一种用于膝关节置换的间隙平衡测量系统技术方案

本发明专利技术涉及医疗器械领域，尤其一种用于膝关节置换的间隙平衡测量系统。该系统包括压力阵列测量导板和封装采集电路，压力阵列测量导板和封装采集电路可拆卸连接，方便不同厚度测量导板在手术过程中更换；配合压力阵列测量导板上的薄膜电阻式压力传感阵列模块，实现多尺寸间隙测量；在此基础上，利用FPC工艺制连接封装电路，使其具有更高集成度和更小体积。上述用于膝关节置换的间隙平衡测量系统上设有连接装置，将上述两个用于膝关节置换的间隙平衡测量系统通过连接装置并行连接，即可形成用于TKA手术的双髁测量系统，从而实现了UKA和TKA两种手术模式的兼容。两种手术模式的兼容。两种手术模式的兼容。

【技术实现步骤摘要】
一种用于膝关节置换的间隙平衡测量系统


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，尤其涉及一种用于膝关节置换的间隙平衡测量系统。

技术介绍

[0002][0003]膝关节置换治疗作为治疗膝关节炎最有效的一种手术技术，直接影响到患者膝关节炎能否正常恢复，且不留下潜在的后遗症等问题。通过进行全膝(TKA)以及部分膝关节置换术(UKA)，利用人工关节对病变关节进行置换，能够显著缓解患者疼痛症状，改善关节功能状态。膝关节置换手术中截骨的长度、假体安装的位置、膝关节间隙的平衡等关键技术与医生的经验息息相关。这种经验因素往往导致不同地域、不同医生的手术效果存在差异。随着人民生活水平的提高，医疗资源的均衡和普惠是提高人民生活幸福指数的重要一环，如何让膝关节置换术流程标准化、数据化是提高手术稳定性的关键，其中，膝关节屈伸间隙平衡是保证膝关节置换手术后稳定性的重要一环。
[0004]近年来，随着传感技术的发展，美国等地的研究者尝试将力传感器置于关节处进行术中压力测量，进而基于压力数据对间隙平衡状态进行判断。美国Verasense辅助测压系统就是这类传感系统的一个典型代表，其将传感器置于股骨与胫骨之间的关节处，实现在术中对间隙压力的监测。现有Verasense膝关节测压系统能够提供术后膝关节中心内外侧室中心区域的压力变化检查，但无法反映整个手术过程中内外侧室的表面压力分布情况，尤其是对膝关节垫片边缘的压力变化无法感知，而这部分往往是膝关节手术中垫片磨损严重、不可忽略的部分。此外，由于膝关节手术技术的发展，出现了全膝(TKA)以及部分膝关节置换术(UKA)，这要求有配套且兼容两种手术模式的膝关节测压系统，既能在UKA手术中测试单髁的间隙压力，也能够在TKA手术中检测双髁的间隙压力。因此，在UKA和TKA手术过程中提取膝关节组织内外侧表面的压力分布，研发一种简单有效的单髁、双髁兼容的间隙及压力测量工具，能够辅助医生建立韧带平衡模型、实现术中膝关节间隙平衡。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于膝关节置换的间隙平衡测量系统，该系统的压力阵列测量导板和封装采集电路可拆卸连接，方便不同厚度测量导板在手术过程中更换；配合压力阵列测量导板上的薄膜电阻式压力传感阵列模块，实现多尺寸间隙测量；在此基础上，利用FPC工艺制连接封装电路，使其具有更高集成度和更小体积。上述用于膝关节置换的间隙平衡测量系统上设有连接装置，将上述两个用于膝关节置换的间隙平衡测量系统通过连接装置并行连接，即可形成用于TKA手术的双髁测量系统，从而实现了UKA和TKA两种手术模式的兼容。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种用于膝关节置换的间隙平衡测量系统，包括压力阵列测量导板和封装采集电路，压力阵列测量导板与封装采集电路之间可拆卸连接；
[0008]所述压力阵列测量导板包括测压导板基材和设于测压导板基材上的薄膜电阻式压力传感阵列模块，薄膜电阻式压力传感阵列模块包括根据股骨和胫骨之间膝关节软组织内外两侧的位置呈阵列分布的多个电阻式压力传感单元；
[0009]所述封装采集电路包括电阻式阵列信号采集处理模块和压力阵列数据实时传输模块；电阻式阵列信号采集处理模块连接薄膜电阻式压力传感阵列模块，用于采集电阻式压力传感单元产生的电压信号，并将采集到的电压信号转化为压力数据发送至压力阵列数据实时传输模块；压力阵列数据实时传输模块包括单片机MCU和显示单元，单片机MCU与电阻式阵列信号采集处理模块连接，单片机MCU用于接收压力数据并对接收的压力数据进行分析处理；显示单元与和单片机MCU通讯连接，用于获取并显示分析处理后的数据。
[0010]进一步地，所述薄膜电阻式压力传感阵列中每个电阻式压力传感单元都包括1个上电极和1个下电极，上下对应贴合；所有的上电极组成上压力传感阵列，所有的下电极组成下电极阵列，上电极阵列中横向分布的多个电极依次通过线路连接，且每组横向的线路于上电极阵列的末端延伸出上电极束线排，下电极阵列中纵向分布的多个电极依次通过线路连接，且每组纵向的线路于下电极阵列的末端延伸出下电极束线排，上电极束线排和下电极束线排均通过FPC工艺制成并引出到FPC连接器与电阻式阵列信号采集处理模块实现连接。
[0011]进一步的，为满足膝关节内外侧韧带的准确评估，所述薄膜电阻式压力传感阵列模块中每个压力传感单元尺寸可调，单元尺寸调整范围为2mm x 2mm～5mm x 5mm，通过调节压力传感单元尺寸调节压力传感单元量程。
[0012]进一步的，所述包括电阻式阵列信号采集处理模块包括：线路选择单元、控制处理单元MCU、A/D转换电路和放大电路；线路选择单元作为电阻式阵列信号采集处理模块的输入连接薄膜电阻式压力传感阵列模块，控制处理单元MCU的输入连接线路选择单元，输出依次经放大电路、A/D转换电路后连接压力阵列数据实时传输模块。
[0013]进一步的，所述压力阵列数据实时传输模块还包括无线信号发射单元，无线信号发射单元的输入端与单片机MCU连接，输出端与显示单元连接。
[0014]更进一步的，所述无线信号发射单元为蓝牙。
[0015]进一步的，所述显示单元为上位机或移动终端。
[0016]进一步的，所述压力阵列测量导板与封装采集电路之间通过插拔结构组装在一起。
[0017]进一步的，采用固定装置，将两个上述用于膝关节置换的间隙平衡测量系统按照需求位置固定在一起，即可形成用于TKA手术的双髁测量系统。
[0018]由于采用了上述技术方案，本专利技术具有了以下有益效果：
[0019]1、本专利技术的压力阵列测量导板与封装采集电路之间可拆卸连接，方便不同厚度测量导板在手术过程中更换，配合导板上的薄膜电阻式压力传感阵列模块，实现多尺寸间隙测量；；在此基础上，利用FPC工艺制连接封装电路，使其具有更高集成度和更小体积。
[0020]2、本专利技术通过薄膜电阻式压力传感阵列模块的电阻变化，实现高密度、宽量程的精确测量膝关节软组织间隙压力情况，通过电阻式阵列信号采集处理模块实时采集，实现对膝关节表面持续监测，辅佐医生实现膝关节间隙平衡。
[0021]3、将本专利技术的两个间隙平衡测量系统按照需求位置固定在一起，即可形成用于
TKA手术的双髁测量系统，从而实现了UKA和TKA两种手术模式的兼容。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例提供的一种膝关节置换间隙平衡测量系统的整体结构示意框图；
[0023]图2是本专利技术实施例提供的一种膝关节置换间隙平衡测量系统的结构示意图；
[0024]图3是本专利技术实施例提供的一种膝关节置换间隙平衡测量系统的侧面结构示意图；
[0025]图4是本专利技术实施例提供的两个测量器组合使用的结构示意图；
[0026]图5是本专利技术实施例提供的实施例中关节弯曲时的放置方法示意图；
[0027]附图标记：
[0028]1、测量导板；2、封装电路；3、压力传感单元；4、测压导板基材；5、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于膝关节置换的间隙平衡测量系统，其特征在于：包括压力阵列测量导板和封装采集电路，压力阵列测量导板与封装采集电路之间可拆卸连接；所述压力阵列测量导板包括测压导板基材和设于测压导板基材上的薄膜电阻式压力传感阵列模块，薄膜电阻式压力传感阵列模块包括根据股骨和胫骨之间膝关节软组织内外两侧的位置呈阵列分布的多个电阻式压力传感单元；所述封装采集电路包括电阻式阵列信号采集处理模块和压力阵列数据实时传输模块；电阻式阵列信号采集处理模块连接薄膜电阻式压力传感阵列模块，用于采集电阻式压力传感单元产生的电压信号，并将采集的电压信号转化为压力数据发送至压力阵列数据实时传输模块；压力阵列数据实时传输模块包括单片机MCU和显示单元，单片机MCU与电阻式阵列信号采集处理模块连接，单片机MCU用于接收压力数据并对接收的压力数据进行分析处理；显示单元与和单片机MCU通讯连接，用于获取并显示分析处理后的数据。2.根据权利要求1所述的一种用于膝关节置换的间隙平衡测量系统，其特征在于：所述薄膜电阻式压力传感阵列中每个电阻式压力传感单元都包括1个上电极和1个下电极，上下对应贴合；所有的上电极组成上压力传感阵列，所有的下电极组成下电极阵列，上电极阵列中横向分布的多个电极依次通过线路连接，且每组横向的线路于上电极阵列的末端延伸出上电极束线排，下电极阵列中纵向分布的多个电极依次通过线路连接，且每组纵向的线路于下电极阵列的末端延伸出下电极束线排，上电极束线排和下电极束线排均通过FPC工艺制成并引出到FPC连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘泰松，陈文翔，郭登机，高敏，林媛，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：