一种评估肢体中骨折长骨的愈合状态的方法，该方法包括以下步骤：对肢体施加已知力；使用附接在肢体的任一侧上的振动传感器来产生输出信号，该输出信号响应于来自振动传感器的输出信号的已知力而生成；根据输出信号，生成以下各项的频域波形：a)振动传感器输出信号之间的相位差，b)振动传感器输出信号的相干性，和c)振动传感器输出信号的交叉谱；根据对应于交叉谱波形中的峰值的频率处的相位差波形中的相位差来识别振动传感器的同相响应和异相响应；根据相干性波形的幅度来验证相干模式；以及生成骨愈合数据，包括使用相干性波形的幅度和相位差作为加权函数，计算表示骨愈合状态的愈合指数值。的愈合指数值。的愈合指数值。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于评估骨折长骨的愈合状态的方法和系统
[0001]本专利技术总体上涉及一种用于评估骨折长骨的愈合状态的方法和系统。本专利技术适用于已经对长骨施加内固定以帮助愈合的应用，并且结合该示例性但非限制性应用来描述本专利技术将是方便的。
技术介绍
[0002]“长骨”，即长度大于宽度的骨骼，包括股骨(人体中最长的骨骼)以及相对较小的骨，诸如手指中的那些骨骼。长骨的功能是支撑身体的重量以及促进运动。长骨大部分位于骨架中，并且包括下肢中的骨骼(胫骨、腓骨、股骨、跖骨和指骨)和上肢中的骨骼(腘骨、桡骨、尺骨、掌骨和指骨)。
[0003]内固定是骨折长骨的常见疗法，用以校正对齐、提供机械稳定性、允许承重并且在骨骼愈合时尽早使用肢体。与石膏和夹板所允许的相比，内固定允许患者更早回到正常功能，并且减少骨的不连接和连接不正的事件。图1示出为长骨14提供内固定的安装的板10和相关联的螺钉(诸如标记为12的螺钉)的示例。类似地，图2示出了髓内杆的示例，髓内杆也称为髓内钉(IM钉)，包括被强迫进入骨的髓腔中的金属杆16和相关联的螺钉18。
[0004]治疗的重要部分是精确地确定固定骨折长骨的愈合进程和连接性。由于正常愈合的合成代谢阶段和分解代谢阶段之间的微妙平衡，骨折骨的愈合过程复杂且延迟连接、连接不正和不连接是常见的情况。在让患者回到以前的功能之前，通常通过X射线或CT扫描的图像的临床解释来评估愈合程度。众所周知，这些射线照相术具有主观性和不确定性。
[0005]愈合状态与骨折长骨的增大的刚度之间的关系已得到广泛认可。多种测量技术可用于测量内固定骨折骨的刚度，包括超声、直接静态测量和振动测量。不幸的是，这些已知技术都存在重大误差并且不适合临床使用。
[0006]因此，仍然需要提供一种用于评估内固定骨折长骨的愈合状态的方法和系统，该方法和系统改善和/或克服用于评估这种骨的愈合状态的已知方法和系统的缺点。
技术实现思路
[0007]考虑到这一点，本专利技术的一个方面提供了一种评估肢体中骨折长骨的愈合状态的方法，该方法包括以下步骤：对肢体施加已知力；使用附接在肢体的任一侧上的振动传感器来产生输出信号，所述输出信号响应于来自所述振动传感器的输出信号的已知力而生成；根据输出信号，生成振动传感器输出信号之间的相位差的频域波形、振动传感器输出信号的相干性的频域波形以及振动传感器输出信号的交叉谱的频域波形；根据对应于交叉谱波形中的峰值的频率处的相位差波形中的相位差来识别振动传感器的同相响应和异相响应；根据相干性波形的幅度来验证相干模式；以及生成骨愈合数据，包括使用相干性波形的幅度和相位差作为加权函数，计算表示骨愈合状态的愈合指数值。
[0008]在包括这些步骤的方法中，可以通过振动分析测量骨刚度来分析骨折长骨的愈合状态。上述步骤能够分离横向和扭转频率响应以从与肢体对冲击的频率响应隔离开，从而
与分析其它响应模式相比能够更好地评估愈合或骨连接的状态。
[0009]在一个或多个实施例中，生成骨愈合数据的步骤进一步包括生成指示愈合状态随时间进展的愈合指数值的随时间的第一数据集。
[0010]在一个或多个实施例中，生成骨愈合数据的步骤进一步包括：生成交叉谱幅度的随时间的第二数据集；以及生成第一数据集的时间导数的第三数据集。
[0011]在一个或多个实施例中，该方法进一步包括显示骨愈合数据的视觉表示以供临床医生解释的步骤。
[0012]在一个或多个实施例中，对骨折长骨施加内固定。
[0013]振动传感器可以围绕肢体相互径向间隔130度到240度，以及甚至更优选150度到210度。
[0014]在一个或多个实施例中，向肢体施加冲击的步骤包括：使质量块(mass)围绕肢体径向行进并且撞击被固定到肢体的撞击点。
[0015]本专利技术的另一形态提供了一种用于评估肢体中骨折长骨的愈合状态的系统，包括：施力机构，该施力机构用于向肢体施加已知力；感测装置，该感测装置用于在肢体的任一侧上附接振动传感器，以产生响应于已知力而生成的输出信号；以及信号分析布置，该信号分析布置用于根据输出信号生成振动传感器输出信号之间的相位差的频域波形、振动传感器输出信号的相干性的频域波形以及振动传感器输出信号的交叉谱的频域波形；根据对应于交叉谱波形中的峰值的频率处的相位差波形中的相位差来识别振动传感器的同相响应和异相响应；根据相干性波形的幅度来验证相干模式；以及生成骨愈合数据，包括使用相干性波形的幅度和相位差作为加权函数，计算表示骨愈合状态的愈合指数值。
[0016]在一个或多个实施例中，信号分析布置被进一步配置为使得生成骨愈合数据进一步包括生成指示愈合状态随时间进展的愈合指数值的随时间的第一数据集。
[0017]在一个或多个实施例中，信号分析布置被进一步配置为使得生成骨愈合数据进一步包括生成交叉谱幅度的随时间的第二数据集；以及生成第一数据集的时间导数的第三数据集。
[0018]在一个或多个实施例中，该系统进一步包括显示器，该显示器用于呈现骨愈合数据的视觉表示以供临床医生解释。
[0019]本专利技术的另一方面提供了一种用于上述系统的施力机构，包括：质量块；固定在肢体上的撞击点；以及使质量块围绕肢体径向行进并且撞击该撞击点的装置。
[0020]本专利技术的又一方面提供一种用于上述系统的集成的施力机构和感测装置，包括布置，该布置用于安装到肢体并且集成(i)壳体中的施力机构以及(ii)用于将振动传感器安装在肢体的任一侧上的结构。
[0021]现在将参考附图更详细地描述本专利技术。应当理解，附图的特殊性并不取代本专利技术的前述描述的一般性。
附图说明
[0022]图1是已用第一板和螺钉固定布置内固定的长骨的两个视图的绘示；
[0023]图2是已用髓内钉固定布置内固定的长骨的两个视图的绘示。
[0024]图3是肢体的示意图，该肢体周围附接有将施力机构和振动感测装置集成的布置，
该施力机构和振动感测装置形成用于评估肢体中内固定骨折长骨的愈合状态的系统的一个实施例的一部分；
[0025]图4是形成图3所绘示的集成布置的一部分的振动感测装置的示意图；
[0026]图5是形成图4所示振动感测装置的一部分的振动传感器对输入扭转负载的响应的图解表示；
[0027]图65和图7分别是形成图3所示的集成布置的一部分的施力机构的端视图和等距视图；
[0028]图8是用于评估肢体中内固定骨折长骨的愈合状态的系统的一个实施例，其中在图3所示的集成布置中提供信号/数据处理和信息显示能力；
[0029]图9是用于评估肢体中内固定骨折长骨的愈合状态的系统的另一个实施例，其中数据/信号处理和信息显示器与图3所示的集成布置分开提供；
[0030]图10是从形成振动感测机构的一部分的振动传感器的响应中导出的频域波形的图解表示，所述频域波形表示振动传感器输出之间的相位差、振动传感器输出的相干性和振动传感器输出的交叉谱；以及
[0031]图11是根据图10本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种评估肢体中的骨折长骨的愈合状态的方法，所述方法包括以下步骤：对所述肢体施加已知力；使用附接在所述肢体的任一侧上的振动传感器来产生输出信号，所述输出信号响应于来自所述振动传感器的输出信号的已知力而被生成；根据所述输出信号，生成以下各项的频域波形：a)振动传感器输出信号之间的相位差，b)所述振动传感器输出信号的相干性，以及c)所述振动传感器输出信号的交叉谱；根据对应于所述交叉谱波形中的峰值的频率处的相位差波形中的相位差来识别所述振动传感器的同相响应和异相响应；根据所述相干性波形的幅度来验证相干模式；以及生成骨愈合数据，包括：使用所述相干性波形的幅度和所述相位差作为加权函数，计算表示所述骨愈合状态的愈合指数值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生成骨愈合数据的步骤进一步包括：生成指示所述愈合状态随时间进展的愈合指数值的随时间的第一数据集。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述生成骨愈合数据的步骤进一步包括：生成所述交叉谱幅度的随时间的第二数据集；以及生成所述第一数据集的时间导数的第三数据集。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：显示所述骨愈合数据的视觉表示以供临床医生解释。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，对所述骨折长骨施加内固定。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述振动传感器围绕所述肢体相互径向间隔130度至240度。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述振动传感器围绕肢体相互径向间隔150度至210度。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，向肢体施加已知力的步骤包括：使质量块围绕肢体径向行进并且撞击被固定到所述肢体的撞击点。9.一种用于评估肢体中的骨折长骨的愈合状态的系统，包括：施力机构，所述施力机构用于向所述肢体施加已知力；感测装置，所述感测装置用于在所述肢体的任一侧上附接振动传感器，以产生响应于所述已知力而生成的输出信号；以及信号分析布置，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯，
申请(专利权)人：阿尔弗雷德健康，
类型：发明
国别省市：
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