一种临床在体检测骨组织力学性能装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种临床在体检测骨组织力学性能的装置及方法，包括单轴方向推动压针运动的位移推进组件、测力组件、位移修正组件、以及顶端为半球形用以通过工作通道压入骨组织的压针和数据采集系统；所述位移推进组件包括固定支座、单轴电动位移台，所述测力组件包括转换装置、微型拉压力传感器，所述位移修正组件包括连接板、激光位移传感器。本发明专利技术突破通过CT扫描骨量间接评判在体骨组织力学性能的传统方法，直接地测出在体环境下骨组织的力学性能；省去实验室取样、制样流程，可快速、便捷、直接地从患者身体上检测出骨组织力学性能，不引起附加创伤；实现了在复杂的手术室环境中操作，可灵活便捷地多方位、多角度在患者骨组织上检测力学性能。上检测力学性能。上检测力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种临床在体检测骨组织力学性能装置及方法


[0001]本专利技术涉及到临床辅助诊疗测试
，具体涉及一种骨科临床术中在体检测人体骨组织力学性能的装置及方法。

技术介绍

[0002]骨骼是组成人体的重要器官，起着支持、运动和保护内脏的重要作用。骨质疏松症等常见的骨科疾病会引起骨组织材料力学性能的劣化和骨折风险的显著增加。同时，骨组织力学性能对骨外科手术的固定方案设计、效果、预后、二次骨折风险等都有重要的影响。因此，骨组织力学性能的准确测试和评估，对于骨折风险预测、手术方案优化设计和日常护理均具有重要的意义。
[0003]目前，临床上多基于DEXA、QCT等医学影像计算出的骨量信息(如BMD等)来间接推测和评判骨组织的力学性能，优点在于方便、无创，缺点在于精度不高。实验室里，检测骨组织力学性能多采用离体检测，需要取样、制样和测试，优点在于直接和标准化的力学测试，精度高，缺点在于时间周期长，非在体环境，造成较大的附加创伤，不适宜临床应用。本专利技术涉及的检测装置，针对骨科临床术病患，在术中早期直接在体检测病患骨组织的力学性能，结果可用于指导手术方案优化设计、手术效果、预后及二次骨折风险评估、日常护理建议等，具有在体、直接、便捷、无附加创伤的优点。
[0004]在临床手术中，由于患者躺在手术台上体位各异，骨科手术时医生选取的开刀部位不会恰好与实验室水平面平行，这就使得实验室里固定z方向的压入试样的压痕设备不能直接适用，手术操作方向多变难定；且由于需要手术的骨组织处于人体肌肉组织的包裹下，难以观测且难以固定，受到压力的作用把骨骼向下层肌肉挤压运动，脱离原来位置，使得压痕设备采集的位移信号不仅仅是压痕设备压头的压入位移，成分复杂，以上所述临床在体检测骨组织力学性能实验的特点是目前实验室离体检测的短板，因此在体检测骨组织力学性能面临很大的挑战。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要是解决现有技术所存在的技术短板，本专利技术提供了一种时间周期短，检测方便，成本低，微损伤，结果准确的临床在体检测骨组织力学性能的装置及其方法。
[0006]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述的技术方案得以解决的：
[0007]一种临床在体检测骨组织力学性能的装置，其特征在于：包括单轴方向推动压针运动的位移推进组件、测力组件、位移修正组件、以及以通过工作通道压入骨组织的压针和数据采集系统；
[0008]其中，所述位移推进组件包括固定支座和设置在固定支座上的单轴电动位移台；所述测力组件包括与单轴电动位移台上盖连接的转换装置，与转换装置连接的微型拉压力传感器；所述位移修正组件包括固定在上述位移推进组件单轴拉压力传感器下盖的连接板，固定在连接板上的激光位移传感器。
[0009]进一步地，所述固定支座底部与手术台万向支架连接，上部与单轴电动位移台下盖连接。
[0010]进一步地，所述转换装置包括固定在上述位移推进组件单轴电动位移台上盖的转换板，与转换板侧面连接的转换螺栓，其中所述转换螺栓另一端连接微型拉压力传感器。
[0011]进一步地，所述转换螺栓为两端为螺纹中间无螺纹的圆柱，一端螺纹与上述转换板侧面螺孔连接，另一端螺纹与微型拉压力传感器连接。
[0012]进一步地，所述压针顶端为半径1.5mm的球形，末端为M3外螺纹与上述测力组件微型拉压力传感器下端连接。
[0013]进一步地，所述数据采集系统采集单轴电动位移台的位移信号、微型拉压力传感器的力信号以及激光位移传感器的位移信号。
[0014]本专利技术还提供一种临床在体检测骨组织力学性能方法，包括如下步骤：
[0015]步骤S1.组装位移推进组件、测力组件、位移修正组件、以及以通过工作通道压入骨组织的压针；
[0016]步骤S2.启动单轴电动位移台，推动上盖相对于下盖低速匀速运动，上盖推动压针按照社指的行进速度和行进位移压入并撤出在体骨组织直至工作结束；
[0017]步骤S3.打开数据采集系统进行采集单轴电动位移台的位移信号、微型拉压力传感器的力信号以及激光位移传感器的位移信号；
[0018]步骤S4.微型拉压力传感器减去激光位移传感器的位移信号与单轴电动位移台分别采集得到力时间信号与位移时间信号，将两组信号整合处理后得到位移荷载(力)曲线，经曲线可计算得到刚度和强度相关的力学参数，例如弹性模量、减缩模量、压缩强度；
[0019]步骤S5.以刚度和强度相关的力学参数评估骨组织力学性能优劣。
[0020]因此，与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1.突破通过DEXA、QCT扫描计算骨量间接评判在体骨组织力学性能的传统方法，直接地测量出在体骨组织的力学性能；2.在患者骨外科手术过程中直接在体测量，快速，便捷，不引起附加创伤；3.适应复杂多样的手术病例，可灵活便捷地多方位、多角度术中在体检测患者骨组织的力学性能；4.本专利技术激光传感器用于修正位移，用以适应在体环境骨组织难以固定的特点，提供了一种在样品难以固定的环境下检测力学性能的方法。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的装配结构示意图。
[0022]图2为单轴电动位移台立体结构示意图。
[0023]图3为固定支座结构示意图。
[0024]图4为转换装置结构示意图。
[0025]图5为转换块和转换螺栓结构示意图。
[0026]图6为压针结构示意图。
[0027]图7为连接板结构示意图
[0028]图8为本专利技术工作方式示意图。
[0029]图中，1、单轴电动位移台，2、转换装置，3、微型拉压力传感器，4、压针，5、固定支座，6、连接板，7、激光位移传感器，8、单轴电动位移台上盖，9、单轴电动位移台下盖，10、转
换板，11、转换螺栓。
具体实施方式
[0030]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。
[0031]实施例：
[0032]本专利技术的用于临床在体检测骨组织力学性能装置，包括单轴方向推动压针运动的位移推进组件、测力组件、位移修正组件、以及顶端为半球形用以通过工作通道压入骨组织的压针。
[0033]位移推进组件包括通过螺钉与手术室万向支架连接的固定支座5，设置在固定支座5上通过螺钉连接下盖9的单轴电动位移台1。
[0034]测力组件包括通过螺钉固定在上述位移推进组件单轴电动位移台1的上盖8上的转换装置2，与转换装置2连接的微型拉压力传感器3。
[0035]转换装置2包括固定在位移推进组件单轴电动位移台1的上盖8上的转换板10，固定在转换板下端与微型拉压力传感器3连接的转换螺栓11。
[0036]压针4通过顶部自带螺纹与微型拉压力传感器下部连接。
[0037]上述转换装置2、微型拉压力传感器3、压针会随着位移推进组件单轴电动位移台上盖8的单轴往复运动而运动。
[0038]位移修正组件包括通过螺钉与单轴电动位移台下盖连接的连接板6，以及通过螺钉与连接板6连接的激光位移传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种临床在体检测骨组织力学性能的装置，其特征在于：包括单轴方向推动压针运动的位移推进组件、测力组件、位移修正组件、以及用以通过工作通道压入骨组织的压针和数据采集系统；其中，所述位移推进组件包括固定支座和设置在固定支座上的单轴电动位移台；所述测力组件包括与单轴电动位移台上盖连接的转换装置，与转换装置连接的微型拉压力传感器；所述位移修正组件包括固定在上述位移推进组件单轴拉压力传感器下盖的连接板，固定在连接板上的激光位移传感器。2.根据权利要求1所述的一种临床在体检测骨组织力学性能装置，其特征在于：所述固定支座底部与手术台万向支架连接，上部与单轴电动位移台下盖连接。3.根据权利要求1所述的一种临床在体检测骨组织力学性能装置，其特征在于：所述转换装置包括固定在上述位移推进组件单轴电动位移台上盖的转换板，与转换板侧面连接的转换螺栓，其中所述转换螺另一端栓连接微型拉压力传感器。4.根据权利要求3所述的一种临床在体检测骨组织力学性能装置，其特征在于：所述转换螺栓为两端为螺纹中间无螺纹的圆柱，一端螺纹与上述转换板侧面螺孔连接，另一端螺纹与微型拉压力传感器连接。5.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张作启，白旭锋，刘盼，朱兵战，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：