间歇式颈椎牵引机整体设计研究

杜平

摘要：颈椎病属于日常生活中的常见病，对患者的生活状态具有严重影响，可采用牵引治疗的方法，对病症具有良好的缓解作用。基于此，本文先从治疗原理上对间歇式颈椎牵引机进行分析，掌握医疗仪器的整体工作状况；再从硬件系统和软件系统对颈椎牵引机进行整体设计，保证牵引机动力和控制效果的完善性，提高颈椎牵引机的智能化程度。

关键词：间歇式；颈椎牵引机；整体设计

引言：颈椎牵引疗法是治疗颈椎病的有效方法，属于保守的治疗方式，对诊疗设备具有较强的依赖性，需要做好牵引设备的研发工作。颈椎牵引机属于常见的诊疗设备，随着电子信息技术的提高，颈椎牵引机在技术方面需要进行改进，使诊疗设备能够自动工作，并且确保颈椎牵引的智能化程度，通过合理的牵引参数配置，保障精准牵引机能够稳定工作。

1间歇式颈椎牵引机治疗原理分析

颈椎牵引机具有限制颈椎活动的作用，校正颈部不正确的姿势，同时保证颈部组织的血液循环，具有消肿和缓解疼痛的作用。颈椎病患者容易出现颈部神经压迫的情况，将会造成脑部供血不足的情况，导致患者的生活质量变差，甚至无法正常投入到日常工作中，使其在生活中面临着较大压力。颈椎牵引机属于非手术治疗方法，在治疗方法上也更加安全，有助于改善患者的神经功能，使患者能够摆脱颈椎病的困扰。颈椎牵引机属于便携式设备，具有智能化、可控性强等特点，可根据患者自身情况对牵引角度进行调整，在颈椎牵引疗法中具有广泛应用价值。颈椎牵引机由硬件部分和软件部分组成，通过传感器对颈部情况进行检测，医生可以对使用效果进行远程监督，由智能控制保证机体的正常运作，实现颈椎牵引机的远程访问，保障颈椎牵引机能够更好发挥疗效[1]。

2间歇式颈椎牵引机整体设计分析

2.1硬件系统

2.1.1动力系统

动力系统是颈椎牵引机的执行机构，采用单片机实现功能上的控制，对机体的控制信号进行处理，使动力系统能够稳定工作。动力系统采用电机驱动的方式，由牵引带负责传递动力，保证颈部牵引过程中的上下运动。牵引带传动可避免牵引拉力过大的情况，当牵引拉力超出允许范围后，牵引带将会停止动作，对颈部具有安全保护的作用，确保牵引机使用的安全性。颈椎牵引机需要的动力较小，但却具有稳定性上的要求，并且不能出现较大的扭矩，否则将会影响到牵引传动效果。基于上述原因考虑，需要对电机动力输出端进行控制，采用涡轮蜗杆减速电机作为动力输出端，以此来构建动力传达机构，保障牵引动力来源的可靠性。涡轮蜗杆减速机是一种动力传达机构，有助于对齿轮转速进行控制，使电机能够发挥出最大回转数，实现高效化的牵引控制状态。

2.1.2拉力传感系统

    拉力传感系统是实现颈椎牵引机牵引力控制的关键，属于整个系统中的重要信息来源，负责对牵引参数进行配置，确保牵引性能符合参数要求。拉力传感器安装在牵引带的上方，对牵引带受到的拉力情况进行检测，由单片机控制器对拉力参数进行分析，实现对牵引参数的合理配置。基于拉力传感器的实际效果考虑，传感器选型为承重传感器HL-8，传感器采用应变电桥原理，在拉力检测上具有较高精度，实现对颈椎的精准牵引。拉力传感系统采用智能化设计，需要为牵引过程设计安全参数，将最大牵引力限制在120N以内，总理疗形成为80mm，防止出现过度牵引的情况。为了保证理疗过程易于调控，需要对牵引速度进行控制，参数配置情况如下：空载4mm/s、负载3mm/s，赋予理疗过程更多的反映时间，保障手动操作的可控性[2]。

2.1.3物联通讯系统

颈椎牵引机配有无线操作模式，采用NB-IOT及蓝牙模组进行控制，以此来构建物联通讯系统，确保通讯状态的可靠性，实现物联网技术的有效应用。NB-IOT具有高可靠性、高安全性优势，保证蜂窝网络的融合演进水平，便于对网路控制方式进行部署。NB-IOT网络频段消耗较小，仅消耗180kHz的频段，可直接部署在GSM、UMTS、LTE等网络环境上，因而具有较强的适用性，可在多种网络环境中进行使用。NB-IOT与基站具有良好的衔接性，提供50～100倍的接入数，可同时与多台设备进行连接，可由同一终端对多台设备进行管理，实现网络环境中的设备覆盖，提高对颈椎牵引机的控制能力。NB-IOT属于低功耗通讯方式，在节能模式下可延长待机时间，使颈椎牵引机为节能型产品，实现对设备功率消耗的优化。此外，设备链路连接过程还使用到了蓝牙模组，提高对数据和语音的收发能力，而且通讯元件的重量较轻，能够形成稳定的射频信号，保障底层连接的可靠性。在蓝牙设备管理方面，采用链路管理单元进行管理，保证蓝牙设备之间通讯稳定，实现链路的验证和匹配，保障蓝牙模组能够正常发挥作用。

2.2软件系统

2.2.1远程客户端

    颈椎牵引机采用远程智慧平台进行控制，需要注重远程客户端的实现，基于软件对设备运行状态进行分析，对患者的诊疗状态进行控制，在诊疗数据上为牵引机运行状态提供支持，实现对诊疗方案的有效评估。远程客户端接入到物联网系统，并且与硬件通讯系统建立连接，实现客户端对颈椎牵引机的控制，便于对诊疗效果及诊疗计划进行调整，使诊疗服务更具有可靠性。远程客户端采用C#编写，可形成良好的人机交互界面，同时保证客户端功能的可扩展性，满足颈椎牵引机多种场景的需求。远程客户端结合人体曲线模型和图像AI识别技术，对病态下精准的曲度进行分析，可代替医生对病情进行诊断，有助于提高诊疗控制的效率，使颈椎牵引机能够快速提供服务。软件系统还具备互联模式，实现对信息数据的有效传递，同时对用户数据进行加密处理，用于对用户的隐私进行保护，防止用户数据出现泄漏的情况，提高远程数据控制的安全性。远程客户端包括物联网设备平台和医师服务后台，使颈椎牵引机更具可操作性，实现对设备的科学化管理，便于对设备的运行情况进行掌控，保障设备具有完善的功能。

2.2.2活动轮廓模型

    颈椎曲度分析采用活动轮廓模型，结合全局灰度和局部灰度进行边缘计算，提高轮廓选择的精准性，保证轮廓样本得到合理分析。颈部轮廓识别具有一定的难度，不仅应用到形态学统计方法，还要对图像进行聚类处理，将轮廓演化成易于处理的方式，实现完善化的图像识别策略。图像分割速度决定了轮廓识别效率，采用非符号距离函数可实现快速分割，保障轮廓演化策略的实现，提高轮廓定位的精度。同时，采用大样本轮廓统计对识别效果进行训练，使轮廓演化过程更加准确，不断对图像数据进行积累，保障水平集分割法的有效性[3]。

2.2.3牵引算法实现

    颈椎牵引机通过牵引算法对牵引方案进行控制，针对不同患者颈椎病情进行诊疗，确保牵引方法符合规范要求，让颈椎牵引机能够发挥效果。颈椎牵引机适合采用个性化评估方案，结合深度学习算法展开分析，针对病变部位采用适合的方法，保障牵引过程符合患者的习惯和诊疗要求。在牵引算法方面，更符合医生的思维模式，在牵引算法的作用下，模仿医生对患者进行诊疗，使牵引算法更加的精准。牵引算法还结合了对抗生成网络和深度学习，共同生成具有高鲁棒性的模型，提高精准牵引控制数据的丰富度，对大量的诊疗数据进行解析，实现数据量与特征维度的平衡化，消除控制过程中鲁棒性较低的情况，保证算法上数据与维度相匹配。

结论：综上所述，颈椎牵引机在诊疗上具有显著效果，采用合理化的软硬件设计方式，实现诊疗设备的智能化控制，结合患者的具体情况展开治疗。颈椎牵引机综合运用人体曲度模型和AI识别等多种技术，兼具便携性、可控制性等优势，便于患者对设备进行操作，采用物联网设备进行后台管理，医师可以在后台提供诊疗服务，保障颈椎牵引机可以更好地服务大众。

参考文献：

[1]杜万里,廖世川,田国刚,等.颈椎牵引联合针刺放血疗法治疗神经根型颈椎病临床效果观察[J].临床军医杂志,2022,50(11):1151-1154.

[2]李虹,王庆峰,王新宇,等.一种3自由度颈椎牵引康复机构的误差分析与补偿[J].机械传动,2022,46(07):131-138.

[3]郭叙英,杨娟,卢红梅,等.改良型中药药熨结合颈椎牵引治疗神经根型颈椎病的护理效果[J].临床护理杂志,2022,21(03):23-25.