膝关节置换测量装置及测量系统的制作方法

本发明属于人体关节测量技术领域，特别涉及一种膝关节置换测量装置及测量系统。

背景技术

在全膝关节置换手术中，患者的远侧股骨被切除并被假体股骨植入物替换，同时近侧胫骨被切除并被假体胫骨植入物替换，假体股骨植入物和假体胫骨植入物关节连接，以完成修复关节运动。全膝关节置换术的术前计划需要进行测量，术中则需要进行截骨，已完成正确的关节重建；并且在手术过程中，对相应的骨切除部位的定位对每个假体植入物的位置和定向至关重要，周围软组织的张紧或松弛也会影响手术结果。传统的全膝关节置换手术的定位夹具种类众多，操作繁琐，这无疑增加了手术的不确定性，影响了假体的安装精度及膝关节运动功能的重建。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种膝关节置换测量装置及相应的测量系统，该装置可在腿部屈曲时分隔患者的股骨和胫骨，使膝关节处于张紧状态，同时具有智能测量和监测胫骨及股骨之间的间隙，提高假体的安装精度。

本发明具体技术方案如下：

本发明一方面提供了所述装置至少包括

置于腿部下方的承托架；

连接于承托架的定位机构，包括构造为用于抵靠胫骨位置的胫骨定位机构和构造为用于抵靠股骨位置的股骨定位机构；所述胫骨定位机构和股骨定位机构可移动连接于承托架上，以进行相对间距的调整；

分别设于承托架上对应的所述胫骨定位机构侧边和所述股骨定位机构侧边，且分别对相应定位机构进行距离测量的第一测量机构；以及

设于承托架上方的底垫。

在一些改进的技术方案中，所述胫骨定位机构和股骨定位机构均包括设于承托架上且可在承托架上移动的横杆、固定于横杆两侧的竖支架以及且设于竖支架上且抵靠于相应骨骼位置两侧的定位组件，两侧所述定位组件分别置于底垫的两侧边；

所述定位组件通过升降机构可在所述竖支架上进行垂直升降运动；

两侧所述定位组件可进行相向或相反移动以实现两定位组件的间距调整。

本发明另一方面还公开了一种应用于上述装置的膝关节置换测量系统，包括

定位检测模块，通过第一测量机构和第二测量机构检测相应定位组件的具体位置，并将相应的检测数据上传至管理模块；

管理模块，配置为接收定位检测数据，并对通过人机交互界面获取用户预设参数和实时操作指令的管理；

测量装置调整模块，配置为接收所述管理模块下达的用户预设参数或实时操作的指令，并进行定位组件的位移调整；

存储模块，用于对检测数据和管理模块的操作日志信息的存储；

图形建立模块，配置为根据获取股骨、胫骨和足骨定位点的检测数据，将定位点数据输入至预先获取的腿部关节三维模型上，寻找模型上相应的定位点，将腿部关节三维模型与定位的腿部重叠；实现对患者腿部实时建立腿部的关节三维形状图形。

本发明所提供的一种膝关节置换测量装置通过定位机构对股骨和胫骨进行相对定位，保证膝关节的张紧状态，并经光电测距装置智能获取定位间距，以获取截骨厚度；该装置结构简单，操作方便，包含有定位、测量的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明膝关节置换测量装置的一种实施方式的结构图；

图2为本发明底垫的一种实施方式的结构图；

图3为本发明定位机构的一种实施方式的结构图；

图4为本发明定位组件的一种实施方式的结构图；

图5为本发明第一滑行部件位置的一种实施方式的结构示意图；

图6为本发明第二滑行部件位置的一种实施方式的结构示意图；

图7为本发明膝关节置换测量装置的又一种实施方式示意图；

图8为图7膝关节置换测量装置的使用状态图；

图9为本发明膝关节置换测量系统的一种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明非差速转向车管道蠕动机器人的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围；有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”“后”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的的装置或原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”“联接”应做广义理解，例如，可以为固定连接，也可以为可拆卸连接或者一体式连接；可以是机械连接、也可以是电连接或可以为相互通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间的相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

图1示出了本发明膝关节置换测量装置的一种实施方式，所述装置至少包括

置于腿部下方的承托架10；

连接于承托架10的定位机构，包括构造为用于抵靠胫骨位置的胫骨定位机构20和构造为用于抵靠股骨位置的股骨定位机构21；所述胫骨定位机构20和股骨定位机构21可移动连接于承托架10上，以进行相对间距的调整；

分别设于承托架10上对应的所述胫骨定位机构20侧边和所述股骨定位机构21侧边，且分别对相应定位机构进行距离测量的第一测量机构30；以及

设于承托架10上方的底垫40。

一些示例中，见图1，所述胫骨定位机构20和股骨定位机构21均包括设于承托架10上且可在承托架10上移动的横杆23、固定于横杆21两侧的竖支架24以及且设于竖支架24上且抵靠于相应骨骼位置两侧的定位组件，两侧所述定位组件分别置于底垫40的两侧边；所述定位组件通过升降机构可在所述竖支架24上进行垂直升降运动；两侧所述定位组件可进行相向或相反移动以实现两定位组件的间距调整。

又一些具体的示例中，图3所示，所述竖支架24包括平行设置的第一竖向部240和第二竖向部241、以及连接第一竖向部240和第二竖向部241底部的连接部242；与所述第二竖向部241相向的第一竖向部240一侧设有第一滑道243；

与所述第一竖向部240相向的第二竖向部241一侧设有第二滑道244；

所述升降机构包括基块250、设于基块250前侧且与第一滑道243相配合的第一滑行部件251以及设于基块250后侧且与第二滑道244相配合的第二滑行部件252，所述第一滑行部件251还通过卡合机构固定于所述第一滑道243上。

本发明列举的还一些示例中，所述第一滑行部件251为滚球或滚筒结构，如图4-5，所述基块250对应第一滑行部件251的侧壁上设有与第一滑行部件251形状相配合的槽体256，所述槽体256前侧设有与第一滑行部件251接触面相匹配的滚动块253，所述滚动块253与第一滑行部件251的侧壁之间设有复位弹性件254。

所述第一竖向部240对应第一滑道243的侧壁上纵向均匀布设有槽孔246，见图3，所述槽孔246对应于第一滑行部件25的升降走向1位置设置，使得第一滑行部件25可沿槽孔246铺设方向进行滚动。本发明并未对槽孔246的间距进行限定，以实际情况进行设定，而为了保证实现微调，尽可能将间距数值设小。该滑道通过第一滑行部件的滚动进行调整纵向距离，可根据调整的孔数来获取定位组件的高度，并且复位弹性件对滚动时滑行部件的限定保证基块不下落，具有限位作用，该结构简单、操作便捷。

而在另一些示例中，第二滑行部件可在第一滑行部件的带动下实现升降；当然，两者还可以相反，即第一滑行部件通过第二滑行部件带动实现升降，具体的示例为：所述第二滑行部件252为一突块，所述突块与基块250连接端的两侧设有凹槽257；所述第二滑道244包括设于第二竖向部241中部的中通道249以及自内侧连通所述中通道249的侧通道248，所述突块置于中通道249内；所述中通道249设有伸缩机构270，所述伸缩机构270一端固定于突块底端，另一端固定于连接部242。该伸缩机构270以实现其伸缩升降即可，如油缸机构等；为保持设计结构紧凑，其动力部件可设于滑道底部。

本发明一些示例中，所述定位组件包括可横向移动连接于所述升降机构的调整杆70以及设于调整杆70内端的定位块71，所述定位块71为圆环构造，且环状面朝向人体设置，所述圆环环部的径向截面为圆形或椭圆形。该定位块实现环形部的多点定位，将固定压力点分散扩大，减缓患者的疼痛和压迫感，同时多点扩散固定具有更佳的固定效果，进一步保证手术过程的稳定。

为进一步实现智能测量，所述装置还包括第二测量机构50，所述第二测量机构50设于定位组件于升降机构的连接处，用于测量定位组件对应腿部定位部位的距离；

所述第一测量机构30和第二测量机构50为光电感应测量装置。该测量装置可设定于固定的初始测量工位，以实现相应距离的调整。

本发明图7还示出了本发明装置的一个示例中，所述装置还包括构造为用于抵靠足骨位置的足骨定位机构2，所述足骨定位机构26包括上述所述定位机构的部件。如此，通过三点固定，进一步避免腿部的意外移动影响手术结果。

本发明所述装置还包括带动胫骨定位机构20、股骨定位机构21和足骨定位机构26相应间距调整、各定位组件升降运动以及个定位组件相向或相反移动的动力装置。通过动力装置实现具体部位的调整，使该装置对腿部各部位定位操作精准，有效提高手术成功率。

在一些示例中，为更好的配合置换手术，所述底垫40对应所述股骨位置的表面为第一垫面41，对应所述胫骨位置的表面为第二垫面42，所述第一垫面41和第二垫面42为倾斜面，两倾斜面相交呈150-160°，贴合腿部微屈膝的状态。如图2所示，第一垫面41和第二垫面42均为斜面，两者的夹角角度可更好地保持膝关节屈曲时的张紧状态。

图8示出了本发明装置的一种使用状态图，如图所示，腿部膝盖屈曲，胫骨定位机构20、股骨定位机构21和足骨定位机构26分别定位于胫骨、股骨和足骨位置，使得腿部保持张紧状态，底垫的斜面进一步保持该张紧状态，以便手术进行。

本发明的测量装置可控制膝关节截骨量、左右侧外翻角度，同时将截骨厚度、外翻角度的定位、测量与截骨导向板在同一件装置上同时实现，并设计使实物膝关节测量工具的三维结构与周边组织环境、骨、皮层曲面相吻合，减少手术工具以及手术步骤。

图9示出了本发明另一个方面一种应用于上述装置的膝关节置换测量系统，包括

定位检测模块1，通过第一测量机构30和第二测量机构50检测相应定位组件的具体位置，并将相应的检测数据上传至管理模块2；

管理模块2，配置为接收定位检测数据，并对通过人机交互界面获取用户预设参数和实时操作指令的管理；

测量装置调整模块3，配置为接收所述管理模块2下达的用户预设参数或实时操作的指令，并进行定位组件的位移调整；

存储模块4，用于对检测数据和管理模块的操作日志信息的存储；

图形建立模块5，配置为根据获取股骨、胫骨和足骨定位检测数据，将监测数据定位点数据输入至预先获取的腿部关节三维模型上，寻找模型相应定位点，将腿部关节三维模型与定位的腿部重叠，以实现对应患者腿部实时建立腿部的关节三维形状图形；其中，所述预先获取的腿部关节三维模型为患者通过医学造影技术获取的相关腿部关节医学影像数据。本发明测量装置与周边组织环境、骨、皮层曲面相吻合，并通过图形建立模块可对患者腿部构建三维立体图，为手术提供直观有效的精度调整。在对患者腿部定位点进行调整时，定位检测模块1检测修改定位数据，并将其上传，同时图形建立模块5实时获取定位数据，并根据定位数据调整重叠的三维模型。

本领域普通技术人员可以意识到，上述模块中的信息传输方式包括有线和无线传输来实现；且结合本文中所公开的实施例描述示例的单元模块，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”“一些实施方式”“示意性实施方式”“示例”“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出了或描述了本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。