以精确地矫正脊柱侧凸。

12、④个性化服务缺失：传统的矫形支具由于没有收集大量患者数据的技术支持，无法提供个性化的、量身定制的治疗方案。

13、⑤治疗效果评估困难：由于缺乏实时数据，传统的矫形支具在治疗效果的评估方面可能存在一定的困难，通常需要依赖定期的体检和x光检查，这对患者来说可能意味着更多的不便和辐射风险。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种压力传感器脊柱支具系统，所要解决的技术问题至少包括如何使压力传感器与矫形支具固定连接，精确测量和监控压力分布。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种压力传感器脊柱支具系统，包括矫形支具和压力传感器模块，所述的压力传感器模块固定在患者的脊柱和矫形支具之间，并与所述的矫形支具固定连接；所述的压力传感器模块用于测量患者的脊柱和矫形支具之间的压力，实时监测患者的脊柱状况和动态变化，并将测量数据实时传输给医务人员以进行监控。

3、优选地，所述的矫形支具通过3d打印制作而成。

4、优选地，所述的压力传感器模块包括压力传感器阵列和压力传感器匹配模块；所述的压力传感器阵列用于采集压力信号并将采集到的压力信号转换为相应的压力模拟电信号；所述的压力传感器匹配模块通过匹配上拉电阻调整所述的压力模拟电信号的变化量，并通过检测所述压力模拟电信号的变化量实现对压力信号的检测。

5、优选地，所述的压力传感器模块包括一条或多条支路，每一条支路都包括压力传感器和压力传感器匹配模块。

6、优选地，所述的压力传感器为薄型压力传感器。

7、优选地，所述的压力传感器脊柱支具系统还包括传感器信号调理电路和缓冲电路模块，所述的传感器信号调理电路和缓冲电路模块用于消除静电影响，增强输入矫形支具的输入阻抗，减少由于患者用户的运动造成的输出信号的剧烈变化对薄型压力传感器采集数据的影响，进一步提高压力传感器的检测精度。

8、优选地，所述的传感器信号调理电路包括分压电路、滤波电路和缓冲电路；所述的分压电路用于减少薄型压力传感器的输入信号接收端为高阻态时对薄型压力传感器输出值的影响；所述的滤波电路用于对所述的压力模拟电信号进行滤波；所述的缓冲电路用于增加输入阻抗从而调理所述的压力模拟电信号。

9、优选地，所述的压力传感器脊柱支具系统还包括电源模块；所述的电源模块包括充电电路单元、电池单元、电池电量检测单元和第二指示灯模块，能够方便患者用户确认矫形支具目前的使用状态，提前通知患者用户为矫形支具充电，保证矫形支具使用过程中采集所受压力信号的连续性。

10、优选地，所述的压力传感器脊柱支具系统还包括无线模块；所述的无线模块用于与患者用户和医院矫正师的移动端通过云服务器通信，因此能实时了解患者穿戴的矫正支具的匹配情况，及时调整矫正支具的使用状态。

11、优选地，所述的移动端包括手机和/或平板。

12、优选地，所述的压力传感器与矫形支具的固定连接方式为传感器连接线单独焊接。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、本发明所述的压力传感器脊柱支具系统通过内置传感器，可以提供对患者穿戴情况的实时反馈，包括佩戴时间和佩戴质量，有助于患者和治疗团队监控患者的使用情况，从而改进依从性和效果。传感器可以实时监测患者的脊柱状况和动态变化，为矫形支具的调整提供准确的数据支持，使得矫正更为精准。传感器提供的数据可以实现对每一个患者独特身体条件的精细化管理，进行个性化治疗。通过对传感器数据的反馈分析，可以更为准确地进行治疗效果的评估，有利于及时调整治疗方案。传感器提供的数据可以帮助医生更为及时和精准地监测病情的进展，有利于及时调整治疗计划。由于患者可以通过传感器实时了解佩戴效果和调整情况，有助于提升他们的穿戴依从性。