【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗，更具体的是涉及一种监测骨科手术后骨骼植入物生物力学环境的附属标记和方法。
技术介绍
1、当前骨科内植入物应用普遍，骨科常用内植入物包含创伤植入物、脊柱置换植入物、骨关节植入物、齿科种植体、骨活性生物植入物等。骨科植入物在骨折手术中常用于恢复骨与关节等机体功能。然而，尽管骨科植入物发展迅猛，但仍有一些不足之处及问题值得解决。其中最主要的问题是，骨科术后内植入物、骨骼生物力学状态难以进行直观的了解，这给术后指导患者康复功能锻炼带来的困扰，当前骨科术后患者康复功能锻炼往往是医师依据影像学检查结果，凭借经验推测骨折愈合情况给予相应指导，但缺乏骨折愈合阶段的生物力学量化依据，康复指导建议并不精准，以长骨骨折术后为例，医师往往通过经验在术后1个月3个月建议患者患肢承重15或30kg，但由于个体差异，此种康复建议可能并不符合患者骨折愈合实际情况或骨骼-植入物生物力学实际情况，可能带来骨折愈合延迟或康复锻炼不充分，影响临床疗效，增加医疗成本。在人工关节置换领域，由于难以量化了解骨骼-植入物生物力学环境，则存在假体松动与假体周围感染或炎症鉴别困难的问题。所以，有必要提出一种监测骨骼植入物生物力学环境的方法，为康复治疗及诊断提供可靠依据。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种操作简单方便，可为康复治疗及诊断提供可靠量化依据的监测骨骼植入物生物力学环境的附属标记。
2、本专利技术的另一目的是一种提供一种监测骨骼植入物生物力学环境的方法。
3、本专利技术是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种监测骨骼植入物生物力学环境的附属标记，其特征在于，它包括标记主体与标记装配辅助结构。
4、标记主体为医用金属材料或者医用发光材料。
5、标记装配辅助结构用于连接或固定标记主体于骨科植入物主体或骨科植入物周边组织，标记装配辅助结构通过一体化设计、包裹、镶嵌、过盈装配、穿过方式中的一种或几种与标记主体相连，通过一体化设计、螺纹、过盈装配、锁定、缝合方式中的一种或几种实现与植入物或组织连接；标记装配辅助结构为置入透x线的可植入材料、用于包裹医用发光材料的植入材料、可植入金属材料、医用缝线材料中的一种。
6、作为上述方案的进一步举例说明，所述标记主体设计成球形，因金属材料不透x线，在x线影像上呈现圆点；所述标记主体材料为近红外发光材料，标记装配辅助结构为医用植入聚乙烯或聚乙二醇等包裹材料。
7、进一步地，标记装配辅助结构为医用缝合线或使用与植入物材质相同的金属丝、线；将金属小球置入骨骼表面或周围软组织中，缝线可缝合至植入物，便于与植入物一起去除。
8、进一步地，标记装配辅助结构为短小骨针，固定于骨骼；骨针材质与植入物相同。
9、一种监测骨骼植入物生物力学环境的方法，其特征在于，它是通过术前一体化设计、装配在植入物上或者在手术过程中活动安装于植入物上，完成骨科手术植入人体后，在术后通过x线设备或医用发光材料配套成像装置，监测附属标记的空间位置，通过图像放大校正、配准操作，重建出附属标记在空间的相对位置关系。
10、进一步地，所述监测附属标记的空间位置过程是，通过术后采集骨骼-植入物承受不同（负重）载荷大小工况下的正侧/正斜等等x线图像，或者通过与医用发光材料配套成像设备完成不同载荷工况条件下的所述成像；通过测量附属标记在空间的相对位置变化，可提供骨折或植入物生物力学环境的量化数据，与建立的有限元分析模型计算结果或实验生物力学结果比较，可推测骨折端愈合程度，也可推测假体是否松动与假体周围感染或炎症鉴别，为康复治疗及诊断提供可靠依据；在应用例数达到一定程度后，测量附属标记在空间的相对位置变化及结果判定，可通过训练人工智能算法，开发相应软件自动完成。
11、进一步地，所述监测附属标记的空间位置过程是先采集骨骼-植入物承受不同（负重）载荷大小工况下的正侧/正斜等等x线图像或医用发光材料配套设备的成像，得到各应力状态下的附属标志位置关系。
12、进一步地，在所述监测附属标记的空间位置过程中简单可行的实施方式是：在下肢骨折或关节置换，可让患者站立，患侧肢体置于台秤上，患者通过台称读数控制患侧肢体负重载荷大小；在上肢则可通过让患者提起特定重量的物体；通过拍摄特定正侧/正斜等等位置x线片或发光材料成像，得到不同载荷状态的x线或发光材料图像；进一步地可以设计上肢下肢专用载荷加载设备或载荷加载影像设备，完成更准确、可控的载荷加载下的影像采集。
13、进一步地，所述获取的x线图像为2d平片，可分割出骨折线轮廓线，通过多个2d平片上标记的配准重建出骨折线3d结构，通过重建出无应力及应力状态下骨折线3d形态的对比，可更深入了解骨折愈合情况。
14、本专利技术采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是。
15、本专利技术采用在植入物上设计附属标记，采用活动安装或是与植入物一体的形式设置，一般可设置多个；承受不同（负重）载荷大小工况下的正侧/正斜等等x线图像或医用发光材料配套设备的成像，测量标记在空间的相对位置变化，结合有限元分析或生物力学实验结果及人工智能手段，可提供骨折或植入物生物力学环境的量化数据，可推测骨折端愈合程度，也可推测假体是否松动与假体周围感染或炎症鉴别，为康复治疗及诊断提供可靠依据；这些置入标记还可用于2d平片重建3d结构的空间配准，提高2d图像重建3d结构的准确性。尤其是站立位ct设备昂贵的情况下，通过拍摄不同投影方向的x线片，依据投影原理，通过比对置入标记放大率，消除图像放大，并通过配准后的2d影像逆向重建骨折线的3d形态结构，进而了解骨折愈合进程有重要意义；由于当前x线图像等2d成像图像分辨率往往比较高，此种方法测量标记空间位置变化的测量精度符合预期，能够满足临床精度需要。
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1.一种监测骨骼植入物生物力学环境的附属标记，其特征在于，它包括标记主体与标记装配辅助结构；
2.根据权利要求1所述的一种监测骨骼植入物生物力学环境的附属标记，其特征在于，所述标记主体设计成球形，因金属材料不透X线，在X线影像上呈现圆点；所述标记主体材料为近红外发光材料，标记装配辅助结构为医用植入聚乙烯或聚乙二醇包裹材料。
3.根据权利要求1所述的一种监测骨骼植入物生物力学环境的附属标记，其特征在于，标记装配辅助结构为医用缝合线或使用与植入物材质相同的金属丝、线；将金属小球置入骨骼表面或周围软组织中，缝线可缝合至植入物，便于与植入物一起去除。
4.根据权利要求1所述的一种监测骨骼植入物生物力学环境的附属标记，其特征在于，标记装配辅助结构为短小骨针，固定于骨骼；骨针材质与植入物相同。
5.一种采用如权利要求1-4任意一项所述的监测骨骼植入物生物力学环境的附属标记的方法，其特征在于，它是通过术前一体化设计、装配在植入物上或者在手术过程中活动安装于植入物上，完成骨科手术植入人体后，在术后通过X线设备或医用发光材料配套成像装置，监测附属标记
6.根据权利要求5所述的监测骨骼植入物生物力学环境的方法，其特征在于，所述监测附属标记的空间位置过程是，通过术后采集骨骼-植入物承受不同载荷大小工况下的正侧/正斜等等X线图像，或者通过与医用发光材料配套成像设备完成不同载荷工况条件下的所述成像；通过测量附属标记在空间的相对位置变化，可提供骨折或植入物生物力学环境的量化数据，与建立的有限元分析模型计算结果比较，可推测骨折端愈合程度，也可推测假体是否松动与假体周围感染或炎症鉴别，为康复治疗及诊断提供可靠依据；在应用例数达到一定程度后，测量附属标记在空间的相对位置变化及结果判定，可通过训练人工智能算法，开发相应软件自动完成。
7.根据权利要求5所述的监测骨骼植入物生物力学环境的方法，其特征在于，所述监测附属标记的空间位置过程是先采集骨骼-植入物承受不同载荷大小工况下的正侧/正斜等等X线图像或医用发光材料配套设备的成像，得到各应力状态下的附属标志位置关系。
8.根据权利要求7所述的监测骨骼植入物生物力学环境的方法，其特征在于，在所述监测附属标记的空间位置过程中，是在下肢骨折或关节置换，可让患者站立，患侧肢体置于台秤上，患者通过台称读数控制患侧肢体负重载荷大小，拍摄特定正侧/正斜等等位置X线片或发光材料成像，得到不同载荷状态的X线或发光材料图像。
9.根据权利要求5所述的监测骨骼植入物生物力学环境的方法，其特征在于，所述获取的X线图像为2D平片，可分割出骨折线轮廓线，通过多个2D平片上标记的配准重建出骨折线3D结构，通过重建出无应力及应力状态下骨折线3D形态的对比，更深入了解骨折愈合情况。
...【技术特征摘要】
1.一种监测骨骼植入物生物力学环境的附属标记，其特征在于，它包括标记主体与标记装配辅助结构；
2.根据权利要求1所述的一种监测骨骼植入物生物力学环境的附属标记，其特征在于，所述标记主体设计成球形，因金属材料不透x线，在x线影像上呈现圆点；所述标记主体材料为近红外发光材料，标记装配辅助结构为医用植入聚乙烯或聚乙二醇包裹材料。
3.根据权利要求1所述的一种监测骨骼植入物生物力学环境的附属标记，其特征在于，标记装配辅助结构为医用缝合线或使用与植入物材质相同的金属丝、线；将金属小球置入骨骼表面或周围软组织中，缝线可缝合至植入物，便于与植入物一起去除。
4.根据权利要求1所述的一种监测骨骼植入物生物力学环境的附属标记，其特征在于，标记装配辅助结构为短小骨针，固定于骨骼；骨针材质与植入物相同。
5.一种采用如权利要求1-4任意一项所述的监测骨骼植入物生物力学环境的附属标记的方法，其特征在于，它是通过术前一体化设计、装配在植入物上或者在手术过程中活动安装于植入物上，完成骨科手术植入人体后，在术后通过x线设备或医用发光材料配套成像装置，监测附属标记的空间位置，通过图像放大校正、配准操作，重建出附属标记在空间的相对位置关系。
6.根据权利要求5所述的监测骨骼植入物生物力学环境的方法，其特征在于，所述监测附属标记的空间位置过程是，通过术后采集骨骼-植入物承受不同载荷大小工况下的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张帆，
申请(专利权)人：佛山市三水区人民医院，
类型：发明
国别省市：
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