具有传感器的整形外科用植入物制造技术

本发明专利技术涉及用于固定骨的整形外科用植入物，如骨板，其中该植入物具有至少一个微芯片和至少一个与该微芯片连接的传感器。该传感器被构造成接收来自植入物的一部分或病人组织的物理刺激，如温度、压力和形变。该传感器收到的信息由微芯片收集并发送到病人体外的接受设备，如个人计算机上。该信息可以使医生诊断出该植入物的使用寿命，该骨板的载荷以及与整形外科植入物有关的可能并发症，如感染、骨折不愈合和疲劳。该植入物也可具有一个或多个位于其表面上的电极，该电极发出电流以刺激折断或折裂的骨愈合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及整形外科所用的植入物，如骨板，以用于修复折裂的骨或用于其它的整形外科情况。具体地，本专利技术涉及一种具有传感器和/或微芯片的整形外科用植入物，该传感器和/或微芯片用于测量与植入物和/或周围组织有关的数据并将其传送给医生和/或病人。
技术介绍
采用骨板来修复断骨在整形外科领域已运用多年并且在本
已是众所周知的技术。授予Weaver等人的美国专利6,623,486中示出和描述了这种骨板的一个例子，该专利在此引为参考。这种骨板在大多数情况下起到了良好的作用，并且骨折愈合效果比不使用骨板时好。然而，在某些情况下，不恰当的安装、植入物失效、感染或其它诸如病人对规定的手术后治疗不配合等情况都可能会对骨裂的愈合产生不利影响，并且可能增加对病人健康的威胁。目前健康护理专家采用非侵入的方法，如X射线来检查骨折愈合进展并且评价被植入的骨板的情况。但是，依靠X射线不足以作出准确的诊断，它们价格较高，而且重复的X射线会损坏病人和健康护理人员的健康。在某些情况下，直至骨板失效都可能未在临床上检测到骨折不愈合。而且，X射线也不足以用于对软组织或植入物上的应力作出诊断。在某些情况下，为了采取适当的补救措施，需要侵入式操作以尽早诊断植入物故障或感染。因此，需要一种整形外科用植入物，不需要X射线或侵入式操作，该植入物就可向医生和病人提供有关植入物状况、骨折愈合进展、周围组织状况的准确和正确信息。
技术实现思路
本专利技术包括用于固定骨的整形外科用植入物，例如骨板、髓内钉等，该植入物具有一个或多个微芯片(例如，集成电路)和多种用于收集与植入物和其周围情况有关的信息的传感器。所提供的植入物包括构造成与病人的组织接触的本体部、一个或多个微芯片和多个置于该植入物本体上且与所述微芯片连接的传感器，其中至少一个传感器构造成接收来自该植入物的一部分或病人组织的物理刺激。该微芯片还可以包括数据记录装置和例如电池的电源。所述植入物可以是骨板、骨钉、髓内钉、脊柱固定元件(椎弓根螺钉、椎弓根钩、固定板、固定杆等)、椎间植入物(人工椎间盘或融合隔离件)、牵引器、外部固定系统或其它整形外科用植入物。该植入物可具有涂层，该涂层可以包括聚合物或多孔金属，可用作药物活性试剂或其它治疗物质的载体或底物。该植入物还可包括用于贮存治疗性试剂的腔室，该治疗性试剂如抗生素、生长因子、化疗试剂等。该治疗性试剂可响应微芯片所接收的信号而释放。所述植入物上的一个或多个传感器可以构造成适于接收该植入物的至少一部分的形变。该传感器可构造成适于接收施加在该植入物的至少一部分上的压力，和/或接收该植入物的至少一部分上的温度。该传感器也可构造成捕获病人组织周围的数字图像(影像和/或图像)。该传感器也可构造成适于发出刺激骨生长的电流。所述病人组织可包括折裂的第一骨部分和第二骨部分，所述植入物还可包括构造成向该第一骨和第二骨的末端施加微动而促进该折裂部分融合的元件。所述植入物还可包括用于对施加到该植入物上的加载周期进行计数的计数器。在另一个实施例中，用于固定骨的植入物包括多个用于容纳固定件的孔；板载(onboard)微芯片，该微芯片包括数据记录装置、信号调节器、多路转接器(multiplexer)和发送器；和多个与所述微芯片连接且设置在该植入物的多个位置上的传感器，其中所述传感器构造成接收该植入物的一部分上的至少一个物理刺激。所述传感器的一个可以选自下列的至少一个压力变换器、热偶、变形测量器和周期计数器。在另一实施方案中，本专利技术涉及修复断骨的方法，该方法包括提供具有微芯片的骨固定植入物，将多个传感器设置在所述植入物上，将所述多个传感器与所述微芯片连接，用多个固定件将该植入物固定到所述断骨的第一和第二部分上，将所述传感器的数据提供给所述微芯片，和将所述微芯片的数据发送给外部接收设备。在另一实施方案中，提供了监测系统，其包括植入物，其具有至少一个传感器且构造成可至少部分地插入到病人体内；与该植入物和传感器连接的微芯片，其构造成接收来自所述传感器的至少第一信号；与所述微芯片连接以发送代表所述第一个信号的第二信号的发送器；位于病人体外的接收器，其构造成接收所述发送的第二信号；与所述接收器连接的显示设备，其构造成向使用者提供代表所述第二信号的声音或可视信息。该显示设备还可构造成连续地记录所述发送的第二信号。所述植入物可以具有涂层。这种涂层可包括聚合物或多孔金属，如镁，其可以作为药学活性试剂或合成试剂的载体或底物。附图说明为便于理解和阐述本专利技术，附图中公开了例举的和优选的特征和实施方案，然而可以理解，本专利技术并不仅限于所示的这些具体的设置和装置。其中，多幅图中相同的标号表示类似的部件，且其中图1是本专利技术的骨板的第一实施方案的立体图；图2是与骨结合的本专利技术的骨板的第二实施方案的侧视图；图3是本专利技术的骨板的实施方案的底面立体图；图4是多种微芯片元件的实施方案的方框图；图5是与骨结合的本专利技术的骨板的横截面图；图6是本专利技术的优选实施方案的髓内钉的立体图；图7是本专利技术的另一优选实施方案的椎弓根螺钉的立体图；图8是本专利技术的又一优选实施方案的椎弓根钩的立体图；图9是本专利技术的又一优选实施方案的椎骨间植入物的侧视图； 图10是本专利技术的一优选实施方案的上颌面牵引器的立体图；图11是本专利技术的一优选实施方案的外部骨固定系统的侧视图。优选实施方案的详细描述现参见图1-2，图中示出了本专利技术第一优选实施方案的骨板10。图1所示的骨板10包括上表面15和下表面20，该下表面20被构造成与骨接触。该骨板还可以具有多个孔30，该孔30被构造成适于容纳将该骨板固定到骨上的固定件，如螺钉。一个或多个微芯片40可以位于该骨板的上表面15、下表面20、骨板侧壁上，或者如图示的实施方案置于该骨板上的腔室45中，以记录由多个传感器50收集的信息。这些传感器可以置于该骨板的上部、下部或侧面的任何位置，或者可以围绕该骨板上的孔或位于该孔中。该传感器可以位于该骨板的表面，或嵌入其中。小盖子60可提供来隐藏和保护该骨板中的微芯片40。该盖子60可以密封该微芯片以避免其暴露在该骨板所处的环境中。或者，微芯片40可以不被覆盖而完全地露出在外。虽然参考具有图1所示结构的骨板，可以注意到，可以将一个或多个微芯片40和传感器50与本领域公知的任何适当固定装置，如髓内钉、用于外部或内部固定的螺钉、脊柱固定元件(椎弓根螺钉、钩、固定杆等)、椎骨间植入物(人工椎间盘和隔离件)、用于加长骨和矫正变形的牵引器等联合使用。而且，应当强调，对于单个固定装置可以使用多个微芯片40和/或多个传感器50以监测该固定装置的不同区段或监测所述骨板上设置的不同类型传感器(例如形变、压力、温度、周期计数)。进一步地，位于一个植入物10中的微芯片40可以向其它植入物输送数据和从其它植入物接收数据。例如，位于一骨折位置的骨板10可以向位于同一块骨或不同骨中的不同骨折位置的另一骨板10传送数据。类似地，在一位置上的椎弓根螺钉可以接收来自其它椎弓根螺钉、钩或固定杆上的数据。本专利技术的植入物也可以用于潜在的病理学骨折位置，此时，有关植入物上形变增加的信息会显示受影响骨正在变弱。类似地，这些植入物也可应用于已进行过骨切开术或切除术的位置以监测骨强度。此外，所述骨板10上的孔30是螺纹的，以接本文档来自技高网...

【技术保护点】
植入物，其包括：　　　　构造成与病人组织接触的本体部；　　　　微芯片；和　　　　多个设置在所述植入物的所述本体部上且与所述微芯片连接的传感器；其中，至少一个传感器被构造成从所述植入物的一部分或病人组织上接收物理刺激。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：查德莫根，哈利T霍尔四世，詹姆士M格林，杰弗里弗莱瑟纳，查尔斯E盖尔兹，
申请(专利权)人：芯赛斯公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]