TW201813585A - 脊椎側彎與駝背的評估系統及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明涵蓋用於對脊椎畸形進行表徵的裝置、系統及方法。併入傾斜計或加速度計的行動裝置(如，智慧型手機)被牢固地保持在支撐結構中，使其可用於表徵例如脊椎側彎及/或駝背的脊椎畸形。支撐裝置可包括位於上部之固定行動裝置的元件(舉例而言，倒角表面、高摩擦表面、易曲折的凸出物(pliant projections)、皮帶(straps)、鉤環附件、張緊裝置、制動器等)；以及下部，該下部包括至少一個(但較佳為二個或更多)輥或輪子，以及插設而位於中心的凹槽，該凹槽之尺寸允許組裝的裝置(支撐結構及行動裝置)跨越一典型的人類脊柱。至少一輥包括編碼器(例如，光學、機械及/或磁編碼器)，該編碼器提供與該輥的旋轉或轉移相關的數據，因此在該裝置滾動時提供行進距離的測量以及方向。這樣的支撐裝置可包括附加的元件，例如可由該行動裝置存取的附加感測器、可用來使組裝裝置在使用過程保持對準的位於中心的導向器(例如，投影的發光二極體雷射、照明的燈絲、可撓式刷毛等)以及用於該行動裝置的補充電池電源。

Description

脊椎側彎與駝背的評估系統及其方法

本申請案主張於西元2016年10月5日申請之62/404578號審查中之美國臨時案之優先權以及於西元2017年6月2日申請之62/514599號審查中之美國臨時案之優先權。

本發明的領域係關於用於骨科的診斷裝置及方法，特別是用於與脊椎相關的症狀。

背景描述包括可用於理解本發明的資訊，並非承認本文所提供的任何資訊為先前技術或與目前所請求之發明相關，亦非承認被具體或隱含地引用的任何出版物為先前技術。

脊椎側彎為脊椎的一種畸形，其中部份的脊柱橫向移位。類似地，駝背為脊椎的一種畸形，其中部份的脊柱向前側及背側移位以產生彎曲或「隆起」的背部。這些畸型具有各種成因，並可能在生命的任何階段出現。如果這些畸型達到危險程度或持續惡化，可利用外科手術(surgical intervention)來停止惡化並矯正或減少畸形。另外，支架治療常用在輕度或中度症狀的骨骼未成熟患者中，以試圖減少或阻止任何進一步的惡化。在許多情況中，輕症患者可以單純監測觀察其症狀是否發生任何惡化的情況。

在過去十年中，已提出一些較低侵入性的新外科手術，其旨在阻止脊椎側彎及駝背的惡化，而不需要進行脊柱融合手術(spinal fusion)。然而，這些早期外科手術僅在預期有顯著的曲度惡化時才合理。控制這種症狀之漸進式治療的一個重要變數為脊椎曲率的精確進展歷程。因此，用於鑑定脊椎側彎曲線及駝背的早期檢測方法可大幅度地有助於臨床預後，因此改善治療途徑。這些早期檢測方法將格外有助於降低出現在醫療專業人員 面前的具有需要進行更積極治療的重度彎曲患者的初診人數，因為若是在症狀較為輕度時即及早檢測出，就可用較低侵入性的方法來治療。

通常來說，脊椎側彎所產生的脊椎曲率係利用脊椎側彎度數計(scoliometer)-一種專門為此目的所配置的專用測角計-來測量。這種測量裝置橫跨脊椎，並藉由將該裝置放置在一個以90度角向前彎曲之個體的脊椎上來進行使用。當其沿著脊柱移動時，該裝置提供一個從左到右之傾斜角的指示，進而量測畸形。正確使用這種裝置需要相當多的訓練，因為必須正確地設置患者，且該裝置在整個測量過程中必須保持垂直。另外，測量結果需要手動讀取及輸入。因此，隨著時間的推移，結果的再現性及病患的準確追蹤係有相當難度。

目前已有數種方法嘗試對這個過程的至少一部份進行自動化。在某些情況下，係使用行動裝置(例如，智慧型手機)來進行，因為這些裝置通常包括加速度計，其可提供準確斜角或斜面之測量並使這些裝置作為傾斜計。舉例而言，Labelle等人的9157738號美國專利案( )討論了一種裝置，該裝置支撐一智慧型手機且併入具有適應脊椎骨垂直背側投影之具有一「切口(cutout)」的下邊緣。本文的所有出版物藉由參考文獻的方式併入本文，如同每個單獨的出版物或專利申請案被具體地及單獨地指示藉由參考文獻的方式併入本文中。當併入的參考文獻中術語的定義或使用與本文中提供之術語的定義相違背時，採用本文提供之術語的定義，而不採用該參考文獻中之術語的定義。在該智慧型手機沿著患者的脊椎移動時，該裝置的傾斜計提供該裝置的左右傾斜角的讀值。Franko及Lev的WO 2013/126352國際專利申請案描述一種非常類似的裝置，該裝置在病患評估時與在智慧型手機上運行的應用程式結合使用，並提供一模仿傳統脊椎側彎度數計外觀的顯像。然而，這兩種裝置皆不包括確保它們被正確使用的措施。這些裝置頂多提供比傳統儀器略多的改進。此外，這些裝置皆不能用於表徵駝背。

因此，目前仍然需要一種裝置，其提供簡單、準確及可再現的脊椎側彎及/或駝背的測量。

以下的描述包括可用於理解本發明的資訊。其並非承認本文提供的任何資訊為先前技術或與目前所請求之發明相關，亦非承認被具體或隱含地引用的任何出版物是先前技術。

本發明標的提供裝置、系統及方法，其中併入一傾斜計之一行動裝置(例如，配有一加速度計的智慧型手機)係被保持在一支撐裝置內，使其有助於表徵脊椎側彎及/或駝背等脊椎變形。這種支撐裝置可包括位於上部之固定行動裝置的元件(舉例而言，倒角表面、高摩擦表面、易曲折的凸出物(pliant projections)、皮帶(straps)、鉤環附件、張緊裝置、制動器等)；以及下部，該下部包括至少一個(但較佳為二個或更多)輥或輪子，以及插設而位於中心的切口或凹槽，該切口或凹槽之尺寸允許組裝的裝置跨越一典型的脊柱。這些輥或輪子可包括多個編碼器(例如，光學、機械及/或磁編碼器)，該多個編碼器提供與該等輥或輪子的旋轉相關的數據，因此在該裝置滾動時提供行進距離的測量。這樣的支撐裝置可包括附加的元件，例如可由該行動裝置存取的附加感測器、可用來使組裝裝置在使用過程保持對準的位於中心的導向器(例如，投影的發光二極體雷射、照明的燈絲、可撓式刷毛等)以及用於該行動裝置的補充電池電源。

在使用時，經組裝的裝置被放置於一個體之脊柱上，而該裝置的凹槽放在背側椎體突出部上，並沿著脊柱全長或部分長度滾動，而且行動裝置之加速度計(如，三軸、六軸、九軸等)或其他感測器(如，傾斜計、測角計等)在過程中提供與其選擇的參考平面的偏離相關的數據。可以在一個體直立及向前彎曲(例如，90度、45度等)位置中的任一者或兩者中獲得測量結果，並且也可以在這些位置之間的過渡期間獲得測量結果。當個體以與腰部大約90度的角度向前彎曲進行測量時，可藉由與水平面的實質偏差(例如，大於10度)來判定脊椎側彎。當站直或在站立及前彎位置之間的過渡時期時，可藉由與相對於垂直平面的預期角度的實質偏差(如，大於30度)及/或相對於垂直平面之預期角度的異常突然改變來判定駝背。

該行動裝置可包括紀錄來自加速度計及/或其他感測器(藉由行動裝置所提供，或被併入到支撐裝置)之數據的程式或應用程式(如，APP應用程式)。這樣的程式或應用程式可顯示用於手動紀錄的數據，或在 一較佳實施例中，提供這些數據至一數據庫。在一些實施例中，該程式或功能可包括處理數據的邏輯函式，以提供初步診斷及/或將個體轉交給醫療專業人員進行治療。應理解，這些處理過程在行動裝置本機端進行(例如，利用行動裝置的中央處理器、記憶體等)。另外，可以利用與數據庫通訊的單獨且相異的中央處理器來執行這樣的邏輯函式，例如，雲端伺服器、筆記型電腦裝置、平板電腦等。在一些實施例中，行動裝置的程式或應用程式可提供附加的特徵，例如顯示提供組裝裝置的使用指令的訊息及/或向用戶提供有關正確使用組裝的裝置的反饋。

本發明標的的各種目的、特徵、方面及優點將藉由以下對較佳實施例的詳細描述以及附圖變得更加明顯，其中相同的附圖編號表示相同的元件。

應該注意的是，任何針對電腦的語詞應被解釋成包括任何適合的計算裝置組合，包括伺服器、界面、系統、數據庫、代理程式(agent)、用戶群(peers)、引擎、控制器或其他單獨或集體運行的其他類型計算裝置。應該理解，該計算裝置包括被設置成執行儲存在有形的、非暫態的電腦可讀取儲存介質(例如，硬驅動機、固體狀態驅動機、隨機存取記憶體、閃存、唯讀記憶體等)上的軟體指令的處理器。軟體指令較佳係將計算裝置配製成提供以下關於所公開的設備所討論的角色、責任或其他功能。在特別較佳的實施例中，各種伺服器、系統、數據庫或界面使用的標準化協議或演算法，可能基於HTTP、HTTPS、AES、公共-私人密鑰交換、網路服務應用程式界面、已知的金融交易協議、或其他電子資訊交換方法來交換數據。數據交換較佳係通過分封交換網路、網際網路、區域網路、廣域網路、虛擬專用網路，或其他分封交換網路來進行。

應當理解，所公開的技術提供了許多有利的技術效果，包括提供用於早期判定脊椎畸型之廉價但準確並可再現的方法。如此一來可以使得這些症狀進行早期並較低侵入性地治療。還應當理解，這樣測試裝置的低成本及便攜性允許可以廣泛的使用並支持遠距醫療應用的發展。

以下的討論提供本發明標的的許多示例實施例。雖然每個實施例代表本發明元件的單一組合，但本發明標的被認為是包括所公開元件 的所有可能組合。因此，即使不是明確地被揭露，如果一個實施例包括元件A、B及C，且第二個實施例包括元件B及D，則本發明標的也被認為是包括A、B、C或D的其他剩餘組合。

100、200、300、400、500、600、1100、1210‧‧‧裝置

110‧‧‧支撐結構

112‧‧‧上部

113‧‧‧張緊手臂

114‧‧‧下部

115、116、215a、215b、216a、216b、1110a、1110b、1120a、1120b‧‧‧輪子

117‧‧‧凹槽

118、318、1212‧‧‧導向器元件

120、1130‧‧‧行動裝置

130‧‧‧電纜

140‧‧‧按鈕

150、700a、700b、800a、800b‧‧‧顯示畫面

310‧‧‧底表面

319‧‧‧發光二極體雷射

401a、402a、402b、501a、502a、502b‧‧‧支架部

610‧‧‧脊柱

620‧‧‧光束

710a、710b‧‧‧橫向傾斜角

720a、720b‧‧‧被使用的距離

730a、730b‧‧‧前向傾斜角

740a、740b‧‧‧圖形描繪

750a、750b、850a、850b‧‧‧提示

760a、760b、860a、860b‧‧‧指示

762a、762b、862a、862b‧‧‧圖標

764a、764b、864a、864b‧‧‧較小圓

1140a、1140b‧‧‧手柄

1150‧‧‧印刷電路板

1230‧‧‧臀裂

1240‧‧‧方向箭頭

1350‧‧‧照相機

1700a‧‧‧預掃描狀態

1700b‧‧‧掃描中狀態

1700c‧‧‧結果狀態

1710‧‧‧掃描引發器

1712‧‧‧行動裝置狀態圖標

1714‧‧‧應用程式選單

1720‧‧‧繪製圖

1722‧‧‧脊椎特徵

1724‧‧‧結果摘要

S1、S2、S3‧‧‧脊椎掃描

θ‧‧‧科布氏角度

Φ‧‧‧第一脊椎位置的橫向傾斜角

α‧‧‧第二脊椎位置的橫向傾斜角

圖1A至1D分別描繪本發明標的之一測試裝置的一實施例的前視圖、頂視圖、側視圖及頂-前-側視圖。

圖2A至2D分別描繪本發明標的之一測試裝置的另一實施例的前視圖、頂視圖、側視圖及頂-前-側視圖。

圖3A至3E分別描繪本發明標的之測試裝置的又另一實施例的前視圖、頂視圖、側視圖、頂-前-側視圖及底視圖。

圖4描繪本發明標的之一測試裝置的再另一實施例的頂-前-側視圖。

圖5描繪本發明標的之一測試裝置的又再另一實施例的頂-前-側視圖。

圖6描繪本發明標的之一測試裝置在模擬之脊椎上的應用。

圖7描繪處於一狀態之本發明標的之一測試裝置的一圖形用戶界面。

圖8描繪處於另一狀態之本發明標之一測試裝置的一圖形用戶界面。

圖9描繪本發明標的之一行動裝置應用程式的一流程圖。

圖10描繪本發明標的之一分析算法的一流程圖。

圖11A至11E分別描繪本發明標的之一測試裝置的又另一實施例的頂視圖、前視圖、側視圖及頂-前-側視圖。

圖12A至12C分別描繪將本發明標的之測試裝置應用在一90度彎曲位置之病患的側視圖、後視圖及側視圖。

圖12D及12E分別描繪橫向傾斜角與行進距離數據的一樣本圖以及前向傾斜角與行進距離數據的一樣本圖，該等樣本圖係藉由將本發明標的之一測試裝置應用在一90度彎曲位置之病患所收集而來。

圖12F至12I分別描繪使用藉由本發明標的之一測試裝置所收集之數據所產生之一90度彎曲位置之病患的一樣本三維模型、二維頂視模型、二維側視模型以及二維臀部視模型。

圖13A及13B分別描繪將本發明標的之一測試裝置應用在一站立位置之一病患的一側視圖及一特寫視圖。

圖13C及13D分別描繪橫向傾斜角與行進距離數據的一樣本圖以及前向傾斜角與行進距離數據的一樣本圖，該等樣本圖係藉由將本發明標的之測試裝置應用在一站立位置之病患所收集而來。

圖13E至13H分別描繪使用藉由本發明標的之一測試裝置所收集之數據所產生之一站立位置之病患的一樣本三維模型、二維頂視模型、二維側視模型以及二維臀部視圖。

圖14A及14B描繪用於判定一科布氏角度(Cobb angle)之樣本先前技術方法。

圖15A及15B分別描繪本發明標的實現之計算一科布氏角度之方法及結果。

圖16A及16B描繪一正常脊椎以及一駝背脊椎的側剖面。

圖16C描繪藉由本發明標的之一測試裝置所收集之數據所產生之前向傾斜角與脊椎百分比之樣本圖。

圖17A至17C分別描繪本發明之一行動裝置應用程式之一預掃瞄狀態、一掃描狀態以及一後掃瞄狀態的樣本螢幕截圖。

圖18描繪本發明標之一行動裝置應用程式的另一流程圖。

本發明標的涵蓋用於評估脊椎畸型症狀的裝置、系統及方法。在一些實施例中，用於脊椎畸型測試裝置的支撐結構包括一上部，其用於固定一計算裝置(如，智慧型手機、平板電腦、智慧型手錶等)；一下部，具有彼此相對的第一側及第二側，以及連接第一側及第二側的一下表面。一或更多輥(較佳為四個)可旋轉地連接於下表面，其中具至少一個位於或接近第一側的第一輥，以及插設於第一側及該第二側之間的一凹槽。至少該一輥具有一編碼器，該編碼器較佳提供與使用之測試裝置的移動距離、方向、滾動路徑、速度、加速度、相對高度或相對旋轉(如，樞轉)相關的數據。

在具有多於一個輥的實施例中，該等輥較佳被均勻地分配並 設置在第一側及第二側之間(如，兩個輥朝向第一側及兩個輥朝向第二側；一個輥朝向第一側及一個輥朝向第二側等)。對於多輥的實施例來說，可以設想的是，每一個輥在支撐結構上有一個固定位置，且每個輥與其他輥的相對位置(如，距離、角度、高度等)係已知的並被記錄在支撐結構或附加之計算裝置(如，智慧型手機)的電腦記憶體中。在具有鉸接輥(如，腳輪(caster-wheels)等)的多輥實施例中，可考慮在使用測試裝置之前進行每個輪子彼此之間之相對距離、角度或高度的校準。

儘管可涵蓋其他的滾動設備(如，球輪、軸承、滾筒、前述之組合等)，較佳的輥包括了輪子(薄輪、厚輪、胎面輪、平滑輪等)。應當理解，所使用之輥設備的類型可以提供額外的好處。舉例而言，當需要裝置占用面積或裝置及個體(如，病患)之間的接觸越少越好時，可使用沒有胎面的薄輪(如，平滑輪)。當需要與個體有較多接觸時，可使用較寬的輪或滾筒，例如當輥包括了在使用測試裝置時使患者脊椎周圍肌肉放鬆的按摩紋理(如，胎面、凸塊、隆起、其他圖案等)時，有利於得到更準確的脊椎讀數或是更放鬆、更易彎的個體。同樣地，應當理解，將加熱或冷卻元件併入輥，以進一步使個體放鬆或平靜。當將該測試裝置應用在易怒或緊張的患者(如，老年人、小孩等)或將該測試裝置應用在家畜或野生動物(如，馬科動物(馬等)、豬科動物(豬等)、牛科動物(牛等)、貓、狗等)時，這種使個體放鬆/平靜的元件可能是有幫助的。在球輥(如，球窩(ball-in-socket))的情況中，應該理解，球可多方向的滾動，且因此為併入球的裝置提供更大的運動範圍及增加的機動性。

可以設想的是，感測器可被併入本發明標的的測試裝置及方法中。舉例而言，感測器(如，加速度計、陀螺儀、磁力計、照相機、熱感測器、紅外線感測器、壓力感測器、電光感測器、X光感測器、聲感測器、傾斜計、測角計、脊椎側彎度數計等)可被併入上述的支撐結構中，也可以為計算裝置的一部分(如，智慧型手機等)，或者可以被添加(如，物理性連結、通訊地連結等)至支撐結構或計算裝置(如，透過通用串列匯流排埠、藍牙等)。對於設計成使用富含感測器的智慧型手機的發明標的的實施例而言，在支撐結構中需要較少的感測器，從而減少這種支撐結構的維護及成本。

可以設想的是，本發明標的的支撐結構及計算裝置被通訊地連接(如，通訊鏈接)。舉例而言，智慧型手機可具有與支撐結構的有線通訊鏈接(如，通用串列匯流排電纜等)、與支撐結構的無線通訊鏈接(如，無線協議、Wi-Fi傳送器、Wi-Fi接收器、藍牙傳送器、藍牙接收器、ZigBee傳送器、近場傳送器、近場接收器、無線電頻率傳送器、無線電頻率接收器、紅外線傳送器、紅外線接收器等)，或者兩者皆有。

本發明標的更包括將一個體(如，人、動物、模型、機械裝置等)之脊椎的畸形情況進行表徵的方法。當個體位於第一位置(如，伏臥、站立、以90度彎曲、緊張、放鬆等)時，上述測試裝置被放置在沿著該個體之脊椎的第一起始位置上(如，接近臀裂)，使得測試裝置之凹槽以脊椎為中心。該測試裝置接著沿著該脊椎以第一輥移動(如，推動、滾動等)。在沿著脊椎移動該測試裝置時，從與第一輥相聯之編碼器收集與行進的距離相關的第一數據組，以及(1)與測試裝置(或脊椎)之第一橫向傾斜角相關的數據或(2)與測試裝置(或脊椎)之第一前向傾斜角相關的數據之至少一者(較佳為兩者)。當個體處於與第一位置不同的第二測試位置時(如，伏臥、站立、以90度彎曲、緊張、放鬆等)，將測試裝置放置在沿著個體脊椎的第二起始位置上(如，接近臀裂)，使得該測試裝置之該凹槽以脊椎為中心。接著沿著該脊椎以第一輥移動(如，推動、滾動等)測試裝置。在沿著脊椎移動該測試裝置時，從第一輥之編碼器收集與行進的距離相關的第二數據組，以及(1)與測試裝置(或脊椎)之第二橫向傾斜角相關的數據或(2)與測試裝置(或脊椎)之第二前向傾斜角相關的數據的至少一者(較佳為兩者)。

雖然由編碼器收集的第一及第二數據組包括與第一及第二行進距離相關的數據，但應當理解，可以收集附加的數據。舉例而言，可以設想由與裝置之輥相聯的編碼器收集裝置的移動(如，方向、速度、加速度、高度)。從另一個角度來看，該裝置沿著患者之脊椎追蹤其移動的路徑，使得個體的脊椎以三維方式繪製且可以各種三維模型呈現。

將第一及第二數據組(如，與第一及第二移動距離相關的數據，以及與(1)第一或第二橫向傾斜角或(2)第一或第二前向傾斜角、或 其他組合之相關的數據等的至少一者(較佳為兩者))的至少一部份(較佳為全部)提供至數據庫。將如此提供的數據(如，第一或第二橫向傾斜角、第一或第二前向傾斜角、其組合等)之中的至少一些數據(較佳為全部)與第一儲存值進行比較，以判定脊椎畸形的情況。產生與脊椎的畸型情況相關的報告，其中該畸型情況為該個體(1)存在脊椎側彎畸形、(2)存在駝背畸形、或(3)沒有脊椎側彎畸形或駝背畸形。可以設想的是，當第一或第二橫向傾斜角(較佳為兩者)超過閾值(如，5度、7度、8度、9度、10度、11度、12度、13度、14度、15度、20度、25度、30度)時(較佳為10度)，判定存在脊椎側彎畸形。在一些實施例中，患者脊椎的傾斜角被再次量測(如，第三、第四、第五傾斜角等)，且當量測之橫向傾斜角(如，第一、第二、第三、第四、第五等)的平均值超過閾值時，判定脊椎側彎畸形。可以設想的是，量測患者脊椎的橫向傾斜角可以是週期性(3次/天、2次/天、1次/天、4次/週、3次/週、2次/週、1次/週、4次/月、3次/月、2次/月、1次/月等)的進行。在這樣的實施例中，可以設想的是，被分析的數據可被限於最近之待分析的測量值/讀數(如，前一周、前3天、前2天、最後5次讀數、最後4次讀數、最後3次讀數、最後2次讀數等)，或是對一些測量值/讀數進行加權(如，提高最後3次讀數權重、提高最後2次讀數權重、提高最後1次讀數權重、降低最舊5次讀數權重、降低最舊3次讀數權重、降低最舊1次讀數權重等)。

在類似的方式中，當第一或第二橫向傾斜角(較佳為兩者)超過閾值(如，20度、25度、27度、28度、29度、30度、31度、32度、33度、34度、35度、40度、45度、50度)，較佳為30度時，判定存在駝背畸形。可以設想的是，可如上述地進一步測量脊椎的前向傾斜角、平均測量值/讀數、或加權測量值/讀數。在較佳實施例中，行動裝置(或雲端伺服器)使用至少一些(較佳為全部)的橫向傾斜角測量值及前向傾斜角測量值來構建個體脊椎的模型(如，數位)。在較佳實施例中，取得個體背部的數位影像(如，背視圖(dorsal view))，並部分地使用其來判定脊椎畸形的情況或構建脊椎的模型。

在一些實施例中，當報告顯示脊椎側彎畸形或駝背畸形時， 測試裝置指示個體就醫。裝置還可將報告傳送至醫療人員。由裝置產生的報告可進一步包括或依賴於行進的第一距離與該第一橫向傾斜角或該第一前向傾斜角之至少一者(較佳為兩者)之間的關係。進一步而言，報告可包括或依賴於行進的第二距離與該第二橫向傾斜角或該第二前向傾斜角之至少一者(較佳為兩者)之間的關係。在較佳的實施例中，報告納入在一段特定時間內針對特定個體由裝置所收集的全部、或至少一些數據組。

本發明概念之一實施例以裝置100示於圖1A至D。在這種實施例中，支撐結構110的上部112包括張緊手臂113，該張緊手臂113使得支撐結構可調整地固定不同尺寸及構造的行動裝置，即圖中所示的行動裝置120。也可以提供高摩擦材料(以易曲折的塑料泡棉、橡膠等形式)以進一步固定行動裝置120。所示支撐結構之下部114包括兩個輥(即輪子115及116)，其中一個輪被放置在下部114的每個下角附近。

這樣的輥可包括編碼元件(如，光學、機械及/或磁編碼器，未示出)，該等編碼元件提供關於輪子或輥之旋轉的定量資訊，從而提供由裝置100行進的距離的測量值。這又為臨床醫生提供沿脊柱之畸形位置。這樣的編碼器還可以在使用中提供與組裝裝置之速度及/或加速度相關的資訊。這樣的數據可以用於監測裝置100的使用，並確保其被適當地使用(如，當速度及/或加速度落於預定限制之外時提供警報或其他警告)。凹槽117沿著下部114被中心地設置在輪子115及116之間，該凹槽117被成形為使得在使用過程中易於通過典型的脊椎突出部。凹槽117具有弓形形狀，且可以設想的是，這種凹槽通常具有約0.5公分至2.5公分的高度。裝置100更具有被中心設置在凹槽117正上方的導向器元件118。導向器元件118可被看作是凸起的箭頭形狀，但也可包括或選擇性地包括雷射二極體或類似的裝置(如，提供定向及/或導向光學或視覺效果的裝置)，該雷射二極體或類似的裝置在使用過程中向下朝脊椎投射光束，且有助於裝置100的定位。

應理解的是，本發明概念的裝置及方法中提供的與橫向及/或前向傾斜角相關的位置資訊提供了先前技術中無法實現的實質性益處。舉例而言，沿著脊椎行進的距離與橫向及/或前向傾斜角的關係能為臨床 醫生提供與脊椎畸形的位置相關的資訊，並補充傳統攝影及放射線攝影的資訊。此外，可以利用在使用過程中收集的速度及/或加速度數據來驗證經組裝裝置是否被適當使用，並確保收集之數據的完整性。舉例而言，指示組裝裝置沿著脊椎移動太快的速度數據(如，當與輥或輪子的旋轉的速率相關的數據超過預設值時)能觸發對使用者的警報或警告(如，重複測量的提示)。另外，運行在行動裝置的軟體在組裝裝置被正確使用前可拒絕從組裝裝置輸入數據。為了幫助這點，這樣的軟體可在組裝裝置使用時，顯示速度指示。

如上所述，支撐結構110之下部114可包括附加的感測器、電路及/或電池。適合的附加感測器包括高分辨率的加速度計、溫度感測器、紅外線感測器、壓力感測器、及/或照相機。這樣的感測器可被用於替代、補充及/或校準行動裝置120上的感測器。舉例而言，支撐結構110之下部114上的加速度計可用於驗證或校正(如，透過校準)行動裝置120的加速度計。這舉有利於允許使用來自不同製造商的各種行動裝置，其可以利用具有不同範圍及/或靈敏度的加速度計及/或其他感測器。

支撐結構110的感測器可以單獨或以結合方式用於驗證由行動裝置120的感測器所收集的數據。如圖所示，支撐結構110還可包括與行動裝置120之數據及/或電源埠相接的電纜130。然而，可以理解的是，可以使用其他機制(如，WiFi、藍牙、近場傳送)來在支撐結構110及行動裝置120之間傳輸數據。圖1D提供了裝置100的正交視圖(orthogonal view)，且另外示出了提供裝置100的電源狀態的視覺指示的按鈕140。這樣的按鈕也可提供用於裝置100的控制功能。舉例而言，可以在診斷過程開始時按下按鈕140以使裝置100開始收集數據，並且在診斷過程結束時再次按下按鈕140以使裝置100停止收集數據。

圖1A及1D皆描繪了在使用過程中透過行動裝置120由程式或應用程式(此處為SpineScan3D)提供的顯示畫面150的一實施例。如圖所示，圖形及數字顯示畫面皆提供由與組裝裝置經歷的橫向傾斜角有關的資訊。也可以顯示與裝置行進距離相關的資訊。程式或應用程式也可向使用者提供反饋，其以具有一組在固定位置的同心圓及一個動態更新圖標(舉 例而言，色彩編碼的填充圓)之顯示元件的形式指示組裝裝置，其提供正確或不當使用的一個指示。舉例而言，這種圖標位在一個所指示的可接受的位置範圍內代表正確使用。這可以透過顏色編碼進行補充，舉例而言，顯示綠色以代表正確使用。可以藉由將這樣的圖標移動到所指示的可接受範圍之外來指示裝置100與正確定位的偏差，其可以藉由改變顏色來補充(舉例而言，從綠色變成紅色)。在一些實施例中，這可以進一步藉由聲音警報或警告來補充。

在圖2A至D所示的另一個實施例中，裝置200大部分的元件與裝置100相同，但是不同之處在於，裝置200包括四個輥，即輪子215a、215b、216a及216b，該等輪子以成對的輥的形式布置在或接近位於支撐結構的下部的每個下角處。在這樣的一實施例，每對輪子中的一個或兩個(如，215a至b及216a至c)可以包括編碼元件(如，機械、光學及/或磁編碼器)，該編碼元件在使用過程中提供該裝置已行進的距離的測量值。此外，對於具有多於兩個輥的裝置200的實施例，可以設想的是，每個輥之間相對於彼此(如，輪距(wheel base))的相對距離是已知的並被記錄在支撐結構之計算記憶體(如，隨機存取記憶體)、行動裝置、或在由行動裝置上的應用程式的存取的數據庫之中。

雖然圖1A至D及圖2A至D所示的實施例描繪行動裝置被固定在實質上垂直於由支撐結構的輪子或輥所定義的平面的位置，但應理解的是，在一些實施例中，行動裝置可被固定在實質上平行於輪子或輥的平面中。這樣的方位對於當被測試的個體係以直立位置站立或在直立及向前傾斜的位置之間轉換時表徵脊柱的形狀是有用的。在一些實施例中，這可以通過在支撐結構的下部及上部的接合點納入接頭(joint)或鉸鏈(hinge)所實現。這種接頭或鉸鏈機構可以包括一或多個將行動裝置固定在相對於輥或輪子的期望的角度的止動件。在一個較佳的實施例中，行動裝置可被固定在使其平行於或幾乎平行於由輥或輪子所定義的平面的的一角度。在其他實施例中，支撐結構的上部被配置成使得行動裝置被保持在這個位置。圖3A至D描繪了這樣的實施例，其中裝置300具有如圖1A至D及圖2A至D中所示的大部分元件。

圖3E進一步描繪裝置300之一底視圖。在該視圖中，可沿底表面310看見發光二極體雷射319，其與導向器元件318(如圖1A至D中所述的導向器元件118)成一直線。另描繪了印刷電路板320，其提供如上所述用於支撐結構之附加的電路及感測器(如，加速度計、陀螺儀、磁力計、照相機、熱感測器、紅外線感測器、壓力感測器、電光感測器、X光感測器、聲感測器、傾斜計、測角計、脊椎側彎度數計等)。

圖4描繪了裝置400，其大部分共享圖1A至D中的裝置100的元件。裝置400不同於裝置100之處至少在於裝置400不包括導向器元件(圖1A至D的118)，且不包括圖1A至D所描繪的上部(112)或張緊手臂(113)。相反地，裝置400包括位於行動裝置120的另一側並且彼此相對配置的支架部401a至b(401b未示出)及402a至b。因此，支架部401a至b及402a至b用於將行動裝置120固定至裝置400的適當位置(如，可移除地連接)。

類似地，圖5描繪了裝置400，其大部分的元件與圖2A至D中繪示的裝置200相同。裝置500不同於裝置200之處至少在於裝置500不包括導向器元件，且不包括上部或張緊手臂。相反地，裝置500包括位於行動裝置120的另一側並且彼此相對配置的支架部501a至b(501b未示出)及502a至b。因此，支架部501a至b及502a至b用於將行動裝置120固定至裝置500的適當位置(如，可移除地連接)。

圖6描繪如上對於圖3A至E(並參考圖1A至D及2A至D)所述的測試裝置600的一實施例(即，支撐結構及行動裝置)。在此，測試裝置600被疊置在被測試個體的示例性的脊柱610上。如圖所示，光束620用於幫助使用者在裝置移動時將裝置保持在脊椎610的中央。因為脊椎畸形而造成的脊椎扭轉導致裝置600在移動時轉動，進而造成由測試裝置600所檢測的橫向傾斜角。

圖7及8描繪了在過程中由SpineScan3D軟體提供顯示畫面700a至b及800a至b的實施例。圖7描繪了在正確使用裝置的過程中當個體正在站立以及當個體以約90度前向傾斜時所提供的顯示畫面的實施例。如圖所示，顯示畫面提供與測試裝置的橫向傾斜角(710a至b)相關的 資訊，並且也提供與測試裝置已被使用的距離(720a至b)的相關的資訊、測試裝置的前向傾斜角(730a至b)、跟隨測試裝置之路徑的圖形描繪(740a至b)、以及給使用者的提示(750a至b)。在這些提示之中具有代表測試裝置被正確地定位及使用的一個指示(760a至b)。其是一組同心圓及一個動態更新圖標的形式。在圖7中，當正確使用時，會以圖標(762a至b)的位置(如，在該「目標」的較小圓(764a至b)內)以及一指示顏色(綠色)來指示。這樣的顯示畫面還可提供附加的提示，例如提供使用者關於正確使用的建議(在這個情況，顯示「保持穩定移動」)以及在測試過程中，個體的正確方位的圖形描述(舉例而言，區分站立及彎曲位置)。圖9描繪了當測試被不當進行時的顯示畫面800a至b。在這種情況下，顯示畫面提供位於目標範圍(即，較小圓(864a至b))之外的圖標(862a至b)形式的警告及警告顏色(紅色)(860a至b)。此外，提示(850a至b)可以提供使用者校正此問題的方向。

如上所述，本發明概念的實施例可包括被配置為在行動裝置上運行並用於幫助使用者執行及/或紀錄結果的軟體(如，程式或應用程式)。圖9顯示了這種軟體的流程圖的一個實施例。如圖所示，在行動裝置安裝軟體之後，啟動這樣的應用程式時可首先提供關於使用測試裝置以及結果之解釋的免責聲明，並提供輸入識別使用者及/或測試個體的資訊的機會。這樣的軟體還可允許輸入針對個體的數據，舉例而言，年齡、性別、身高、體重、身體質量指數、種族或民族血統、已知的醫療情況、家族史、正在服用的藥物、現任醫師及/或保險資訊。這樣的軟體還可提供(或提供一個連結)說明正確使用裝置的教學影片。在一些實施例中，軟體可以提供這些教學已被使用者一方觀看及理解的確認。測試可以在個體在向前彎曲位置(即，大約90度)、直立、兩者位置及/或在這些位置的轉換中進行。在顯示的實施例中，首先在向前彎曲位置進行測試。組裝的測試裝置被放置在臀裂附近，且裝置的凹槽位於脊椎的中心。藉由按下「開始」並沿著脊椎向頸部移動來開始測試，同時保持導向器以脊椎為中心，並藉由按下「停止」來停止測試。使用過程中，顯示畫面上的綠色指示燈表示測試應該繼續，而顯示畫面上的紅色指示燈表示至少一部份的測試需要重複。在測試的第一 部分完成時，指示個體採取下一個測試位置(在這個情況，為站立)，並重複該過程。當在最後位置的測試完成時，可以使用行動裝置的照相機(或者選擇性地，支撐結構的照相機)在個體站立時拍攝個體的背部的數位影像。在本發明構想的一些實施例中，可以使用一對照相機(舉例而言，行動裝置上的一對照相機或者行動裝置上的一個照相機與支撐結構的一個照相機的組合)來產生一個個體背部的三維影像。可以手動地查看此圖像，或者以圖像識別軟體處理，以提供關於個體情況的附加的數據。在測試過程中收集的數據可被儲存在本機端的數據庫或被轉移至異地數據庫，並進行分析(如下所述)以判定結果為正常或是需要進一步評估。在結果異常的情況下，測試裝置可以顯示需要訪問醫療專業人員(舉例而言，骨科專家)的提示。

如上所述，本發明概念的實施例可以包括軟體，該軟體將邏輯應用於如上述圖9所示的收集的數據，以確定個體是否具有顯著的脊椎畸形。圖10中示出了這種過程的實施例流程圖。如圖所示，在開始分析後，結果先接受個體是否不當定位的審核(舉例而言，在前彎位置時與期望的90度有超過30度以上的差異)。判定測試位置不正確可導致結果之拒絕，並提示重新測試。前向傾斜角(即，在冠狀平面(coronal plane)的傾斜角)的數據超過預定量(舉例而言，30度)或顯示突然的變化(舉例而言，突然變化大於10度)可以判定駝背。可使用測試裝置的左右輪子之間的傾斜角(即，橫向傾斜角)來判定脊椎側彎。為了驗證數據的準確性及/或真實性，可以測量數據一致性，其中超過一定量(如，10%)的不一致性用於拒絕數據。舉例而言，顯示急劇變化的橫向傾斜角及/或前向傾斜角的相關數據(舉例而言，超過在給定距離上的角度變化的預設極限值)可觸發組裝裝置的使用者重新進行測量的提示。另外，左右輥/輪子之間的行進距離差異可與橫向傾斜角的變化相關聯，以證實所測量的橫向傾斜角是由於脊椎彎曲所引起(而不是對儀器的不當操作)。判定為一致的數據可用於診斷之目的。可以藉由將測量的橫向傾斜角與目前的臨床指南進行比較來評估這些一致的數據。舉例而言，超過10度的橫向傾斜角可被認為是脊椎側彎的指示。在一些實施例中，橫向傾斜角可用於評估脊椎側彎及/或畸形嚴重性。在其他實施例中，用於這樣判定的臨床指南可以在測試軟體中隨著這些指 南的發展而進行動態更新。在前傾位置進行的測試位置可在站立位置重複進行，並進行類似的評估，並且可以透過獲得個體脊椎的一個或多個數位影像來進行這種測試(可由臨床醫生進行評估)。這樣的影像可以用於導出由測試裝置進行的測量值與測試個體臨床表現之間的相關性。如果發現脊椎側彎及/或駝背的證據，測試軟體邏輯可進一步產生建議轉介給適當專家的提示。在發明概念的一個較佳的實施例中，這樣的數據係被儲存及/或傳送至一數據庫。這樣的累積數據可以用於修改及進一步改善診斷算法的表現，舉例而言，透過醫學專業人員的臨床評估及/或臨床結果的相關性。

圖18描繪了用於這些過程的附加實施例流程圖。可以看出，篩檢程序始自患者以90度向前彎曲或站立姿勢。使用本發明標的的裝置來測量及收集來自裝置上的感測器的傾斜角及旋轉速率以及來自裝置上編碼器的數據。將收集的數據進行驗證，舉例而言，藉由將數據通過錯誤過濾器(如，與先前結果不一致、物理上不可行的讀數等)，並且給予使用者保存收集的數據的選項，並前往結果頁面。根據移動裝置的應用程式中設置的閾值，可以透過測量的橫向傾斜角或前向傾斜角對脊椎側彎或駝背的嚴重程度進行分類。舉例而言，對於脊椎側彎，可以將0度至5度的橫向傾斜角設為正常範圍，5度至10度可設為中等範圍，且大於10度可設為嚴重範圍；而對於駝背，可以將0度至10度的前向傾斜角設為正常範圍，10度至15度設為中等範圍，大於15度可設為嚴重範圍。應理解的是，範圍可以由使用者設置，或可以選擇性地源自患者數據的統計分析(如，人口統計學數據、由本發明主題設備彙集的數據、源自臨床數據庫的數據、源自預測計算模型的數據等)。可以進一步分析收集的數據以產生個體的脊椎的三維輪廓，以進一步可視化及檢查脊椎的形狀。這些產生可以由本發明標的的移動裝置應用程式自動進行，或者可以使用基於雲端的伺服器來執行。如果三維模型或是設定的公差指出個體呈現駝背或脊椎側彎，則可以向個體發出指示轉介給醫療專業人員的報告。

如圖11A至E所示，在一些實施例中(如，具有與上述圖1A至D、圖2A至D及圖3A至E所描述的類似元件的裝置1100)，測試裝置可併入滾動輪子1110a至b及1120a至b，其具有發黏(tacky)或黏性 (sticky)表面，這種表面在使用過程中提供與皮膚表面相對較強但是易於逆轉(readily reversible)的接觸。這種輪子可以是細長的圓柱體，每個圓柱體沿著主圓柱軸線超出測試裝置長度的約25%或更多。這樣延長的接觸面積同樣增加了在使用過程中與皮膚表面的接觸，並可以適於採用上述的鎮定元件(如，紋理、溫度等)。類似地，如上所述，在較佳的實施例中，裝置的每個輪子之間的距離(如，在1110a及1110b之間、1110a及1120a之間、1110a及1120a、1110a至b及1120a至b的每一組合等之最近邊緣、最遠邊緣、質量中心等)皆為已知並被記錄，舉例而言，被記錄在裝置1100的計算記憶體、或在行動裝置1130的計算記憶體。

如圖11A至E所示，一些實施例(如，裝置1100)可包括沿測試設備被設置的手柄1140a至b(或更多)。手柄1140a至b可以被配置成與握持手相對應的形狀(舉例而言，藉由弓形形狀)及/或結合摩擦表面，以便在使用過程中簡單且準確地放置。

裝置1100還包括印刷電路板1150，該印刷電路板1150包括與輪子1110a至b及1120a至b中的編碼器(未示出)通訊並記錄數據所需的電路，該電路並將這些數據中繼到行動裝置1130(如，記憶體、微控制單元、中央處理器等)。在較佳實施例中，印刷電路板(PCB)1150進一步包括運動感測器(如，加速度計、傾斜計、脊椎側彎度數計等)、發光二極體(如，提供用於將裝置施加到患者的引導燈)、或無線通訊傳送器或接收器(如，藍牙、近場通訊等，以提供與行動裝置1130的通訊)。集成在這種印刷電路板的感測器(如，運動感測器等)可以補充或替代在裝置1100中使用的行動電話1130的運動感測器的功能。為了改善或確保足夠的準確度，這樣的感測器(如，運動感測器)可以用於使跨越不同型號的行動裝置(可能使用不同總類的內部硬體以及不同性能的軟體)的裝置1100的性能標準化。

可在個體於前彎位置(即，約90度)(如圖12A至C所示)、直立(如圖13A至B所示)、這兩者位置、及/或在這些位置之轉換過程(如，15度彎曲、30度彎曲、45度彎曲、60度彎曲、75度彎曲、105度彎曲、120度彎曲等)時進行個體之測試或掃描。在圖13A至C所示的實施 例中，測試係在前彎位置進行。組裝的測試裝置1210被放置在個體的臀裂(1230)附近，且裝置的凹槽位於脊椎的中心。藉由按下裝置1210的「開始」並沿著脊椎向頸部移動裝置1210(方向箭頭1240)來開始測試，同時保持導向器元件1212以脊椎為中心，並藉由按下裝置1210上的「停止」來停止測試。

在裝置1210的使用過程中，顯示畫面上的綠色指示燈表示測試應該繼續，而顯示畫面上的紅色指示燈表示至少一部份的測試需要重新。在測試的第一部分完成時，指示個體採取下一個測試位置(在這個情況，為站立，例如圖13A至B，其具有如圖12A至C所述的類似編號的元件)，並重複該過程。當最後位置完成測試時，可以使用行動裝置的照相機(如，圖13B的1350)(或者選擇性地，支撐結構的照相機)在個體站立時拍攝個體的背部的數位影像。在本發明構想的一些實施例中，可以使用一對照相機(舉例而言，行動裝置上的一對照相機或者行動裝置上的一個照相機與支撐結構的一個照相機的組合)來產生一個個體背部的三維影像。可以手動地查看此圖像，或者以圖像識別軟體處理，以提供關於個體情況的附加的數據。在測試過程中收集的數據可被儲存在本機端的數據庫或被轉移至異地數據庫，並進行分析(如下所述)以判定結果為正常或是需要進一步評估。在結果異常的情況下，測試裝置可以顯示需要訪問醫療專業人員(舉例而言，骨科專家)的提示。

圖12D至E基於圖12A至C使用的方法採用的三組脊椎掃描(S1、S2及S3)分別描繪橫向傾斜角對行進距離以及前向傾斜角對行進距離的曲線圖。應理解的是，可以從經測量及處理的數據中提取臨床參數，例如最大錐體旋轉(如，橫向、前向等)。在較佳的實施例中，傾斜角及前向角係透過本發明標的的裝置(如，裝置1210)上的加速器所測量，而每個加速度計讀數的脊椎位置係由這種裝置的編碼器所測量。從這種裝置收集的資訊可包括測試的持續時間(如，5.4秒)、脊椎長度(如，30cm)、最大傾斜角及位置(如，在脊椎的38%位置處為11.4度)。應理解的是，行進距離可以絕對距離測量值(如，15公分)或相對距離測量值(如，30公分之15公分=沿著脊椎50%的位置)來呈現。使用腰椎部位位於脊椎位置的 0%至33%、下胸部位位於脊椎位置的33%至66%、以及上胸部位位於脊椎位置的66%至100%的假設下，也可以判定區域的最大傾斜角(如，腰椎最大10.9度、下胸部11.4度、及上胸部5.5度)。可以根據需求來調整近似的區域以適應各種個體的特定尺寸。透過圖13A至B的方法收集的類似的數據圖表被描繪在圖13C至D。應理解的是，透過現有技術的脊椎側彎度數計無法從站立位置的個體取得這樣的測量。

圖12F至I示出了在使用組裝測試裝置1210的類似掃描期間彙集的陀螺儀及/或角速度數據與脊椎長度及裝置位置數據的組合可以用於構建個體脊椎的三維輪廓(圖12F)、以及各種二維輪廓(如，圖12G的頂視圖、圖12H的側視圖及圖12I的臀視圖)。應理解的是，當測量沿著三個軸的軸向旋轉時，可以製造這樣的模型，並且可以透過測量六個軸、九個軸或甚至十二個軸的軸向旋轉進一步改善，從而提供額外的模型透視圖。透過圖13A至B的方法收集的類似數據圖表被描繪在圖13E至H。

如上所述，科布氏角度是常用於診斷脊椎側彎並且表徵其惡化及/或對治療的反應的臨床參數。在先前技術的實務中，此數值是在個體站立時拍攝的X光影像所判定。用於判定科布氏角度的典型先前技術方法如圖14A至B所示。

在本發明構想的一些實施例中，可以使用從組裝測試裝置(如，圖11A至E)獲得的數據來計算個體的科布氏角度，而不需要收集X光影像。如圖15A至B所示，舉例而言，當個體處於站立位置時，科布氏角度(θ=Φ+α)可由從組裝測試裝置彙集的Y軸傾斜角及行進距離數據(如，第一脊椎位置的橫向傾斜角Φ以及第二脊椎位置的橫向傾斜角α)所導出。將這樣的方法應用於圖15B中的數據，進而得出，沿著脊椎約10公分處Φ=4.3度、沿著脊椎約25公分處α=12度，代表科布氏角度θ=16.3度。這樣的數據可以從多個個體收集，並與X光測量導出的科布氏角度值相關聯。這樣相關性的結果可以隨後應用於來自特定患者的組裝測試裝置所提供的數據，以導出該患者的科布氏角度值。

駝背-一種胸椎的曲線過大(也稱為「貴婦駝」，見描繪正常脊椎的側面輪廓的圖16A以及描繪駝背脊椎的側面輪廓的圖16B的比較) 一也可使用本發明構想之組裝測試裝置進行表徵。如圖16C所示，從正常個體及患有駝背的個體獲得的前向傾斜角對行進距離的曲線圖顯示出明顯的差異。駝背的存在以及程度也可以從根據組裝測試裝置提供的數據(圖12F至I及13E至H所示的實施例)得出的脊椎三維描繪所導出。應理解的是，駝背可與脊椎側彎一起發生，且使用本發明概念的裝置的表徵提供了從單次測試診斷單一情況或兩種情況的數據，而且不需使用X光。

如上所述，本發明概念的實施例可以包括配置為在行動裝置上運行並用於協助使用者執行測試及/或記錄結果的軟體(如程式或應用程式)。在一些實施例中，該軟體可以提供幫助使用組裝測試裝置執行評估的使用者界面。舉例而言這樣的界面可以提供對於各種裝置功能的虛擬控制、結果的儲存及對已儲存結果的存取、裝置設定的修改、藉由裝置所執行的檢查進展及/或狀態及/或掃描結果的摘要。可以設想的是，本發明標的的行動裝置應用程式可被安裝在行動裝置上(如，智慧型手機)，舉例而言，透過從第三方來源(如，iPhone Appstore、Google Play等)安裝應用程式或直接從本發明標的的支撐結構來安裝。

圖17A至C描繪了安裝在本發明標的的行動裝置應用程式的使用者界面1700，其具有三種狀態：預掃描狀態、掃描中狀態、及結果狀態(分別為1700a至c)。在預掃描狀態1700a中，掃描引發器1710可以被使用者選擇以使本發明標的的裝置準備開始對患者的脊椎進行掃描。此外，舉例而言，可向使用者顯示行動裝置狀態圖標(如，1712)，來通知使用者該行動裝置具有足夠的電池供應來掃描患者，且行動裝置透過藍牙被通訊地連接至本發明標的支撐裝置(如，支撐結構110)。應用程式選單(如，1714)也是可存取的，並且可被使用者選擇來查看例如掃描歷史(如，已儲存在裝置、特定於一患者、已儲存在雲端伺服器等)、裝置設定(如，靜音模式、配色方案、安全設定、更改使用者、更改患者等)、或使用裝置掃描患者患者的說明。

當裝置用於掃描患者的脊柱時，掃描中狀態1700b是可存取的，且具有與圖7及8的顯示畫面700a至b及800a至b大致相似的元件。

當掃描完成，或者使用者選擇掃描歷史，結果狀態1700c可 由使用者所存取。結果狀態1700c的使用者界面包括繪製圖1720、脊椎特徵1722及結果摘要1724。如圖所描繪，繪製圖1720描繪了患者脊椎的模型並指示檢測出的異常處。可以設想的是，模型可以是二維、三維、或四維，且可以被使用者操控(旋轉、翻轉、選擇、放大/縮小等)。脊椎特徵1722顯示來自患者脊椎掃描的相關數據。舉例而言，如圖所描繪，脊椎特徵1722指出被掃描脊椎的總長度，以及超過閾值的脊椎的橫向傾斜角(如，0度至5度為正常、5度至10度為中度、大於10度為嚴重等)，以及沿著脊椎的角度的位置(如，距離基部18.1公分、距離基部27.1公分等)。應理解的是，脊椎特徵1722可包括針對脊椎檢測到的特徵類型及相關訊息(如，橫向傾斜角、前向傾斜角、脊椎長度、沿著脊椎的位置等；多於2、3、5、7、或10種特徵等)。結果摘要1724將描述該掃描的摘要資訊呈現給使用者。舉例而言，如圖所示的結果摘要1724提供了匿名的患者身分(如，S3D_1111_170419_142508)，執行脊椎掃描的日期(如，小時、月、日、年等)，以及基於脊椎掃描數據得出的結論(如，超過中度閾值、超過嚴重閾值、正常等)。

應理解的是，結果狀態1700c可進一步包括附加的資訊，例如在掃描期間識別裝置的使用者/操作者、識別掃描數據或結果與特定患者的其他掃描數據的結果不一致，或是指示可以或是需要額外的分析。舉例而言，結果狀態1700c可進一步指示使用者或患者尋求醫療照護或是安排與醫療專業人員的約診(如，基於患者的醫療保險、從受信任的醫療保健提供者中選擇、網路提供商、醫療保健提供者之專業知識、患者或設備相對於醫療保健提供者的位置、醫療保健提供者的可用性、治療患者所需要的設施、醫療保健提供者可用的設施等)。結果狀態1700c也可指示使用者/患者瞭解醫療保健專業人員對於脊椎掃描數據的進一步評論，或者患者是否已經完成了由行動裝置應用程式發出的指令。

也應當理解的是，具有診斷價值的結果(如，指示脊椎側彎、駝背、其他脊椎畸形)或是所有掃描的結果都可以被轉發到相關數據庫，例如為了特定目的的醫療保健提供者、獸醫護理提供者、運動機構、學術機構等所維護的數據庫等。同樣地，本發明標的的行動裝置應用程式可以從這樣 的第三方數據庫(如，對於特定個體的醫療保健提供者、獸醫護理提供者、運動組織、學術機構等)接收相關個體的相關數據。還應該理解，本發明標的的行動裝置應用程式將所有收集及接收的數據轉發至專有的基於雲端的服務器，以用於進一步的數據分析(如，大數據分析、鑑別偽陽性、鑑別偽陰性、改善用於鑑別脊椎畸形的算法、用於鑑別其他脊椎情況)。在這樣專有實施例中，可以設想的是，這樣的數據的編匯及大數據分析可以做為訂閱服務提供給第三方。

在本發明構想的另一個實施例中，測試裝置可以利用左輪子(或左輥)及右輪子(或右輥)之間行進的差異來評估測試個體的影像(例如照片或放射影像)。在這樣的一實施例中，測試裝置可位於代表脊柱的影像的一部份的中央，並沿其長度移動。在影像中代表脊柱的橫向曲度導致左及右輪子(或左及右輥)之間的不同的移動速率。舉例而言，當測試裝置移動到該部分影像上時，顯示向右彎曲的脊椎會造成左輪子(或左輥)與右輪子(或右輥)相比行進距離較短。這樣的數據可以從結合到輪子或輥中的編碼器所收集(如上所述)。這些差異可用於計算通常用於表徵脊椎側彎畸形的科布氏角度。以這種方式，當患者不能立刻進行測試時，可以使用本發明概念的測試裝置從目前及存檔的數據中導出臨床上有用的資訊。應理解的是，在組裝測試裝置中的行動裝置上運行的應用程式或程序可以具有用於測試即時個體的模式以及用於表徵那些以儲存數據的單獨模式。

還應當理解的是，以球輪(如，球窩)作為輥進一步允許裝置的方向被裝置所繪製或記錄。舉例而言，當使用輪子時，需要檢測裝置上輪子之間的速度、加速度及行進距離之間的差異，以便辨別裝置的移動，但追蹤球輪的滾動能讓裝置直接知道每個球輪(如，裝置的角落)在任何給定時刻的移動。

如上所述，許多行動裝置(舉例而言，智慧型手機、平板電腦等)包括除了加速度計之外的感測器，其可以與支撐結構一起使用，以幫助評估脊椎側彎及/或駝背。舉例而言，可以使用磁場感測器來幫助測試裝置的定位及/或感測磁編碼器的通過。可以使用紅外線感測器(例如，接近感測器(proximity sensor))來判定測試裝置是否在實際個體上被使用，從 而藉由防止提交假數據來改善測試數據品質。同樣地，作為測試過程的一部分所收集的圖像數據之光譜分析可以用於驗證相同個體的識別碼(identifier)不被用於多個個體，或是相同的測試個體不出現在不同的身分中。

還應當理解，儘管本發明標的的裝置、系統及方法被認為有助於檢測患者(如，人)中的脊椎疾病，還應當設想的是，本發明標的可以用於表徵動物(如，脊椎動物)中的脊椎畸形的情況，以及用於模型或虛擬裝置以對醫護人員提供訓練或指導。還應當理解，本發明標的也可以應用於檢測機械結構中的異常(如，結合中的張力、屈曲、桿中的機械疲勞等)或機器人肢體/附屬物(如，機器手臂等)。在這樣的實施例，可以預期的是，將基於所評估的材料或結構的機械特性來告知前向傾斜角、橫向傾斜角及行進路徑公差。

雖然上方以結合一行動裝置來描述，但是在本發明概念的一些實施例中，支撐結構可包括允許直接使用支撐結構來執行上述分析功能的顯示器。在這樣的實施例中，支撐結構可包括內部中央處理器及/或提供與外部中央處理器的通訊能力。這種外部中央處理器可包括與支撐結構通訊但不與支撐結構耦接的行動裝置的中央處理器、筆記型電腦、平板電腦、可穿戴式電腦、桌上型電腦及/或位於物理上分開的位置的電腦。與這種外部中央處理器的通訊可以透過有線連接(如，通用串列匯流排埠或Firewire電纜)或無線連接來進行。適合的無線連接及/或協議包括WiFi、藍牙通訊、紅外線通訊、無線電通訊及微波通訊。在一些實施例中，可以透過網際網路提供與這樣的外部中央處理器的通訊，舉例而言，使用商業網際網路服務供應商(ISP)或無線服務提供商。

對於本領域技術人員顯而易見的是，在不脫離本發明構想的情況，除了已經描述之外，還可做出更多修改。因此，除了所述請求項的精神之外，本發明標的不受限制。此外，在解釋說明書及請求項時，應當以與上下文一致的最廣泛的方式來解釋所有術語。特別地，術語「包括」及「包含」應被解釋為以非排他性的方式提及元件、組件或步驟，意指引用的元件、構件、或步驟可存在、被使用或與其他沒有被明確引用的元件、構件或步驟結合。凡是說明書涉及選自由A、B、C...及N組成的群組中的至少一者， 該文字應被解釋為僅需要群組中的一個元件，而不是A加N或B加N等。

Claims (40)

1. 一種用於一測試裝置的支撐結構，包括：一上部，配置成用於固定一行動裝置；以及一下部，具有彼此相對的一第一側及一第二側，以及連接該第一側及該第二側的一下表面，其中該下表面包括位於或接近該第一側的一第一輥(roller)，位於或接近該第二側的一第二輥，以及介於該第一輥及該第二輥之間的一凹槽，且其中該第一輥及該第二輥中的至少一者包括一編碼器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之支撐結構，其中該第一輥及該第二輥皆包括複數個編碼器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之支撐結構，更包括一感測器。
4. 如申請專利範圍第3項所述之支撐結構，其中該感測器係選自於由一加速度計、一陀螺儀、一磁力計、一照相機、一熱感測器、一紅外線感測器以及一壓力感測器所組成的列表。
5. 如申請專利範圍第1項所述之支撐結構，更包括一通訊線路，被配置成用於提供與該行動裝置的通訊。
6. 如申請專利範圍第5項所述之支撐結構，其中該通訊線路係選自於由一電纜以及一無線通訊方法所組成的群組，其中該無線通訊方法包括一無線協議、一WiFi傳送器、一WiFi接收器、一藍牙傳送器、一藍牙接收器、一ZigBee傳送器、一近場傳送器、一近場接收器、一無線電頻率傳送器、一無線電頻率接收器、一紅外線傳送器或一紅外線接收器之其中一者。
7. 如申請專利範圍第1項所述之支撐結構，其中該編碼器被配置成當該支撐結構以該第一輥滾動時提供與該支撐結構的移動距離、速度或加速度相關的數據。
8. 如申請專利範圍第1項所述之支撐結構，其中該第一輥或該第二輥的任一者包括一對輪子。
9. 如申請專利範圍第1項所述之支撐結構，更包括將該上部連結至該下部的一樞紐(hinge)。
10. 如申請專利範圍第9項所述之支撐結構，其中該樞紐包括至少一止動件。
11. 如申請專利範圍第9項所述之支撐結構，其中該樞紐被配置成用於將頂部固定在相對於該下部的一第一位置以及固定在相對於該下部的一第二位置，其中該第一位置及該第二位置係彼此垂直。
12. 如申請專利範圍第1項所述之支撐結構，更包括沿著該凹槽的中心設置的一對準特徵(alignment feature)。
13. 如申請專利範圍第12項所述之支撐結構，其中該對準特徵係一照明裝置，被定向成沿著垂直於該下表面之平面的一線，通過該凹槽之一中心部投射一光束。
14. 一種用於判定一個體之脊椎畸形的測試裝置，包括：一行動裝置，包括一加速度計、一顯示器及一中央處理單元；以及一支撐結構，包括一上部，配置成用於固定該行動裝置，一下部，具有彼此相對的一第一側及一第二側以及連接至該第一側及該第二側的一下表面，其中該下表面包括位於或接近該第一側的一第一輥，位於或接近該第二側的一第二輥，以及介於該第一輥及該第二輥之間的一凹槽，且其中該第一輥及該第二輥中的至少一者包括一編碼器。
15. 如申請專利範圍第14項所述之測試裝置，其中該第一輥及該第二輥皆包括複數個編碼器。
16. 如申請專利範圍第14項所述之測試裝置，更包括一感測器。
17. 如申請專利範圍第16項所述之測試裝置，其中該感測器係選自於由一加速度計、一照相機、一熱感測器、一紅外線感測器以及一壓力感測器所組成的列表。
18. 如申請專利範圍第14項所述之測試裝置，更包括一通訊線路，被配置成用於提供與該行動裝置的通訊。
19. 如申請專利範圍第18項所述之測試裝置，其中該通訊線路係選自於由一電纜以及一無線通訊方法所組成的群組，其中該無線通訊方法包括一無線協議、一WiFi傳送器、一WiFi接收器、一藍牙傳送器、一藍牙接收器、一ZigBee傳送器、一近場傳送器、一近場接收器、一無線電頻率傳送器、一無線電頻率接收器、一紅外線傳送器或一紅外線接收器 之其中一者。
20. 如申請專利範圍第14項所述之測試裝置，其中該編碼器被配置成當該支撐結構以該第一輥滾動時提供與該支撐結構的移動距離相關的數據。
21. 如申請專利範圍第14項所述之測試裝置，其中該第一輥或該第二輥的任一者包括一對輪子。
22. 如申請專利範圍第14項所述之測試裝置，更包括將該上部連結至該下部的一樞紐。
23. 如申請專利範圍第22項所述之測試裝置，其中該樞紐包括至少一止動件。
24. 如申請專利範圍第22項所述之測試裝置，其中該樞紐被配置成用於將頂部固定在相對於該下部的一第一位置以及固定在相對於該下部的一第二位置，其中該第一位置及該第二位置係彼此垂直。
25. 如申請專利範圍第14項所述之測試裝置，更包括沿著該凹槽的中心設置的一對準特徵。
26. 如申請專利範圍第25項所述之測試裝置，其中該對準特徵係一發光二極體雷射，該發光二極體雷射被定向成沿著垂直於該下表面之平面的一線，通過該凹槽之一中心部投射一光束。
27. 一種用於將一個體之脊椎的畸形情況進行表徵的方法，包括：當該個體處於一第一測試位置時，將如申請專利範圍第14項所述之測試裝置放置在沿著該個體之該脊椎的一第一起始位置上，使得該測試裝置之凹槽以脊椎為中心；沿著該脊椎以該第一輥移動該測試裝置；在移動該測試裝置時，從與該測試裝置之該第一輥相聯之該編碼器收集與一行進的第一距離相關的數據以及從該測試裝置收集(1)與一第一橫向傾斜角相關的數據或(2)與一第一前向傾斜角相關的數據之至少一者；當該個體處於一第二測試位置時，將該測試裝置放置在沿著該脊椎的一第二起始位置上，使得該測試裝置之該凹槽以脊椎為中心；沿著該脊椎以該第一輥移動該測試裝置； 在移動該測試裝置時，從與該測試裝置之該第一輥相聯之編碼器收集與一行進的第二距離相關的數據以及從該測試裝置收集(1)與一第二橫向傾斜角相關的數據或(2)與一第二前向傾斜角相關的數據之至少一者；提供與該行進的第一及第二距離以及(1)該第一及第二橫向傾斜角或(2)該第一及第二前向傾斜角之至少一者之相關的該數據至一數據庫；將與(1)該第一或第二橫向傾斜角或者(2)該第一或第二前向傾斜角之其中一者之相關的該數據與一第一儲存值進行比較，以判定該脊椎的畸型情況；以及產生與該脊椎的畸型情況相關的一報告，其中該畸型情況為該個體(1)存在一脊椎側彎畸形、(2)存在一駝背畸形、或(3)沒有脊椎側彎畸形或駝背畸形。
28. 如申請專利範圍第27項所述之方法，更包括獲取該個體之背部之一數位影像之步驟。
29. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中當該第一或第二橫向傾斜角超過10度時判定存在一脊椎側彎畸形。
30. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中當該第一或第二前向頃斜角超過30度時判定存在一駝背畸形。
31. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中該第一起始位置係位於或接近臀裂(gluteal cleft)。
32. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中該第二起始位置係位於或接近臀裂。
33. 如申請專利範圍第27項所述之方法，更包括當該報告顯示一脊椎側彎畸形或一駝背畸形時提示該個體就醫之步驟。
34. 如申請專利範圍第27項所述之方法，更包括將該報告傳送至一醫療專業人員之步驟。
35. 如申請專利範圍第34項所述之方法，其中該報告包括該行進的第一距離與該第一橫向傾斜角或該第一前向傾斜角之至少一者之間的關係。
36. 如申請專利範圍第34項所述之方法，其中該報告包括該行進的第二距離與該第二橫向傾斜角或該第二前向傾斜角之至少一者之間的關係。
37. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中與速度相關的數據係從該編碼器所收集。
38. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中與加速度相關的數據係從該編碼器所收集。
39. 一種使用如申請專利範圍第14項所述之裝置對一個體之脊椎畸形的情況進行表徵的方法。
40. 一種使用如申請專利範圍第14項所述之裝置檢測一個體之脊椎駝背或側彎的方法。