具备磨损测量元件的人工关节以及人工关节磨损测量方法与流程

本发明涉及一种具备能够测量人工膝关节的磨损量的磨损测量元件的人工关节以及人工关节磨损测量方法。

背景技术：

一般，人工膝关节由股骨假体、位于股骨假体的下面的胫骨假体以及位于股骨假体和胫骨假体之间的所谓人工软骨的胫骨板而构成(参照韩国授权专利第10-1769125号公报的“包括面接触式突起部的人工膝关节”)。股骨假体和胫骨假体由钴、铬合金等金属而制成。胫骨板由聚乙烯、聚酯等塑料而制成。周知人工膝关节的寿命为约15年。由塑料材料而制成的胫骨板的磨损决定人工膝关节的寿命。当做软骨功能的胫骨板被磨损而再次出现疼痛时，应通过人工膝关节置换术更换新的人工膝关节。胫骨板磨损可通过x射线或ct(computedtomography，计算机断层扫描)拍摄来确认。然而，x射线或ct拍摄很麻烦，对患者带来费用负担。此外，x射线及ct是最常用的影像设备，但存在拍摄时被反复辐射暴露的风险。

因此，迫切需要开发一种能够简单地确认人工关节的磨损量的装置。

技术实现要素：

为了解决所述问题，本发明的实施例提供一种具备磨损测量元件的人工关节以及人工关节磨损测量方法，所述磨损测量元件通过选自设置在人工关节的传感器装置、标记以及信息图案中的一个来判断人工关节的磨损。

为达成所述目的，根据本发明的实施例的具备磨损测量元件的人工关节，可通过选自设置于人工关节的传感器装置、标记及信息图案中的一个来判断人工关节的磨损。

而且，所述传感器装置可设置于构成人工关节的胫骨假体及股骨假体。

而且，所述传感器装置，包括：第一传感器，设置于所述股骨假体；以及第二传感器，设置于所述胫骨假体，可通过由所述第一传感器及第二传感器获取的第一传感器与第二传感器之间的距离信息判断人工关节的磨损。

而且，所述第一传感器设置于所述股骨假体的一侧面以防妨碍所述人工关节的动作，所述第二传感器对应所述第一传感器位于正下面且设置在所述胫骨假体的一侧面以防妨碍所述人工关节的动作。

而且，所述第一传感器及第二传感器可为无电源传感器。

而且，所述传感器装置为磨损量测量传感器，所述磨损量测量传感器位于所述股骨假体或胫骨假体的一侧面以防妨碍所述人工关节的动作，从而测量关节腔内体液中的胫骨板的磨粒量。

而且，所述磨损量测量传感器可为无电源传感器。

而且，所述第一传感器可附着于所述股骨假体的最低点部位。

而且，所述标记可设置于构成人工关节的股骨假体和胫骨板中的一方或股骨假体和胫骨板的两方。

而且，所述标记可具备多个或3个以上。

而且，将最初人工关节3d数据与对患者手术的人工关节拍摄2d数据重叠，可通过所述2d数据的人工关节和3d数据的人工关节相不重叠的磨损区域数据来判断人工关节的磨损。

而且，当所述3d数据与2d数据重叠时，两方数据的人工关节标记可以互相一致。

而且，所述2d数据可为x射线或ct拍摄的数据。

而且，所述信息图案中的一个形成于人工关节的摩擦部位，其他多个信息图案形成于人工关节的未发生摩擦的部位，可通过将最初人工关节3d数据与对患者手术的人工关节拍摄2d数据重叠比较形成于所述2d数据的人工关节摩擦区域的信息图案和形成于3d数据的人工关节摩擦区域的信息图案的数据来判断人工关节的磨损。

而且，当所述3d数据与2d数据重叠时，两方数据的人工关节信息图案可以互相一致。

而且，在所述信息图案可以存储人工关节的产品信息。

为达成所述目的，根据本发明的实施例的人工关节磨损测量方法，可包括：获取最初人工关节3d数据的步骤；获取对患者手术的人工关节拍摄2d数据的步骤；将所述3d数据与2d数据重叠的步骤；以及通过将所述3d数据与2d数据重叠时未重叠的人工关节的磨损区域来判断人工关节的磨损或者通过比较将所述3d数据与2d数据重叠时形成于2d数据的人工关节摩擦区域的信息图案与形成于3d数据的人工关节摩擦区域的信息图案的数据来判断人工关节的磨损的步骤。

而且，当所述3d数据与2d数据重叠时，两方数据的人工关节标记或信息图案可互相一致。

根据本发明的实施例的具备磨损测量元件的人工关节及人工关节磨损测量方法，通过附着于人工关节的传感器装置测量人工关节的磨损量，从而，可以判断是否更换人工关节。

而且，能够减小用x射线或ct拍摄时的麻烦及费用负担。

而且，能够避免因x射线或ct拍摄而被辐射暴露的风险。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的具备传感器装置的人工关节的分离立体图。

图2是通过根据本发明的第一实施例的传感器装置的人工关节磨损量测量图。

图3是根据本发明的第二实施例的具备磨损测量装置的人工关节的使用状态图。

图4是根据本发明的第三实施例的具备标记的人工关节的设置状态图。

图5是通过根据本发明的第三实施例的标记的人工关节磨损测量过程的示意图。

图6是根据本发明的第四实施例的具备信息图案的人工关节的设置状态图。

10：人工关节，11：股骨假体，12：胫骨假体，13：胫骨板，20：标记，30：信息图案，100：磨损区域，102：2d数据，103：3d数据，111：第一传感器，112：第二传感器，131：磨粒，120：磨损量测量传感器，200：关节腔内，201：体液，l：距离。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的优选实施例。首先，应注意对各图的构成要素标注参照符号时，即便表示在不同的图面上，对相同的构成要素标也要尽量注相同的符号。下面说明本发明的优选实施例，但是，本发明的技术思想并不限定或局限于此，可由本领域的技术人员多样地变形实施。

根据本发明的实施例的具备磨损测量元件的人工关节以及人工关节磨损测量方法，具备磨损测量元件的人工关节利用设置于人工关节的传感器装置、标记以及信息图案可以判断因人工关节的磨损是否更换人工关节。

首先，说明本发明的第一实施例。

如图1、2所示，本发明的第一实施例，包括：人工关节10以及设置在人工关节10的传感器装置。

人工关节10如同现有人工关节，包括：股骨假体11、位于股骨假体11的下面的胫骨假体12、以及位于股骨假体11与胫骨假体12之间，做软骨作用的胫骨板13。

股骨假体及胫骨假体由钴、铬合金等金属而制成。胫骨板13由聚乙烯、聚酯等塑料材料而制成。胫骨板13与股骨假体11或胫骨假体12之间的摩擦而被磨损。

传感器装置包括第一传感器111及第二传感器112。第一传感器111设置在股骨假体11。第二传感器112设置在胫骨假体12。通过从第一传感器111和第二传感器112获得的第一传感器111和第二传感器112之间的距离l信息可以确认胫骨板13的磨损量。例如，当第一传感器111和第二传感器112之间的距离l信息为设定值以下时，判断胫骨板13的寿命耗尽。若判断由于胫骨板13的磨损导致人工关节10的寿命耗尽，则通过人工关节置换术用新的人工关节更换寿命已尽的人工关节。

第一传感器111位于股骨假体11的下部一侧面以防干扰人工关节10的动作。第二传感器112对应第一传感器111位于正下方。第二传感器112位于胫骨假体12的上部一侧面，以防干扰人工关节10的动作。第一传感器111和第二传感器112位于同一垂直线上。第一传感器111和第二传感器112可为无电源传感器。第一传感器111和第二传感器112可为无线传感器。

例如，第一传感器111和第二传感器112可以被设计为具有电源的有线传感器，但此时，与所需的动作时期无关会向第一传感器111和第二传感器112提供不必要的电力。另外，当第一传感器111和第二传感器112为有线传感器时，会存在连接到第一传感器111和第二传感器112的电线被露出于皮肤外等诸多不便。因此，需将传感器装置设计为无电源无线传感器，以防止缝合皮肤后发生不便。

周知(株)corechips(http://nano_korea.blog.me/80137472507)是无电源无线压力传感器开发企业，无电源传感器技术是已被广泛周知的技术，在此，省略详细结构的说明。

例如，第一传感器111附着于股骨假体11的最低点部位，用于测量第一传感器111和第二传感器112两个点之间的间隔。在人工关节10中，股骨假体11和胫骨假体12之间的后部中的胫骨板13的大部分被磨损。

下面说明第二实施例。

如图3所示，传感器装置是磨损量测量传感器120。磨损量测量传感器120可为无电源传感器。磨损量测量传感器120可为无线传感器。

磨损量测量传感器120位于股骨假体11或胫骨假体12的一侧面以防干扰人工关节10的动作。磨损量测量传感器120测量关节腔内200的胫骨板13的磨粒131的量。

胫骨板13通过与股骨假体11或胫骨假体12的摩擦而被磨损，此时，磨粒131会掉落。被掉落的磨粒131位于灌满关节腔内200的体液201中。磨损量测量传感器120测量灌满关节腔内200的体液201中的胫骨板13的磨粒131的量。可以通过测量磨粒131的量来判断人工关节10的更换时机。

例如，当磨粒131的量为设定值以上时，判断胫骨板13的寿命耗尽。若判断由于胫骨板13的磨损导致人工关节10的寿命耗尽，则通过人工关节置换术用新的人工关节更换寿命耗尽的人工关节。

如上所述，根据本发明的第一实施例及第二实施例，可以通过附着于人工关节的传感器装置测量人工关节的磨损量来判断是否更换人工关节。此外，可以减小x射线或ct拍摄而引起的不便及费用负担。另外，可以避免由于x射线、ct拍摄而被辐射暴露的风险。

接着，说明本发明的第三实施例。

如图4所示，本发明的第三实施例利用设置于人工关节10的标记20测量人工关节10的磨损，从而，可以判断人工关节10的更换时机。

标记20可设置于构成人工关节10的股骨假体11和胫骨板13中的一方。作为其他例，标记20可设置于股骨假体11和胫骨板13的两方。

标记20成为使人工关节的3d数据103与2d数据102准确地重叠的参考点。标记20可以设置为多个或三个以上。2d数据102可以是x射线或ct等人工关节拍摄数据。

如图5所示，可以利用标记测量人工关节的磨损并通过磨损测量信息判断人工关节的更换时机。

具体而言，在将人工关节10植入患者体内之前获取人工关节10的3d数据103(参见图5(b))。通过x射线或ct拍摄患者的膝盖人工关节10来获取用于诊断人工关节10的磨损的人工关节10的2d数据102(参见图5(a))。

将获取的3d数据103与2d数据102重叠(参见图5(c))。此处，由于立体的三维3d数据103可在所有方向上自如旋转，因此，必须以2d数据102为准重叠3d数据103。

当3d数据103与2d数据102重叠时，将两方数据的人工关节10的标记20作为参考点，以两方数据的标记20相对应一致的方式重叠，从而，可以精密且准确地重叠3d数据103与2d数据102。

通过在3d数据103与2d数据102重叠时彼此不重叠的人工关节的磨损区域100的信息测量人工关节10的磨损量，从而，可以判断是否更换人工关节10。

在重叠时，2d数据102的人工关节10的影像是磨损部位已被磨损的状态，所以其尺寸小于3d数据103的人工关节10的影像。由于人工关节的磨损部位之差可以测量人工关节的磨损量。

接着，说明本发明的第四实施例。

如图6所示，本发明的第四实施例，通过利用设置于人工关节10的信息图案30测量人工关节10的磨损，从而，可以判断人工关节10的更换时机。

信息图案30可设置于构成人工关节10的股骨假体11和胫骨板13的一方。作为其他例，信息图案30还可设置于股骨假体11与胫骨板13的两方。

信息图案30中的一个形成在发生人工关节10的摩擦的部位。发生人工关节10的摩擦的部位是指股骨假体11与胫骨板13之间接触的部位。其他多个信息图案30形成在不发生人工关节10的摩擦的部位。不发生摩擦的部位是指股骨假体11和胫骨板13之间未接触的部位。

在信息图案30中可存储人工关节10的产品信息等各种信息。例如，信息图案30可具有条形码、qr码等存储信息的特定纹样。若扫描信息图案30，则可以接受各种信息。

信息图案30成为使人工关节10的3d数据103与2d数据102准确地重叠的参考点。信息图案30需设计三个以上。

第四实施例的人工关节磨损测量可与第三实施例相同地执行。具体而言，获取最初人工关节10的3d数据103。通过拍摄患者的膝盖获取人工关节10的拍摄2d数据102。

将3d数据103与所获取的2d数据102重叠。当3d数据103与2d数据102重叠时，通过比较形成在2d数据102的人工关节10的摩擦区域中的信息图案30和形成在3d数据103的人工关节10的摩擦区域中的信息图案30可以确定人工关节10的磨损。由于人工关节10的摩擦部位被磨损，因此，2d数据102的摩擦区域的信息图案30的尺寸必须小于3d数据103的摩擦区域的信息图案30。

当3d数据103与2d数据102重叠时，为了精确且准确地重叠，使两方数据的人工关节10的信息图案30互相一致。此时，在如pc等存储有匹配程序的匹配装置中将3d数据103与2d数据102匹配。将3d数据103与2d数据102匹配时，通过使用鼠标等在匹配装置上使用缩放功能来放大、缩小或以多样的角度旋转如图5(b)的a-a截面的3d数据103匹配至2d数据102。

以上说明是举例说明本发明的技术思想而已，只要是本发明所属领域的技术人员在不脱离本发明的本质特性的范围内可以进行各种修改、变更及取代。因此，本发明所公开的实施例及附图是用来说明本发明的技术思想的，并不限定本发明的技术思想。本发明的保护范围应由权利要求范围而解释，应解释为在与其同等范围内的所有技术思想均包含于本发明的权利范围。