骨机械性能测量方法技术

本发明专利技术提供了一种骨机械性能测量方法，包括如下步骤：提供测量设备，测量设备包括采样模块、辅助模块和驱动机构；通过采样模块采集所测骨骼的应力应变数据；使用采集模块所测骨骼，同时辅助模块测已知杨氏模量的辅助块，得到复合应力应变数据；再将绘制成应力应变曲线，并拟合得到杨氏模量。本发明专利技术通过骨骼测量步骤，采样模块可以采集所测骨骼的应力应变数据；而通过复合测量步骤，辅助模块与采样模块可以同步采集所测骨骼与已知杨氏模量的辅助块一组应力应变数据，而得到复合应力应变数据；再将上述各组应力应变数据绘制成相应的应力应变曲线，再根据两组应力应变曲线以及辅助块的已知杨氏模量拟合得到骨的杨氏模量，测量准确。

【技术实现步骤摘要】
骨机械性能测量方法
本专利技术属于医疗
，更具体地说，是涉及一种骨机械性能测量方法。
技术介绍
骨骼是人体结构的重要组成部分，骨的质量指的是能够抵抗骨折的能力。对于骨折风险的测定，骨密度是一个非常重要参数。但研究表明，骨密度并不能可靠有效地预测骨折的风险。临床实践表明，骨骼密度测试漏筛了大量高风险骨折病例。骨由矿物和有机物构成，对骨的测量分为三方面：骨的密度，骨的结构和骨的机械性能(Chavassieux,Seemanetal.2007)。其中骨的密度和骨的结构一般分别由双能X射线吸收设备(DEXA)和CT测定。骨密度和骨结构并不能全面反映骨的质量，而骨的机械性能可以提供更全面的重要信息。在骨的机械性能参数中，骨杨氏模量是最常用和最能反应骨折风险的一个参数。因此，如何能够准确的在人体内测量骨杨氏模量成为问题的关键。当前设备测量骨骼杨氏模量，一般是通过设置参考探针抵压在骨骼上，再将测量探针抵顶骨骼，通过位移传感器和力传感器测量探针插入骨骼深度与压力，以据此得到骨应力应变数据，并计算出骨骼的杨氏模量。然而这种方式难以准确得到骨应力应变数据，导致测量不准确；并且难以通过测得的应力应变数据准确计算出骨骼的杨氏模量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种骨机械性能测量方法，以解决现有技术中存在的难以准确测量出骨骼杨氏模量的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种骨机械性能测量方法，包括如下步骤：预备：提供测量设备，所述测量设备包括采样模块、辅助模块和驱动机构，所述采样模块包括测量探针、用于测量所述测量探针移动距离的位移传感器和用于测量所述测量探针受到阻力的第一力传感器；所述辅助模块包括与所述测量探针同步移动的辅助探针和用于测量所述辅助探针受到阻力的第二力传感器；骨骼测量：所述驱动机构驱动所述测量探针插入骨骼，并通过所述位移传感器和所述第一力传感器采集一组所测骨骼的应力应变数据；复合测量：复位所述测量探针，再使所述驱动机构驱动所述测量探针插入所述骨骼，同时所述辅助探针插入已知杨氏模量的辅助块，通过所述第一力传感器与所述第二力传感器所采集数据之和与所述位移传感器采集的数据组成一组应力应变数据；计算：将所述骨骼测量步骤中的应力应变数据绘制成相应的骨应力应变曲线，将所述复合测量步骤中的应力应变数据绘制成相应的复合应力应变曲线，并根据所述骨应力应变曲线与对应的所述复合应力应变曲线及所述辅助块的杨氏模量拟合得到杨氏模量。进一步地，还包括重复测量步骤：将所述测量探针移动至所述骨骼的另一位置，重复所述骨骼测量步骤与所述复合测量步骤到指定的次数；所述计算步骤中还包括：将各位置测量的所述应力应变数据绘制成相应的应力应变曲线，并拟合得到相应的杨氏模量，再将得到的杨氏模量取均值得到所测骨骼的杨氏模量。进一步地，所述预备步骤之后于所述骨骼测量步骤之前还包括准备步骤：提供移动架；所述移动架包括绕X轴旋转的旋转机构和沿Y轴移动的平移机构；所述骨机械性能测量方法还包括水平测量步骤：所述旋转机构将所述测量探针置于水平状态，所述平移机构推动所述测量设备平移，使所述测量探针水平进入人体，然后进行所述骨骼测量步骤；当所述测量设备水平对骨骼一个位置进行所述骨骼测量步骤与所述复合测量步骤测量一次后，所述平移机构推动所述测量设备平移使所述测量探针水平移出人体。进一步地，所述移动架还包括环形导轨底座；所述重复测量步骤还包括：当所述测量探针水平移出人体后，使所述测量设备沿所述环形导轨底座移动，并使所述测量探针水平对准所述骨骼另一位置；然后进行所述水平测量步骤，直至完成环向各指定点的水平测量。进一步地，所述移动架还包括沿Z轴移动的升降机构；所述骨机械性能测量方法还包括竖直测量步骤：所述旋转机构将所述测量探针置于竖直状态，所述升降机构推动所述测量设备升降，使所述测量探针竖直进入人体，然后进行所述骨骼测量步骤；当所述测量设备竖直对骨骼一个位置进行所述骨骼测量步骤与所述复合测量步骤测量一次后，所述升降机构推动所述测量设备平移使所述测量探针竖直移出人体。进一步地，所述重复测量步骤还包括：当所述测量探针水平移出人体后，所述升降机构使所述测量设备沿Z轴移动，并使所述测量探针水平对准所述骨骼另一位置；然后进行所述水平测量步骤，直至完成不同高度各指定点的水平测量。进一步地，所述重复测量步骤还包括：当所述测量探针竖直移出人体后，所述平移机构使所述测量设备沿X轴移动，并使所述测量探针竖直对准所述骨骼另一位置；然后进行所述竖直测量步骤，直至完成同一水平方向各指定点的竖直测量。进一步地，所述移动架还包括环形导轨底座；所述重复测量步骤还包括：当所述测量探针竖直移出人体后，使所述测量设备沿所述环形导轨底座移动，并使所述测量探针竖直对准所述骨骼另一位置；然后进行所述竖直测量步骤，直至完成环向各指定点的竖直测量。进一步地，所述计算步骤采用电脑或服务器进行。进一步地，所述驱动机构为音圈电机。本专利技术提供的骨机械性能测量方法的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术通过骨骼测量步骤，采样模块可以采集所测骨骼的应力应变数据；而通过复合测量步骤，辅助模块与采样模块可以同步采集所测骨骼与已知杨氏模量的辅助块一组应力应变数据，而得到复合应力应变数据；再将上述各组应力应变数据绘制成相应的应力应变曲线，再根据两组应力应变曲线以及辅助块的已知杨氏模量拟合得到骨的杨氏模量，测量准确。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的骨机械性能测量方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的骨机械性能测量方法的原理框图；图3为本专利技术实施例提供的骨机械性能测量方法的测量过程示意框图；图4为本专利技术实施例提供的测量设备的结构示意图；图5为图1的测量设备的剖视结构示意图；图6为图5中部分结构的放大图；图7为图1的测量设备的部分结构示意图；图8为图7中采样模块的部分结构的分解示意图一；图9为图7中采样模块的部分结构的分解示意图二；图10为图9中参考探针的放大结构示意图。其中，图中各附图主要标记：1-测量设备；10-机壳；11-外壳；12-前壳；121-凸嘴；13-后盖；131-过线孔；14-安装托；20-采样模块；21-参考探针；210-贯穿孔；211-连接座；22-测量探针；23-位移传感器；231-固定板；24-第一力传感器；25-支架；251-安装座；252-连接板；26-固定杆；261-定位板；262-第二定位孔；27-磁性轴；271-第一定位孔；272-连轴；28-接口块；281-通孔；29-连接杆；291-大头段；2911-第三定位孔；292-小头段；30-辅助模块；31-辅助探针；311-支撑座；32-第二力传感器；33-支撑件；34-支座；341-装料槽；342-料槽托；343-磁块；40-驱动机构；90-辅助块；60-移动架；61-旋转机构；62-平移机构；63-升降机构；64-环形导轨底座；70-电脑。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.骨机械性能测量方法，其特征在于：包括如下步骤：预备：提供测量设备，所述测量设备包括采样模块、辅助模块和驱动机构，所述采样模块包括测量探针、用于测量所述测量探针移动距离的位移传感器和用于测量所述测量探针受到阻力的第一力传感器；所述辅助模块包括与所述测量探针同步移动的辅助探针和用于测量所述辅助探针受到阻力的第二力传感器；骨骼测量：所述驱动机构驱动所述测量探针插入骨骼，并通过所述位移传感器和所述第一力传感器采集一组所测骨骼的应力应变数据；复合测量：复位所述测量探针，再使所述驱动机构驱动所述测量探针插入所述骨骼，同时所述辅助探针插入已知杨氏模量的辅助块，通过所述第一力传感器与所述第二力传感器所采集数据之和与所述位移传感器采集的数据组成一组应力应变数据；计算：将所述骨骼测量步骤中的应力应变数据绘制成相应的骨应力应变曲线，将所述复合测量步骤中的应力应变数据绘制成相应的复合应力应变曲线，并根据所述骨应力应变曲线与对应的所述复合应力应变曲线及所述辅助块的杨氏模量拟合得到杨氏模量。

【技术特征摘要】
1.骨机械性能测量方法，其特征在于：包括如下步骤：预备：提供测量设备，所述测量设备包括采样模块、辅助模块和驱动机构，所述采样模块包括测量探针、用于测量所述测量探针移动距离的位移传感器和用于测量所述测量探针受到阻力的第一力传感器；所述辅助模块包括与所述测量探针同步移动的辅助探针和用于测量所述辅助探针受到阻力的第二力传感器；骨骼测量：所述驱动机构驱动所述测量探针插入骨骼，并通过所述位移传感器和所述第一力传感器采集一组所测骨骼的应力应变数据；复合测量：复位所述测量探针，再使所述驱动机构驱动所述测量探针插入所述骨骼，同时所述辅助探针插入已知杨氏模量的辅助块，通过所述第一力传感器与所述第二力传感器所采集数据之和与所述位移传感器采集的数据组成一组应力应变数据；计算：将所述骨骼测量步骤中的应力应变数据绘制成相应的骨应力应变曲线，将所述复合测量步骤中的应力应变数据绘制成相应的复合应力应变曲线，并根据所述骨应力应变曲线与对应的所述复合应力应变曲线及所述辅助块的杨氏模量拟合得到杨氏模量。2.如权利要求1所述的骨机械性能测量方法，其特征在于：还包括重复测量步骤：将所述测量探针移动至所述骨骼的另一位置，重复所述骨骼测量步骤与所述复合测量步骤到指定的次数；所述计算步骤中还包括：将各位置测量的所述应力应变数据绘制成相应的应力应变曲线，并拟合得到相应的杨氏模量，再将得到的杨氏模量取均值得到所测骨骼的杨氏模量。3.如权利要求2所述的骨机械性能测量方法，其特征在于：所述预备步骤之后于所述骨骼测量步骤之前还包括准备步骤：提供移动架；所述移动架包括绕X轴旋转的旋转机构和沿Y轴移动的平移机构；所述骨机械性能测量方法还包括水平测量步骤：所述旋转机构将所述测量探针置于水平状态，所述平移机构推动所述测量设备平移，使所述测量探针水平进入人体，然后进行所述骨骼测量步骤；当所述测量设备水平对骨骼一个位置进行所述骨骼测量步骤与所述复合测量步骤测量一次后，所述平移机构推动所述测量设备平移使所述测...

【专利技术属性】
技术研发人员：金安迪，李滔，静世超，马建廷，邱昭鹏，罗恩豪，赵启，
申请(专利权)人：中孚医疗深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44