Patent ES-2900643-T3 (ES)
Title: Sistema de rastreo de movimiento con unidades detectoras basadas en inercia
Inventor: MAHFOUZ MOHAMED R
IPC: A61B5/11
Filed: 2014-03-12
Granted: 2022-03-17
Abstract: Un aparato de monitoreo articular que comprende: una primera unidad de monitoreo inercial (48A) configurada para acoplar y detectar movimiento de una primera porción de la articulación de un paciente usando un primer sensor de monitoreo inercial (36) que comprende un acelerómetro (56), un giróscopo (58) y un magnetómetro (60), y para recopilar y transmitir datos indicativos del movimiento detectado; un primer módulo de ultrasonido (52) localizado en una posición fija con respecto a la primera unidad de monitoreo inercial (48A), en donde el primer módulo de ultrasonido está configurado para transmitir un primer pulso de ultrasonido a la primera porción del paciente y recibir un eco del primer pulso de ultrasonido; una segunda unidad de monitoreo inercial (48B) configurada para conectarse y detectar movimiento de una segunda porción de la articulación del paciente usando un segundo sensor de monitoreo inercial (36) que comprende un acelerómetro (56), un giróscopo (58) y un magnetómetro (60), y para recopilar y transmitir datos indicativos del movimiento detectado, en donde la primera porción del paciente se acopla a la segunda porción del paciente mediante la articulación; un segundo módulo de ultrasonido (52) localizado en una posición fija con respecto a la segunda unidad de monitoreo inercial (48B), en donde el segundo módulo de ultrasonido está configurado para transmitir un segundo pulso de ultrasonido a la segunda porción del paciente y para recibir un eco del segundo pulso de ultrasonido; un procesador (448); y una memoria que incluye un código de programa que, cuando es ejecutado por el procesador (448), causa que el procesador (448): determine una primera distancia entre un hueso en la primera porción del paciente y el primer módulo de ultrasonido (52) en base al eco del primer pulso de ultrasonido; y determine una segunda distancia (52) entre un hueso en la segunda porción del paciente y el segundo módulo de ultrasonido (52) en base al eco del segundo pulso de ultrasonido; procese datos del acelerómetro del primer sensor de monitoreo inercial (36) que incluye un cálculo de calibración que compensa la escala y el sesgo para calcular ángulos de inclinación de la primera unidad de monitoreo inercial (48A) en cuaternión; procese datos del magnetómetro (60) del primer sensor de monitoreo inercial (36) que incluye calibrar la escala y el sesgo estableciendo sesgo y factores de escala que resultan en un cabeceo calculado de la primera unidad de monitoreo inercial (48A) en cuaternión que tienen una respuesta lineal; procese datos del acelerómetro (56) del segundo sensor de monitoreo inercial (36) que incluye un cálculo de calibración que compensa la escala y el sesgo para calcular ángulos de inclinación de la segunda unidad de monitoreo inercial (48B) en cuaternión; procese datos del magnetómetro (60) del segundo sensor de monitoreo inercial (36) que incluye calibrar la escala y el sesgo estableciendo el sesgo y los factores de escala que resultan en un cabeceo calculado de la 0 segunda unidad de monitoreo inercial (48B) en cuaternión que tiene una respuesta lineal; calcule el acimut de las primera y segunda unidades de monitoreo inercial (48A, 48B) usando los ángulos de inclinación calculados en cuaternión y cabeceos en cuaternión; prepare un modelo de referencia global usando los ángulos de inclinación en cuaternión y los cabeceos en cuaternión; procese los datos de velocidad angular del giróscopo (58) de la primera unidad de monitoreo inercial (48A) que incluye un cálculo de calibración que compensa la escala y el sesgo para calcular el cambio relativo en orientación de la primera unidad de monitoreo inercial (48A) en cuaternión; procese los datos de velocidad angular del giróscopo (58) de la segunda unidad de monitoreo inercial (48B) que incluye un cálculo de calibración que compensa la escala y el sesgo para calcular el cambio relativo en orientación de la segunda unidad de monitoreo inercial (48B) en cuaternión; prepare un modelo de referencia local usando las orientaciones en cuaternión; y use el modelo de referencia global y el modelo de referencia local para determinar una orientación de la articulación del paciente.