仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置

技术领域

本申请涉及仿生操作设备技术领域；具体而言，涉及一种仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置。

背景技术

随着人们生活、工作习惯的改变以及电子产品的逐渐普及，颈椎病已成为一种高发疾病，其中尤以神经根型颈椎病(cervical spondylotic radiculopathy，CSR)发病率最高，多见于中老年人群,严重困扰着广大患者的身心健康。神经根型颈椎病是退行性疾病的一种，患者过于疲累、颈椎关节功能退化都是导致疾病发生的因素，患者临床中以颈椎功能活动受限、疼痛等表现为主。

仰卧前屈拔伸牵引手法由广东省中医院林定坤教授以中医骨伤科理筋、整脊手法为基础，根据颈椎病筋骨失衡的发病特点，结合中医正骨“八法”与现代力学生物学研究体系所创立，具有操作简便、疗效确切，患者依从性好等优势，是治疗神经根型颈椎病的有效疗法。仰卧前屈拔伸牵引手法需要在患者仰卧姿态下进行，对医生技术要求相对较高，具体的操纵方法是：用手拔伸，找出牵引的有效角度和力度；患者仰卧前屈位，医生双手拔伸，通过两只手的配合，调节前屈及侧屈的角度，并不断询问患者不同角度时的疼痛情况，症状减轻或者消失时角度即为操作角度。换言之，仰卧前屈拔伸牵引的手法质量受人为因素影响较大，掌握困难，难以实现大范围推广；另外，该手法的经验传承仍然依靠“口口相传、手手相授”的模式，很难有客观的量化评判依据。因此，为了保证仰卧前屈拔伸牵引手法质量的一致性，需要使用模拟装置帮助医师或操作人员对仰卧前屈拔伸牵引手法进行模拟操作。

但是，临床医师与研发人员的实践结果都表明，无论是直接套用还是经过针对性的调整后使用，现有技术中的模拟装置都无法满足对仰卧前屈拔伸牵引手法进行模拟操作的需求。

发明内容

针对现有技术的局限性，本发明提出了一种仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置，采用的技术方案如下：

一种仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置，包括头部仿生模块以及颈部仿生模块；

所述头部仿生模块连接所述颈部仿生模块；所述颈部仿生模块中设有耦合的第一级刚度动态调节单元以及第二级刚度动态调节单元；

在操作人员对所述仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置进行操作时：

所述头部仿生模块用于模拟操作对象头部反馈到操作人员的作用力，测量操作人员对所述头部仿生模块施加的旋转角度；

所述颈部仿生模块用于模拟操作对象颈部的牵引变化过程，监测在所述牵引变化过程中发生的牵引延展量以及操作人员对所述头部仿生模块施加的牵引力度；

所述第一级刚度动态调节单元以及第二级刚度动态调节单元用于拟合操作对象的颈椎与颈部软组织共同表征的颈部非线性非平滑刚度变化趋势。

相较于现有技术，本发明提供的仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置，不仅以刚度作为复现人体颈部信息、模拟颈部牵引变化过程的切入点，还通过在颈部仿生模块中设置两级耦合的刚度动态调节单元，在仰卧前屈拔伸牵引手法操作过程中，对颈椎与颈部软组织共同表征的颈部非线性非平滑刚度变化趋势进行拟合；本装置能够逼真地提供操作人员在对操作对象使用仰卧前屈拔伸牵引手法时操作对象人体组织的力学反馈，采集操作数据用于进行评估，从而帮助提升仰卧前屈拔伸牵引手法质量的一致性。

作为一种优选方案，所述颈部仿生模块还包括依序连接的头颈连接结构、力传感器以及牵引位移部件；

所述头颈连接结构的另一端连接所述头部仿生模块；所述力传感器用于测量操作人员对所述头部仿生模块施加的牵引力度；所述牵引位移部件的位移受限于所述第一级刚度动态调节单元以及第二级刚度动态调节单元。

进一步的，所述颈部仿生模块还包括安装限位架构；所述安装限位架构包括安装框体、第一限位滑杆以及第二限位滑杆；

所述第一限位滑杆连接所述安装框体的上下两侧；所述第二限位滑杆设于所述第一限位滑杆之间，与所述第一限位滑杆垂直，连接所述安装框体的左右两侧；

所述头颈连接结构安装在所述第二限位滑杆，可移动的穿设于所述安装框体的右侧；

所述牵引位移部件安装在所述第二限位滑杆；

所述第一级刚度动态调节单元安装在所述安装框体上下两侧以及所述第一限位滑杆；

所述第二级刚度动态调节单元安装在所述安装框体的左侧以及所述第二限位滑杆。

更进一步的，所述第一级刚度动态调节单元包括对称设于所述安装限位架构上下两侧的第一级弹簧组件以及滚轴；

所述第一级弹簧组件安装在所述第一限位滑杆；所述滚轴安装在所述第一级弹簧组件的内端，分别抵住所述牵引位移部件的上下两侧。

更进一步的，所述牵引位移部件的上下两侧为对称的连续曲面；所述牵引位移部件的宽度自右向左逐渐变大。

更进一步的，所述第二级刚度动态调节单元包括电动推杆以及第二级弹簧组件；所述第二级弹簧组件包括压板、牵引传动板以及连接杆；所述压板与所述牵引传动板之间连接有弹簧；

所述电动推杆安装在所述安装框体的左侧；所述压板与所述牵引传动板安装在所述第二限位滑杆；所述电动推杆的伸缩端连接所述压板；所述连接杆可移动的穿设于所述压板，所述连接杆的一端连接所述牵引传动板，另一端连接所述牵引位移部件。

更进一步的，所述颈部仿生模块还包括第一直线位移传感器；所述第一直线位移传感器与所述牵引传动板传动连接，用于测量所述牵引位移部件的位移情况，以所述第一直线位移传感器的测量结果作为所述牵引延展量。

更进一步的，所述第二级刚度动态调节单元还包括第二直线位移传感器；所述第二直线位移传感器与所述压板传动连接，用于测量所述压板与所述牵引传动板之间的距离。

更进一步的，所述第一级刚度动态调节单元还包括对称设于所述安装限位架构上下两侧的第一级刚度调节电机、齿轮组件以及弹簧间距调节组件；

所述第一级刚度调节电机、齿轮组件以及弹簧间距调节组件安装在所述安装框体；

所述第一级刚度调节电机的输出经过所述齿轮组件向所述弹簧间距调节组件传递，从所述第一级弹簧组件的外侧改变所述第一级弹簧组件内的弹簧压缩程度。

更进一步的，所述牵引位移部件的右端设有用于限制所述牵引位移部件与滚轴相对位置的限位结构；

在操作人员对所述仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置进行操作前：

所述第二级刚度动态调节单元用于通过所述电动推杆，调节所述压板与所述牵引传动板之间的距离，模拟不同操作对象的颈椎初始长度；

所述第一级刚度动态调节单元用于根据所述第二级刚度动态调节单元对颈椎初始长度的模拟结果，通过所述第一级刚度调节电机、齿轮组件以及弹簧间距调节组件改变所述第一级弹簧组件内的弹簧压缩程度，进行刚度补偿，与所述第二级刚度动态调节单元拟合操作对象的颈椎与颈部软组织共同表征的初始刚度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置的立体图；

图2为本发明实施例提供的仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置的俯视图；

图3为本发明实施例提供的仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置的安装限位架构的立体图；

图4为本发明实施例提供的仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置的第一级刚度动态调节单元的立体图；

图5为本发明实施例提供的仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置的第二级刚度动态调节单元在仰视方向上的立体图；

附图标记说明：

1、头部仿生模块；2、所述颈部仿生模块；

21、头颈连接结构；22、力传感器；23、牵引位移部件；

24、第一级刚度动态调节单元；241、第一级刚度调节电机；242、齿轮组件；243、弹簧间距调节组件；244、第一级弹簧组件；245、滚轴；

25、第二级刚度动态调节单元；251、电动推杆；252、压板；253、牵引传动板；254、连接杆；

26、第一直线位移传感器；27、安装限位架构；271、安装框体；272、第一限位滑杆；273、第二限位滑杆。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

实施例1

在本发明立项之前，曾有观点认为：现有的模拟装置对不同的中医骨科手法上可能具备着一定的通用性，要对不同的手法进行操作模拟，仅仅需要对现有的模拟装置进行一些微调并提供与要模拟的手法相匹配的数据库作为对这些装置进行控制以及对操作人员手法质量进行评估的依据即可。

在上述观点的基础上，本发明的研发人员曾尝试过在已有的模拟装置上直接进行一些适应性改动，并为其构建了与仰卧前屈拔伸牵引手法有关的数据库，供医师进行使用。出乎意料的是，相关资深医师在这个基础上进行仰卧前屈拔伸牵引手法的实操时，纷纷反馈这种方案一直存在一些的“感觉有些不太对”、“不够贴合实际情况”或者“不够逼真”的问题，却又说不准问题到底出现在什么地方；但由此还是可以确定，现有模拟装置基本上并不适用于对仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟。

而经过大量软硬件仿真、样机实操测算以及分析归因后，本发明的研发人员找到了造成现有模拟装置不适用于对仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟的原因：

刚度表示物体抵抗变形的能力，一般用于描述力与位移或形变量的关系；通常来说，在产生相同位移或者相同形变量的情况下，若需要施加的力越大，则意味着其刚度越大；但随着颈椎积累的牵引延展量增大，如果要想再继续牵引，对于同样长度的一小段牵引距离，后面需要对颈椎施加的牵引力将会比手法操作刚开始的时候大，换言之颈椎的刚度是会随着牵引的进行而变大的。操作人员在为病患的颈椎实施理疗手法的时候，现有模拟装置针对的其它手法的实施过程是相对都是比较快的(感官上与四肢关节脱臼后的复位手法有点类似)；在这样的过程中，人体颈部的整体刚度表征主要是受到颈椎本身(包括骨骼以及寰枢关节、椎间盘)的影响，颈部的刚度不仅会变化，而且是呈平滑的非线性变化趋势(在表示刚度与位移关系的图表中，会看一条平滑增长的曲线，而不是一条直线)。

但是，若操作人员实施的是仰卧前屈拔伸牵引手法，在实施过程中，牵引使颈椎发生的牵引延展量是很小的，更重要的是这种手法对人体部位施加牵引的整个过程都是非常慢速的、非常柔缓的；本发明的研发人员发现，在这样的条件下，人体颈部的整体刚度并非像在实施其它手法时那样是平滑变化的。具体而言，由于速度慢，因此除了颈椎本身，颈椎周围的肌肉、韧带、血管、淋巴结、神经等颈部软组织也会影响到整体刚度的表征。而这些软组织都有着各自不同的刚度变化趋势，颈椎与这些颈部软组织的刚度变化趋势都叠加在一起之后，表征出来的整体刚度将呈现为一个非线性且非平滑的变化趋势。一方面，现有的模拟装置由于自身结构的限制，无法拟合出这种由颈椎与颈部软组织共同表征的颈部非线性非平滑刚度变化趋势；另一方面，如果没有意识到这种变化趋势的存在，那在相关数据库构建采集过程中，为了确保参考数据的平滑，这些包括皮肤、肌肉等颈部软组织刚度变化引起的力学数据波动，一般都会被归咎于采集设备的问题而直接当成噪点过滤掉，最终从数据上以及结构上导致操作模拟过程的失真。

因此，针对以上技术问题，本实施例提供了一种仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置，请参阅图1，包括头部仿生模块1以及颈部仿生模块2；

所述头部仿生模块1连接所述颈部仿生模块2；所述颈部仿生模块2中设有耦合的第一级刚度动态调节单元24以及第二级刚度动态调节单元25；

在操作人员对所述仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置进行操作时：

所述头部仿生模块1用于模拟操作对象头部反馈到操作人员的作用力，测量操作人员对所述头部仿生模块1施加的旋转角度；

所述颈部仿生模块2用于模拟操作对象颈部的牵引变化过程，监测在所述牵引变化过程中发生的牵引延展量以及操作人员对所述头部仿生模块1施加的牵引力度；

所述第一级刚度动态调节单元24以及第二级刚度动态调节单元25用于拟合操作对象的颈椎与颈部软组织共同表征的颈部非线性非平滑刚度变化趋势。

相较于现有技术，本发明提供的仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置，不仅以刚度作为复现人体颈部信息、模拟颈部牵引变化过程的切入点，还通过在颈部仿生模块中设置两级耦合的刚度动态调节单元，在仰卧前屈拔伸牵引手法操作过程中，对颈椎与颈部软组织共同表征的颈部非线性非平滑刚度变化趋势进行拟合；本装置能够逼真地提供操作人员在对操作对象使用仰卧前屈拔伸牵引手法时操作对象人体组织的力学反馈，采集操作数据用于进行评估，从而帮助提升仰卧前屈拔伸牵引手法质量的一致性。

具体的，在本实施例中，操作人员可以指对本装置实施仰卧前屈拔伸牵引手法的人员；操作对象可以指在本实施例相关数据库构建采集过程中被资深医师实施仰卧前屈拔伸牵引手法的患者或者志愿者。

本装置可以为操作人员复现操作对象在被实施仰卧前屈拔伸牵引手法时，颈椎在不同牵引延展量下的力学特征；操作人员可以通过所述头部仿生模块1感受到颈部在牵引过程中产生的阻力以及头部本身对操作人员双手的压重感，即操作对象头部反馈到操作人员的作用力；同时，本装置可以采集操作人员的操作数据，包括在不同牵引延展量下的牵引力度等，可以与数据库中资深医师的数据进行比对，从而评估操作人员的手法质量。

考虑到仰卧前屈拔伸牵引手法所面对的软组织刚度变化情况较为多样，如果为颈椎周围的肌肉、血管、皮肤等各种软组织都单独进行模拟，则装置的结构将变得极为复杂；因此，本发明的研发人员设计了耦合的第一级刚度动态调节单元24以及第二级刚度动态调节单元25，可以让这两级刚度动态调节单元的其中一级来拟合颈椎大致的、平滑的刚度变化趋势或者为刚度的拟合提供一个基础，另一级则直接根据数据库在前者的基础上进行刚度的耦合，实现对操作对象的颈椎与颈部软组织共同表征的颈部非线性非平滑刚度变化趋势的拟合。

更具体的，本实施例提供的仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置，可以替代真实的操作对象来供操作人员进行练习或评估；在投入实际应用的阶段，可以在本实施例提供的仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置套上适配的人体皮套部件，更进一步提升仿生效果。

实施例2

本实施例可以视为在实施例1的基础上进一步改进、拓展得到的内容，具体如下：一种仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置，请参阅图1，包括头部仿生模块1以及颈部仿生模块2；

所述头部仿生模块1连接所述颈部仿生模块2；所述颈部仿生模块2中设有耦合的第一级刚度动态调节单元24以及第二级刚度动态调节单元25；

在操作人员对所述仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置进行操作时：

所述头部仿生模块1用于模拟操作对象头部反馈到操作人员的作用力，测量操作人员对所述头部仿生模块1施加的旋转角度；

所述颈部仿生模块2用于模拟操作对象颈部的牵引变化过程，监测在所述牵引变化过程中发生的牵引延展量以及操作人员对所述头部仿生模块1施加的牵引力度；

所述第一级刚度动态调节单元24以及第二级刚度动态调节单元25用于拟合操作对象的颈椎与颈部软组织共同表征的颈部非线性非平滑刚度变化趋势；

请参阅图2，所述颈部仿生模块2还包括依序连接的头颈连接结构21、力传感器22以及牵引位移部件23；

所述头颈连接结构21的另一端连接所述头部仿生模块1；所述力传感器22用于测量操作人员对所述头部仿生模块1施加的牵引力度；所述牵引位移部件23的位移受限于所述第一级刚度动态调节单元24以及第二级刚度动态调节单元25。

具体的，操作人员对所述头部仿生模块1进行牵引时，可以通过头颈连接结构21以及力传感器22带动所述牵引位移部件23，并在此过程中被所述力传感器22记录下操作人员施加的力度；而所述第一级刚度动态调节单元24以及第二级刚度动态调节单元25可以通过分别向所述牵引位移部件23施加阻力的方式来拟合操作对象的颈椎与颈部软组织共同表征的颈部非线性非平滑刚度变化趋势。

作为一种可选实施例，请参阅图3，所述颈部仿生模块2还包括安装限位架构27；所述安装限位架构27包括安装框体271、第一限位滑杆272以及第二限位滑杆273；

所述第一限位滑杆272连接所述安装框体271的上下两侧；所述第二限位滑杆273设于所述第一限位滑杆272之间，与所述第一限位滑杆272垂直，连接所述安装框体271的左右两侧；

所述头颈连接结构21安装在所述第二限位滑杆273，可移动的穿设于所述安装框体271的右侧；

所述牵引位移部件23安装在所述第二限位滑杆273；

所述第一级刚度动态调节单元24安装在所述安装框体271上下两侧以及所述第一限位滑杆272；

所述第二级刚度动态调节单元25安装在所述安装框体271的左侧以及所述第二限位滑杆273。

具体的，由于仰卧前屈拔伸牵引手法需要在病患仰卧在床的前提下实施，而本装置的使用也遵循这一特点；因此，在本实施例在描述本装置时涉及的方位用词中：装置的“上下”相当于患者的左右；装置的“内”相当于远离患者体表的一端或一侧，“外”反之；而装置的“左右”可以理解为定位患者头部与躯干的位置，仅与描述的视角有关，并非绝对意义上的限定。所述第一限位滑杆272以及第二限位滑杆273的数量可以分别为两根。

进一步的，请参阅图4，所述第一级刚度动态调节单元24包括对称设于所述安装限位架构27上下两侧的第一级弹簧组件244以及滚轴245；

所述第一级弹簧组件244安装在所述第一限位滑杆272；所述滚轴245安装在所述第一级弹簧组件244的内端，分别抵住所述牵引位移部件23的上下两侧。

具体的，所述第一级刚度动态调节单元24可以通过将所述第一级刚度动态调节单元24对所述牵引位移部件23施加的夹持力转换为限制所述牵引位移部件23向牵引方向位移的阻力。

更进一步的，所述牵引位移部件23的上下两侧为对称的连续曲面；所述牵引位移部件23的宽度自右向左逐渐变大。

具体的，在所述牵引位移部件23因操作人员的牵引动作而发生位移时，随着所述牵引位移部件23逐渐向所述头部仿生模块1所在方向的移动，由于所述牵引位移部件23的宽度自右向左逐渐变大，所述牵引位移部件23逐渐对所述第一级弹簧组件244由内向外进行挤压，改变所述第一级弹簧组件244的压缩程度，进而增加了所述第一级刚度动态调节单元24对所述牵引位移部件23的夹持力，即增大了用于限制所述牵引位移部件23向牵引方向位移的阻力；而由于所述牵引位移部件23的上下两侧为对称的连续曲面而非单纯的斜面，意味这个阻力增大的过程将是非线性的；换言之，所述第一级刚度动态调节单元24可以利用所述牵引位移部件23本身的形状，来拟合颈椎本身大致的、平滑的刚度变化趋势或者为刚度的拟合提供一个基础，所述第二级刚度动态调节单元25则根据数据库在所述第一级刚度动态调节单元24的基础上进行耦合叠加，实现对操作对象的颈椎与颈部软组织共同表征的颈部非线性非平滑刚度变化趋势的拟合。

更进一步的，请参阅图5，所述第二级刚度动态调节单元25包括电动推杆251以及第二级弹簧组件；所述第二级弹簧组件包括压板252、牵引传动板253以及连接杆254；所述压板252与所述牵引传动板253之间连接有弹簧；

所述电动推杆251安装在所述安装框体271的左侧；所述压板252与所述牵引传动板253安装在所述第二限位滑杆273；所述电动推杆251的伸缩端连接所述压板252；所述连接杆254可移动的穿设于所述压板252，所述连接杆254的一端连接所述牵引传动板253，另一端连接所述牵引位移部件23。

具体的，在操作人员向本装置实施仰卧前屈拔伸牵引手法操作过程中，所述第二级刚度动态调节单元25可以利用所述第二级弹簧组件直接向所述牵引位移部件23施加阻力，利用所述电动推杆251调节压板252与牵引传动板253的距离从而改变所述第二级弹簧组件的压缩程度，实时地与所述第一级刚度动态调节单元24进行耦合叠加，实现对操作对象的颈椎与颈部软组织共同表征的颈部非线性非平滑刚度变化趋势的拟合。

更进一步的，所述颈部仿生模块2还包括第一直线位移传感器26；所述第一直线位移传感器26与所述牵引传动板253传动连接，用于测量所述牵引位移部件23的位移情况，以所述第一直线位移传感器26的测量结果作为所述牵引延展量。

具体的，所述第一直线位移传感器26可以穿设于所述安装框体271的左侧；所述牵引传动板253可以设有用于与所述第一直线位移传感器26传动连接的突出部。

实施例3

本实施例可以视为在实施例1的基础上进一步改进、拓展得到的内容，具体差别如下：

所述第二级刚度动态调节单元25还包括第二直线位移传感器255；所述第二直线位移传感器255与所述压板252传动连接，用于测量所述压板252与所述牵引传动板253之间的距离。

具体的，所述第二直线位移传感器255可以穿设于所述安装框体271的左侧；所述压板252可以设有用于与所述第二直线位移传感器255传动连接的突出部。通过增设所述第二直线位移传感器255，可以在使用过程中，通过实时了解所述压板252与所述牵引传动板253之间的距离，即所述第二级弹簧组件的压缩程度，更加精准地把控所述第二级刚度动态调节单元25在所述第一级刚度动态调节单元24基础上展开的刚度耦合过程。

作为一种优选实施例，所述第一级刚度动态调节单元24还包括对称设于所述安装限位架构27上下两侧的第一级刚度调节电机241、齿轮组件242以及弹簧间距调节组件243；

所述第一级刚度调节电机241、齿轮组件242以及弹簧间距调节组件243安装在所述安装框体271；

所述第一级刚度调节电机241的输出经过所述齿轮组件242向所述弹簧间距调节组件243传递，从所述第一级弹簧组件244的外侧改变所述第一级弹簧组件244内的弹簧压缩程度。

具体的，通过所述第一级刚度调节电机241、齿轮组件242以及弹簧间距调节组件243从所述第一级弹簧组件244的外侧改变所述第一级弹簧组件244内的弹簧压缩程度，可以在操作人员对所述仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置进行操作前，调整所述第一级刚度动态调节单元24提供的刚度拟合基础，提升所述第一级刚度动态调节单元24对各种颈椎病症型与病症发展阶段的刚度数据的适应能力。

更进一步的，所述牵引位移部件23的右端设有用于限制所述牵引位移部件23与滚轴245相对位置的限位结构；

在操作人员对所述仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置进行操作前：

所述第二级刚度动态调节单元25用于通过所述电动推杆251，调节所述压板252与所述牵引传动板253之间的距离，模拟不同操作对象的颈椎初始长度；

所述第一级刚度动态调节单元24用于根据所述第二级刚度动态调节单元25对颈椎初始长度的模拟结果，通过所述第一级刚度调节电机241、齿轮组件242以及弹簧间距调节组件243改变所述第一级弹簧组件244内的弹簧压缩程度，进行刚度补偿，与所述第二级刚度动态调节单元25拟合操作对象的颈椎与颈部软组织共同表征的初始刚度。

具体的，在对相关数据库的构建过程中，本发明的研发人员发现，同一种颈椎病症、在同一个病症发展阶段下的不同颈部长度的病患在施加手法时颈部的力学特征数据或者说颈部的刚度变化趋势也有不同，并且这种差别在经过统计学方面的分析后表现出了与颈部长度的相关性。因此，本装置以实施仰卧前屈拔伸牵引手法前所述压板252与所述牵引传动板253之间的初始距离作为对操作对象颈部长度的模拟；但由于对所述压板252与所述牵引传动板253之间的距离调节会引起整体刚度的改变，例如：对于脖子比较短的模拟对象，所述压板252与所述牵引传动板253之间的初始距离会比较小，所述第二级刚度动态调节单元25所拟合的初始刚度将比较大，因此可以通过相应所述第一级刚度调节电机241调松所述第一级弹簧组件244内的弹簧压缩程度，让所述第一级刚度动态调节单元24为所述第二级刚度动态调节单元25进行一个刚度补偿。另外，在所述牵引位移部件23的右端增设用于限制所述牵引位移部件23与滚轴245相对位置的限位结构，也可以避免在初始化操作对象颈部长度的过程中因所述第二级弹簧组件的压缩程度过大(即颈部长度较短)而使得所述牵引位移部件23从右端与所述滚轴245脱离的情况。

通过以上改进，本装置不仅能够以颈椎病症型以及病症发展阶段作为维度对病患的情况进行模拟，还能增加病患的颈椎初始长度(即施加手法前颈部的长度)作为模拟的维度，使得相关数据库的精细度与覆盖面以及装置模拟的逼真程度都能得到进一步的提升，让本装置能够更好地帮助实习医师应对不同的病患情况。

作为一种可选实施例，所述牵引位移部件23的左端也可以设有用于限制所述牵引位移部件23与滚轴245相对位置的限位结构，可以避免在操作人员对本装置实施仰卧前屈拔伸牵引手法时将所述牵引位移部件23从左端与所述滚轴245脱离的情况。

实施例4

本实施例可以视为在前述实施例的基础上进一步改进、拓展得到的内容，具体差别如下：

所述头部仿生模块1包括俯仰基座、俯仰电机、俯仰从动框架、第一角位移传感器以及旋转基座；其中，所述俯仰基座连接所述头颈连接结构；所述俯仰电机以及所述俯仰从动框架安装在所述基座；所述俯仰电机的输出轴与所述俯仰从动框架的安装端传动连接；所述第一角位移传感器以及旋转基座同轴连接，所述第一角位移传感器以及旋转基座分别设于所述俯仰从动框架的从动端的左右两侧；

在操作人员对所述仰卧前屈拔伸牵引手法的操作模拟装置进行操作时：所述第一角位移传感器用于测量所述旋转基座的旋转角度，作为操作人员对所述头部仿生模块1施加的旋转角度。

具体的，由于仰卧前屈拔伸牵引手法在实施过程中需要操作人员将操作对象的头部抬起一定的角度才开始进行牵引，所述俯仰电机的输出可以用于模拟操作对象头部本身对操作人员双手的压重感，进一步提升仿生的逼真程度。

一般而言，仰卧前屈拔伸牵引手法在操作过程中是不需要扭动病患的头部的，如果所述第一角位移传感器检测到操作人员在对本装置实施仰卧前屈拔伸牵引手法过程中施加了的旋转角度，则证明改操作人员的手法实施过程可能需要注意对患者头部的把控方式，手法质量有待进一步的提升。

作为一种优选实施例，所述头部仿生模块1还包括设于所述俯仰从动框架的从动端左侧的旋转阻尼部件；

所述旋转阻尼部件与所述第一角位移传感器以及旋转基座同轴连接，通过一对中心对称的弹簧分别连接所述俯仰从动框架上下两侧。

具体的，人在仰卧的情况下，头部颈部在外力施加的转动过程中会有一定的抗性；通过以上改进，能进一步提升仿生的逼真程度。

更进一步的，所述头部仿生模块1还包括设于所述旋转基座的小幅度俯仰组件；

所述小幅度俯仰组件用于模拟操作对象头部到达自主俯仰动作极限位置后的小幅度被动俯仰操作。

具体的，操作人员将操作对象的头部抬起，可以分成两个阶段，第一阶段是相当于操作对象自主进行俯仰动作的过程，类似人在直立情况下自行低头到一个极限位置，到了这个极限位置之后就无法自主再继续低头了；第二个阶段是在第一阶段的基础上，通过外力进一步被动的使头部再过去一点点。本装置通过以上改进来模拟第二阶段的操作，能进一步提升仿生的逼真程度。

以上所述，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应当以权利要求的保护范围为准。