本发明专利技术公开了一种膝关节假体微动检测装置，属于微动检测领域，提供了一种体外可调式膝关节假体的微动检测装置，来检测不同屈曲位下假体
【技术实现步骤摘要】
一种膝关节假体微动检测装置
[0001]本专利技术涉及微动检测领域，具体涉及一种膝关节假体微动检测装置。
技术介绍
[0002]人体膝关节具有复杂的运动方式，包括三种旋转（内/外旋、屈曲/伸直和内/外翻）和三种位移（前后移位、内外侧移位和上下移位），这六种运动方式是相互联系的。日常生活中膝关节屈伸范围为0至117
°
，内外旋转是4
°
至5
°
，行走时屈伸幅度0至70
°
，上下楼梯要求屈曲90
°
至120
°
。
[0003]微动指的是植入物假体与宿骨之间发生的较小的相对运动。生物型假体的初始稳定性由产品的结构以及植入后的力学传导途径决定，假体
‑
骨界面之间的微动量是判定生物型假体初始稳定性好坏的重要指标。假体
‑
骨界面之间的微动或者微位移超过150微米时会阻碍骨长入，假体的初始稳定性是假体长期稳定性的先决条件。对于生物型假体的初始稳定性依赖于压配设计，不充分的压配可能会导致假体松动，但过分的压配会破坏骨质和骨折。
[0004]因此，希望能提供一种体外可调式膝关节假体的微动检测装置，来检测不同屈曲位下假体
‑
骨界面的微动量，为假体的设计以及作用机制提供数据，尤其是真实地模拟假体在临床上的实际受载情况，为假体临床上的长期稳定性验证提供更加充分的数据支持。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种膝关节假体微动检测装置。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种膝关节假体微动检测装置，所述膝关节假体微动检测装置用于检测植入到宿骨实体样本的胫骨段和股骨段上的膝关节假体与所述宿骨实体样本之间的微动量，包括膝关节运动模拟单元，所述膝关节运动模拟单元具体包括：机架；骨盆滑块，所述骨盆滑块以可被驱动沿竖直方向运动的方式通过滑块连接所述机架而模拟人骨盆竖直方向的运动；胫骨架，所述胫骨架以可被驱动相对所述机架转动的方式通过铰链连接所述机架而模拟人踝关节运动，所述胫骨架的上端能够通过夹具与所述宿骨实体样本的胫骨段相连接；股骨架，所述股骨架与所述骨盆滑块之间通过铰链自由连接而模拟人髋关节屈曲，所述股骨架的下端能够通过夹具与所述宿骨实体样本的股骨段相连接；非接触式检测单元，所述非接触式检测单元用于检测所述膝关节假体与宿骨实体样本之间的微动量，按照特定的膝关节运动参数实现所述膝关节运动模拟单元的运动过程，并在所述膝关节运动模拟单元响应于预定的运动指令的运动过程中按预定的时间间隔重复测量所述膝关节假体相对于所述宿骨实体样本的微动量。
[0007]进一步的，所述非接触式检测单元包括：图像采集模块，所述图像采集模块用于采集所述膝关节假体和所述宿骨实体样本的图像，其中，宿骨实体样本的图像中包括预先设置在所述膝关节假体和所述宿骨实体样本上的定位标记，所述定位标记以一一对应、一多对应、多一对应或多多对应的方式设置在所述膝关节假体和所述宿骨实体样本上；数据处理模块，所述数据处理模块用于处理所采集的图像，确定所述膝关节假体和所述宿骨实体样本上的各个对应定位标记之间的距离，并根据该距离的变化确定所述膝关节假体相对于所述宿骨实体样本的微动量。
[0008]进一步的，所述定位标记为在膝关节假体的若干待检测位置以及与所述待监测位置对应的宿骨位置设置的圆形定位点，所述数据处理模块通过椭圆拟合定位所述定位点的椭圆投影图像的中心位置坐标，所述宿骨实体样本上的定位点的位置与所述膝关节假体上的对应定位点的位置的距离在10mm以内。
[0009]进一步的，所述膝关节假体微动检测装置还包括第一驱动电机，所述第一驱动电机用于驱动所述胫骨架相对于所述机架的旋转；所述膝关节假体微动检测装置还包括第二驱动电机以及将所述第二驱动电机的旋转运动转换为所述骨盆滑块相对于所述机架沿竖直方向的运动的传动装置。
[0010]进一步的，所述膝关节假体微动检测装置还包括以下至少之一：第一动态扭矩传感器，所述第一动态扭矩传感器用于检测踝关节处的扭矩的动态扭矩传感器；第一编码器，所述第一编码器用于检测踝关节处的运动角度；静态扭矩传感器，所述静态扭矩传感器用于检测胫骨架轴线上的扭矩；第二编码器，所述第二编码器用于检测髋关节处的运动角度；第二动态扭矩传感器，所述第二动态扭矩传感器用于检测所述第二驱动电机扭矩以及计算所述骨盆滑块所受的沿竖直方向的力。
[0011]进一步的，所述膝关节假体微动检测装置的微动检测过程为：S1、在所述膝关节假体和所述宿骨实体样本上设置定位标记；S2、通过投射系统将光源发出的光栅条纹投射到所述膝关节假体和所述宿骨实体样本上；S3、通过双目相机采集由所述膝关节假体和所述宿骨实体样本的形面调制所述光栅条纹而成的测量条纹图像；S4、通过数据处理模块从所述测量条纹图像中提取所述定位标记的特征，并利用外极线约束准则和立体视觉技术确定所述定位标记的空间位置，进而确定所述膝关节假体和所述宿骨实体样本上的各个对应定位标记之间的距离；S5、在所述膝关节运动模拟单元的运动过程中重复上述步骤，并根据所述膝关节假体和所述宿骨实体样本上的各个对应定位标记之间的距离的变化确定所述膝关节假体相对于所述宿骨实体样本的微动量。
[0012]进一步的，在所述膝关节运动模拟单元的运动过程中，所述非接触式检测单元按预定的时间间隔重复测量所述膝关节假体相对于所述宿骨实体样本的微动量。
[0013]进一步的，所述膝关节运动模拟单元的运动过程模拟以下至少之一的预定运动指
令：步态行走、上下楼梯、下蹲。
[0014]进一步的，所述骨盆滑块或所述胫骨架能够被单独驱动或者一起都被驱动，以按照特定的膝关节运动参数实现所述膝关节运动模拟单元的运动过程。
[0015]本专利技术具有以下有益效果：1、膝关节运动模拟单元在电机控制下具有较高的控制精度，能够准确地复原人膝关节的运动状态。
[0016]2、膝关节假体微动检测装置具有检测数据重复性高、精度高以及简单、快捷等优点，能够准确和有效地评价出膝关节假体结构设计的有效性，并对临床效果有很好的指导意义。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的膝关节假体微动检测装置的非接触式检测单元的检测过程；图2A和图2B为本专利技术实施例定位标记在不同视角测量下的空间坐标；图3为本专利技术实施例的膝关节假体微动检测装置。
[0018]附图标记说明：10、膝关节假体微动检测装置；20、膝关节假体；30、宿骨实体样本；100、膝关节运动模拟单元；110、机架；120、骨盆滑块；130、胫骨架；140、股骨架；150、第一驱动电机；160、第二驱动电机；200、非接触式检测单元；210、图像采集模块；220、数据处理模块。
具体实施方式
[0019]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种膝关节假体微动检测装置，其特征在于，所述膝关节假体微动检测装置用于检测植入到宿骨实体样本的胫骨段和股骨段上的膝关节假体与所述宿骨实体样本之间的微动量，包括膝关节运动模拟单元，所述膝关节运动模拟单元具体包括：机架；骨盆滑块，所述骨盆滑块以可被驱动沿竖直方向运动的方式通过滑块连接所述机架而模拟人骨盆竖直方向的运动；胫骨架，所述胫骨架以可被驱动相对所述机架转动的方式通过铰链连接所述机架而模拟人踝关节运动，所述胫骨架的上端能够通过夹具与所述宿骨实体样本的胫骨段相连接；股骨架，所述股骨架与所述骨盆滑块之间通过铰链自由连接而模拟人髋关节屈曲，所述股骨架的下端能够通过夹具与所述宿骨实体样本的股骨段相连接；非接触式检测单元，所述非接触式检测单元用于检测所述膝关节假体与宿骨实体样本之间的微动量，按照特定的膝关节运动参数实现所述膝关节运动模拟单元的运动过程，并在所述膝关节运动模拟单元响应于预定的运动指令的运动过程中按预定的时间间隔重复测量所述膝关节假体相对于所述宿骨实体样本的微动量。2.根据权利要求1所述的膝关节假体微动检测装置，其特征在于，所述非接触式检测单元包括：图像采集模块，所述图像采集模块用于采集所述膝关节假体和所述宿骨实体样本的图像，其中，宿骨实体样本的图像中包括预先设置在所述膝关节假体和所述宿骨实体样本上的定位标记，所述定位标记以一一对应、一多对应、多一对应或多多对应的方式设置在所述膝关节假体和所述宿骨实体样本上；数据处理模块，所述数据处理模块用于处理所采集的图像，确定所述膝关节假体和所述宿骨实体样本上的各个对应定位标记之间的距离，并根据该距离的变化确定所述膝关节假体相对于所述宿骨实体样本的微动量。3.根据权利要求2所述的膝关节假体微动检测装置，其特征在于，所述定位标记为在膝关节假体的若干待检测位置以及与待监测位置对应的宿骨位置设置的圆形定位点，所述数据处理模块通过椭圆拟合定位所述定位点的椭圆投影图像的中心位置坐标，所述宿骨实体样本上的定位点的位置与所述膝关节假体上的对应定位点的位置的距离在10mm以内。4.根据权利要求1所述的膝关节假体微动检测装置，其特征在于，所述膝关节假体微动检测装置还包括第一驱动电机，所述第一驱动电机用于驱动所述胫骨架相对于所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：周宗科，罗振宇，万旭峰，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：
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