一种软组织张力测量装置及其压力标定方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及医疗技术领域，提供了一种软组织张力测量装置及其压力标定方法，所述软组织张力测量装置包括外壳、膝关节间隙评估块、传感器以及线路板，其结构简单，易于操作，便于批量生产。另外，本发明专利技术提供的压力标定方法通过对软组织张力测量装置单侧的三个位置点进行标定，并根据不同权重选择不同的函数计算软组织张力测量装置的单侧受力大小，提高了测量的准确度。准确度。准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种软组织张力测量装置及其压力标定方法


[0001]本专利技术涉及医疗
，具体为一种软组织张力测量装置及其压力标定方法。

技术介绍

[0002]人工全膝关节置换术（TKA）是治疗晚期膝骨关节炎的有效治疗方法，而术中软组织平衡是手术成功的决定性因素，软组织内外侧失衡会造成间隙压力分布异常，使患者在术后出现关节疼痛、僵硬等问题。在传统的膝关节置换手术过程中，软组织平衡通常依靠外科医生的经验，缺乏客观和定量的标准。近年来，间隙平衡传感器得到了快速的发展，然而，对间隙平衡传感器压力进行标定的准确与否，关系到间隙平衡传感器的误差大小。
[0003]当前技术常采用推拉力计的压头压在软组织张力测量装置一侧的中心位置且采用几个压力点来拟合一次线性函数对软组织张力测量装置标定的方法，使得间隙平衡传感器的测量误差偏大。
[0004]专利CN111419253A提供了一种膝关节软组织压力测量装置、测量系统和测量方法，可以实现对膝关节软组织压力测量装置的标定，但是该专利在标定时推拉机的压力头对准软组织张力测量装置一侧的中心位置，然而在实际手术过程中，软组织张力测量装置的受力点与标定位置可能存在偏差，这会影响测量过程中的准确度。另外，该专利在不同的第一压力、第二压力、第三压力下收集所测得数值，使用的有效数据量少，使得拟合线性函数不够准确。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决上述
技术介绍
中描述的现有技术方案的缺点，提供一种软组织张力测量装置及其压力标定方法。所述软组织张力测量装置结构简单，易操作，便于批量生产，且其压力标定方法对单侧三个位置点进行标定，并根据不同权重选择不同的函数计算单侧受力大小，提高了测量的准确度。
[0006]为实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种软组织张力测量装置，包括：外壳、膝关节间隙评估块、传感器以及线路板。
[0007]进一步地，所述外壳包括接触面受力外壳和支撑外壳，所述接触面受力外壳外表面为无磨砂的平面，内表面设置有8个圆形凸台；所述支撑外壳中间设置有凹槽，用于安装线路板，左右两侧分别安装有4个传感器，所述圆形凸台的位置与所述传感器的位置一一对应，所述圆形凸台将受力面的压力传导到所述传感器上。
[0008]进一步地，所述膝关节间隙评估块设置为不同厚度，安装在软组织张力测量装置的最底端，所述膝关节间隙评估块的左右两侧分别设置有两个定位孔，中间位置设置有一个带圆角的四方形定位孔，表面设有阶梯型的凹槽，防止在使用时滑脱。
[0009]进一步地，所述线路板包括电源、蓝牙芯片、天线、运算放大器、模数转换芯片，其中，所述电源采用纽扣电池，为蓝牙芯片、运算放大器、模数芯片提供稳定的电压，使得软组织张力测量装置具有高集成度、微型化的特点。
[0010]进一步地，所述接触面受力外壳的圆形凸台直径为4mm，所述圆形凸台上安装有柔性垫片，所述柔性垫片的直径为4mm，厚度为0.5mm。
[0011]进一步地，所述传感器为电阻式压力传感器。
[0012]进一步地，所述蓝牙芯片选用低功耗的NRF52833，具有FPU的64MHz 32位Arm Cortex
‑
M4处理器，可以实时读取模数转换的数字量以及发送数据。
[0013]第二方面，本专利技术还提供一种软组织张力测量装置的压力标定方法，包括以下步骤：设备与系统准备；记录软组织张力测量装置在无压力时的电阻式压力传感器的输出值，其中左侧4个电阻式压力传感器的输出值分别为F0、F1、F2、F3，右侧4个电阻式压力传感器的输出值分别为F4、F5、F6、F7；通过推拉力机对软组织张力测量装置左侧的三个测力区域进行压力输出，施压过程中分别采集n组电阻式压力传感器的输出值以及当前对应测力区域的施加压力值；对采集的数据进行处理，并使用线性公式F＝Ax+B分别对软组织张力测量装置左侧的三个压力点处所测得的数值进行拟合，分别求解出每个压力点所对应的A值和B值；同理，通过推拉力机对软组织张力测量装置右侧的三个测力区域进行压力输出，求解出软组织张力测量装置右侧的三个压力点处所对应的A值和B值；当软组织张力测量装置的接触面受力外壳的单侧受到压力时，计算对应侧4个电阻式压力传感器的输出增量值的权重，并根据权重选择对应的A值和B值，求出软组织张力测量装置单侧受到的压力值。
[0014]进一步地，所述设备与系统准备，包括：打开具有实时读取和记录推拉力机的压力值和蓝牙芯片发送的压力数据的标定软件；设置推拉力机的运行速度；打开软组织张力测量装置，并连接标定软件，将软组织张力测量装置放置在推拉力机下方。
[0015]进一步地，所述通过推拉力机对软组织张力测量装置左侧的三个测力区域进行压力输出，施压过程中分别采集n组电阻式压力传感器的输出值以及当前对应测力区域的施加压力值，包括：设置推拉力机的最大压力值F
max
，当推拉力计压力达到F
max
时自动停止；记软组织张力测量装置左侧测力区域的中心位置为o，将推拉力机的压力头对准o点进行压力输出，施压过程中分别采集n组左侧4个电阻式压力传感器的输出值F
00n
、F
01n
、F
02n
、F
03n
以及当前对应测力区域的施加压力值F
S0n
；记软组织张力测量装置左侧的最上方的两个传感器的连线的中心点为o1，o点与o1点的连线的中心位置记为e，将推拉力机的压力头对准e点进行压力输出，施压过程中分别采集n组左侧4个电阻式压力传感器的输出值F
10n
、F
11n
、F
12n
、F
13n
以及当前对应测力区域的施加压力值F
S1n
；记软组织张力测量装置左侧的最下方的两个传感器的连线的中心点为o2，o点与o2点的连线的中心位置记为f，将推拉力机的压力头对准f点进行压力输出，施压过程中分别
采集n组左侧4个电阻式压力传感器的输出值F
20n
、F
21n
、F
22n
、F
23n
以及当前对应测力区域的施加压力值F
S2n
。
[0016]进一步地，所述对采集的数据进行处理，并使用线性公式F＝Ax+B分别对软组织张力测量装置左侧的三个压力点处所测得的数值进行拟合，分别求解出每个压力点所对应的A值和B值，包括：使用下式计算推拉力机的压力头对准o点进行压力输出时左侧4个电阻式压力传感器的输出增量值：ΔF
00n
=F
00n
‑
F0；ΔF
01n
=F
01n
‑
F1；ΔF
02n
=F
02n
‑
F2；ΔF
03n
=F
03n
‑
F3；得到n组推拉力机的压力头对准o点进行压力输出时左侧4个电阻式压力传感器输出增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软组织张力测量装置，其特征在于，包括：外壳、膝关节间隙评估块、传感器以及线路板；其中，所述外壳包括接触面受力外壳和支撑外壳，所述接触面受力外壳外表面为无磨砂的平面，内表面设置有8个圆形凸台；所述支撑外壳中间设置有凹槽，用于安装线路板，左右两侧分别安装有4个传感器，所述圆形凸台的位置与所述传感器的位置一一对应，所述圆形凸台将受力面的压力传导到所述传感器上；所述膝关节间隙评估块设置为不同厚度，安装在软组织张力测量装置的最底端，所述膝关节间隙评估块的左右两侧分别设置有两个定位孔，中间位置设置有一个带圆角的四方形定位孔，表面设有阶梯型的凹槽，防止在使用时滑脱；所述线路板包括电源、蓝牙芯片、天线、运算放大器、模数转换芯片，其中，所述电源采用纽扣电池，为蓝牙芯片、运算放大器、模数芯片提供稳定的电压，使得软组织张力测量装置具有高集成度、微型化的特点。2.根据权利要求1所述的一种软组织张力测量装置，其特征在于，所述接触面受力外壳的圆形凸台直径为4mm，所述圆形凸台上安装有柔性垫片，所述柔性垫片的直径为4mm，厚度为0.5mm。3.根据权利要求1所述的一种软组织张力测量装置，其特征在于，所述传感器为电阻式压力传感器。4.根据权利要求1所述的一种软组织张力测量装置，其特征在于，所述蓝牙芯片选用低功耗的NRF52833，具有FPU的64MHz 32位Arm Cortex
‑
M4处理器，可以实时读取模数转换的数字量以及发送数据。5.一种软组织张力测量装置的压力标定方法，基于权利要求1
‑
4任意一项所述的软组织张力测量装置，其特征在于，包括以下步骤：设备与系统准备；记录软组织张力测量装置在无压力时的电阻式压力传感器的输出值，其中左侧4个电阻式压力传感器的输出值分别为F0、F1、F2、F3，右侧4个电阻式压力传感器的输出值分别为F4、F5、F6、F7；通过推拉力机对软组织张力测量装置左侧的三个测力区域进行压力输出，施压过程中分别采集n组电阻式压力传感器的输出值以及当前对应测力区域的施加压力值；对采集的数据进行处理，并使用线性公式F＝Ax+B分别对软组织张力测量装置左侧的三个压力点处所测得的数值进行拟合，分别求解出每个压力点所对应的A值和B值；同理，通过推拉力机对软组织张力测量装置右侧的三个测力区域进行压力输出，求解出软组织张力测量装置右侧的三个压力点处所对应的A值和B值；当软组织张力测量装置的接触面受力外壳的单侧受到压力时，计算对应侧4个电阻式压力传感器的输出增量值的权重，并根据权重选择对应的A值和B值，求出软组织张力测量装置单侧受到的压力值。6.根据权利要求5所述的一种软组织张力测量装置的压力标定方法，其特征在于，所述设备与系统准备，包括：打开具有实时读取和记录推拉力机的压力值和蓝牙芯片发送的压力数据的标定软件；设置推拉力机的运行速度；
打开软组织张力测量装置，并连接标定软件，将软组织张力测量装置放置在推拉力机下方。7.根据权利要求5所述的一种软组织张力测量装置的压力标定方法，其特征在于，所述通过推拉力机对软组织张力测量装置左侧的三个测力区域进行压力输出，施压过程中分别采集n组电阻式压力传感器的输出值以及当前对应测力区域的施加压力值，包括：设置推拉力机的最大压力值F
max
，当推拉力计压力达到F
max
时自动停止；记软组织张力测量装置左侧测力区域的中心位置为o，将推拉力机的压力头对准o点进行压力输出，施压过程中分别采集n组左侧4个电阻式压力传感器的输出值F
00n
、F
01n
、F
02n
、F
03n
以及当前对应测力区域的施加压力值F
S0n
；记软组织张力测量装置左侧的最上方的两个传感器的连线的中心点为o1，o点与o1点的连线的中心位置记为e，将推拉力机的压力头对准e点进行压力输出，施压过程中分别采集n组左侧4个电阻式压力传感器的输出值F
10n
、F
11n
、F
12n
、F
13n
以及当前对应测力区域的施加压力值F
S1n
；记软组织张力测量装置左侧的最下方的两个传感器的连线的中心点为o2，o点与o2点的连线的中心位置记为f，将推拉力机的压力头对准f点进行压力输出，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐涛，董旭亮，付全胜，李婉萍，
申请(专利权)人：杭州键嘉医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：