被配置为支持球窝关节的安装的测量系统以及其方法与流程

被配置为支持球窝关节的安装的测量系统以及其方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2018年10月5日提交的美国临时申请号62/742,179，以及2018年10月5日提交的美国临时申请号62/742,207的权益，所述申请全部以引用的方式并入本文。
技术领域
3.本发明总体涉及医疗装置和外科手术装置，并且更具体地涉及与骨骼肌系统相关的参数测量。


背景技术：

4.由于诸如环境、遗传、饮食、使用和衰老的许多因素，哺乳动物的骨骼肌系统会受到损坏。骨骼肌系统的关节通常包括相对于彼此移动的两个或更多个骨骼。移动通过附着到关节的肌肉组织和肌腱来实现。韧带在位置上固持并稳定一个或多个关节骨骼。软骨是防止骨骼与骨骼接触，分配载荷并降低摩擦的抗磨表面。
5.在人类骨骼肌系统的修复方面已经取得了显著进展。一般而言，随着时间的推移，使用动物研究、经验性证据、模拟数据、机械原型和患者数据，假体骨科关节一直在发展。多年来，用于骨科外科手术的工具一直在改良，但是并未发生实质性改变。因此，用于置换骨科关节的基本手术已经被标准化为满足广泛分布的人群的一般需求。尽管工具、手术和人工关节能满足一般需求，但是每种置换手术在患者之间会存在显著的差异。对这些个体差异的校正取决于外科医生根据具体情形使用可用的工具来调节和装配置换关节的技能。实时地提供定量测量数据来支持假体部件或假体关节的安装将是非常有益的。
附图说明
6.图1是根据一个示例实施方案的假体肩关节的图示；
7.图2是根据一个示例实施方案的假体肩关节的图示；
8.图3是根据一个示例实施方案的肩关节系统中的测量装置的图示；
9.图4a是根据一个示例实施方案的使用图3的测量装置进行肩关节安装的流程图；
10.图4b是根据一个示例实施方案的来自图4a的使用图3的测量装置进行肩关节安装的流程图的延续；
11.图5是根据一个示例实施方案的测量装置的示出部件的分解图；
12.图6是根据一个示例实施方案的测量装置的分解侧视图；
13.图7是根据一个示例实施方案的联接到底部壳体的上部壳体的图示；
14.图8是根据一个示例实施方案的测量装置的横截面；
15.图9是根据一个示例实施方案的测量装置的外壳的机械特征的图示；
16.图10是根据一个示例实施方案的外壳的部分的示出在上部壳体与底部壳体之间的传感器的横截面图；
17.图11是根据一个示例实施方案的测量装置的示出上部壳体的外部弯曲表面的横
截面图；
18.图12是根据一个示例实施方案的形成于底部壳体中的传感器卡扣的图示；
19.图13是根据一个示例实施方案的底部壳体的示出焊料孔的横截面图；
20.图14是根据一个示例实施方案的底部壳体中的被配置为联接到柔性互连件的支撑结构的图示；
21.图15是根据一个示例实施方案的上部壳体、底部壳体和肱骨托架的一部分的横截面图；
22.图16是根据一个示例实施方案的测量装置上的用于将上部壳体联接到底部壳体的壳体卡扣的图示；
23.图17是根据一个示例实施方案的从底部壳体延伸的刚性卡扣的图示；
24.图18是根据一个示例实施方案的测量装置中的o型环的图示；
25.图19是根据一个示例实施方案的具有电子电路的底部壳体的图示；
26.图20是根据一个示例实施方案的柔性互连件的图示；
27.图21是根据一个示例实施方案的测量装置的图示；
28.图22a是根据一个示例实施方案的在计算机的显示器上的gui的图示；
29.图22b是根据一个示例实施方案的指示撞击的gui的图示；
30.图23是根据一个示例实施方案的联接到计算机的显示器上的gui的图示，所述gui显示来自测量装置的与运动范围相关的传感器信息；
31.图24是根据一个示例实施方案的选项屏幕的图示；
32.图25是根据一个示例实施方案的gui 380上的运动范围(rom)覆盖的图示；
33.图26是根据一个示例实施方案的gui的示出撞击运动范围评定的图示；
34.图27a是根据一个示例实施方案的来自测量装置的测量数据的图示；
35.图27b是根据一个示例实施方案的测量装置将测量数据传输到计算机并在显示器上显示测量数据的图示；
36.图28示出了根据一个示例实施方案的如图21所示的测量装置的外部弯曲表面的横截面图；
37.图29a是根据一个示例实施方案的用于计算力和位置的球面坐标系的图示；
38.图29b是根据一个示例实施方案的与传感器位置相关的力和位置计算的实例；
39.图30是示出根据一个示例实施方案的根据来自传感器的测量数据进行力大小计算的图；
40.图31是示出根据一个示例实施方案的使用来自传感器的测量数据进行测量装置的外部弯曲表面上的所施加的载荷的位置计算的图；
41.图32是根据一个示例实施方案的测量装置中的电子电路的框图；
42.图33是根据一个示例实施方案的系统或计算机的框图；
43.图34是根据一个示例性实施方案的用于测量和报告的通信网络的图示；
44.图35是根据一个示例实施方案的支持肩关节的安装的机器人的图；
45.图36是根据一个示例实施方案的测量装置；
46.图37a是根据一个示例实施方案的测量装置的上视图；
47.图37b是根据一个示例实施方案的测量装置的示出外部弯曲表面的视图；
48.图37c是根据一个示例实施方案的测量装置的侧视图；
49.图37d是根据一个示例实施方案的测量装置的示出形成于垫片中的底切口的前视图；
50.图38是根据一个示例实施方案的测量装置的分解图；
51.图39是根据一个示例实施方案的测量装置的底部壳体的空腔的视图；
52.图40是根据一个示例实施方案的测量装置的横截面图；
53.图41a示出了根据一个示例实施方案的具有第一垫片的测量装置；
54.图41b示出了根据一个示例实施方案的具有第二垫片的测量装置；
55.图42是根据一个示例实施方案的上部壳体的外部弯曲表面的横截面图，所述外部弯曲表面被修改为将载荷引导到外部弯曲表面的预定区域；
56.图43是根据一个示例实施方案的使测量装置载荷的框图；并且
57.图44是根据一个示例实施方案的测量装置的示出上部壳体的外部弯曲表面的不同区域的图示。
具体实施方式
58.以下对一个或多个实施方案的描述本质上仅是说明性的，并且决不意图限制本发明、其应用或用途。
59.为了使一个或多个图示简单明了，附图中的元件不一定按比例绘制，仅是示意性的和非限制性的，并且除非另有说明，否则不同附图中的相同的附图标记表示相同元件。另外，为了简化描述，省略了众所周知的步骤和元件的描述和细节。应注意到，一旦在一个附图中定义了某一物品，则在接下来的附图中可能就不会论述或进一步定义所述物品。
60.在权利要求中或/和在具体实施方式中的术语“第一”、“第二”、“第三”等等用于区分相似元件，并且不一定用于在时间上、在空间上、在排名上或以任何其他方式描述顺序。应理解，如此使用的术语在适当的情形下是可互换的，并且本文描述的实施方案能够以不同于本文描述或示出的顺序操作。
61.如本领域的普通技术人员所已知的过程、技术、设备和材料可能不会进行详细论述，但是在适当时意图作为可行的描述的一部分。
62.直角笛卡儿坐标系的x、y和z轴线的取向被假设为使得x和y轴线在给定位置处定义平面，并且z轴线垂直于x
‑
y平面。与装置的笛卡尔轴线有关的旋转轴线被定义为偏转、俯仰和滚动轴线。在本段落中定义的笛卡尔坐标系的取向下，偏转旋转轴线是穿过装置的主体的z轴线。俯仰改变装置的纵向轴线的取向。滚动是围绕装置的纵向轴线的旋转。
63.直角笛卡儿坐标系的x、y、z轴线的取向被选择为有助于在计算机屏幕上实现具有用户将能够最容易地关联起来的取向的图形显示。因此，每当装置自身向上移动，例如远离地球表面时，装置的图像在计算机显示上也向上移动。这同样适用于向左或向右移动。
64.尽管在描述实施方案时将惯性传感器提供为可行的实例，但是在所描述的实施方案的范围内可使用任何跟踪装置(例如，gps芯片、声学测距、加速度计、磁力仪、陀螺仪、倾斜仪、mem装置)。
65.至少一个实施方案涉及一种旨在协助外科医生确定骨科植入物的实时对准、运动范围、载荷、撞击和接触点的动力学骨科测量系统。尽管所述系统对于任何骨科外科手术
(例如，脊椎、肩、膝、髋、脚踝、手腕、手指、脚趾、骨骼、骨骼肌等)来说都是通用的，但是以下实例涉及作为本发明的一个实施方案的非限制性实例的肩外科手术。
66.本文描述的非限制性实施方案涉及基于定量测量的骨科外科手术并且在本文中被称为动力学系统。动力学系统包括传感器系统，所述传感器系统提供可视觉地、听觉地或触觉地提供给外科医生或外科手术团队的定量测量数据和反馈。动力学系统向外科医生提供关于肩关节上的力、压力或载荷的实时动态数据，整个运动范围内的接触和一致性，以及关于撞击的信息。
67.一般而言，动力学是对力对身体或身体系统的运动的影响的研究。本文公开了一种用于对骨骼肌系统进行动力学评定的系统。动力学系统可用于安装假体部件，或用于监测和评定骨骼肌系统的永久安装部件。例如，安装假体部件可能需要使一个或多个骨骼表面准备好接纳某一装置或部件。动力学系统被设计成在力以类似于最终关节安装的方式施加到关节的情况下至少对载荷、载荷位置、或对准进行定量测量。带传感器的测量部件被设计成允许韧带、组织和骨骼在获取定量测量数据时处于适当的位置。这是很重要的，因为骨骼切割会考虑运动力，其中一旦关节被重新组装，动力学评定和后续骨骼切割在对准、载荷和载荷位置方面可能就会发生显著变化。
68.假体关节安装可受益于定量测量数据与外科医生对假体关节的主观反馈的结合。定量测量可用于在最终安装之前确定对骨骼、假体部件或组织的调整。永久性传感器也可容纳在最终的假体部件中以提供与植入物的状态相关的定期数据。术中和长期收集的数据可用于确定外科手术安装的参数范围并且改进将来的假体部件。一个或多个目标物理参数可包括但不限于对以下项的测量：对准、载荷、力、压力、位置、移位、密度、粘度、ph、伪加速度、颜色、移动、微粒物质、结构完整性以及局部温度。通常，使用若干测量的参数来进行定量评定。图形用户界面可支持测量数据的消化吸收。可通过定位在身体之上或之内的无线感测模块或装置、器械、器具、运载工具、设备或其他物理系统来相对于取向、对准、方向、移位或位置，以及沿着某一轴线或组合轴线的移动、旋转或加速而评估参数。
69.虽然本说明书以定义本发明的被视为新颖的特征的权利要求结尾，但是认为通过考虑以下结合附图进行的描述将更好地理解本发明，其中类似的附图标记将进行沿用。
70.本文以下说明的测量装置的示例实施方案仅是说明性的，并且不限制在身体的其他部分中的使用。测量装置可为测量至少一个参数，或支持假体部件到骨骼肌系统的安装的工具、设备、植入物或假体。测量装置可用于骨骼、膝、髋、脚踝、脊椎、肩、手、手腕、脚、手指、脚趾以及骨骼肌系统的其他区域上。一般而言，本文公开的原理意在适于用于骨骼肌系统的所有位置中。
71.至少一个实施方案涉及一种用于调整或监测骨骼肌关节的接触位置以实现稳定性的系统，所述系统包括：假体部件，所述假体部件被配置为在联接到骨骼之后旋转；带传感器的假体，所述带传感器的假体具有关节连接表面，其中带传感器的假体被配置为联接到假体部件，其中带传感器的假体具有联接到关节连接表面的多个载荷传感器，以及被配置为测量位置、斜度、旋转或轨迹的位置测量系统；以及远程系统，所述远程系统被配置为从带传感器的假体无线地接收定量测量数据，其中远程系统被配置为显示关节连接表面，其中远程系统被配置为显示施加到关节连接表面的载荷的位置，并且其中远程系统被配置为记录在骨骼肌关节移动通过某一运动范围(rom)时发生的撞击。
72.一般而言，本文公开的关节测量系统涉及并可用于骨骼肌系统的任何球窝关节。典型地，第一骨骼终止于球形表面并且装配在具有接纳球状物的凹穴的第二骨骼内。第一骨骼受肌肉、肌腱、韧带和组织推动来使第一骨骼移动，使得第一骨骼的球状物在第二骨骼的凹穴内旋转。球窝关节具有骨骼肌系统内的不同关节的最宽泛的运动范围的一些运动范围。例如，肩关节和髋关节是球窝关节。肩关节和髋关节是具有滑膜液的滑膜关节。本文以下公开的实例是用于肩关节系统，诸如反向假体肩关节或标准假体肩关节。反向假体肩和标准肩具有作为关节系统的一部分的凹穴和球状物。包括电子电路和传感器的测量装置可适于肩关节系统的凹穴的弯曲表面或球状物的弯曲表面。本文公开的所有肩关节实例也可用于髋并且针对髋设定大小。本文公开的测量装置可适于髋的髋臼杯的弯曲表面，或者所述测量装置可适于股骨头的球状物的弯曲表面。
73.图1是根据一个示例实施方案的假体肩关节100的图示。当与骨骼肌系统的其他关节比较时，自然肩关节支持广泛的运动范围(rom)。肩关节包括肱骨、肩胛骨、喙突、肩峰以及锁骨。肩关节由滑膜包裹，所述滑膜产生润滑肩关节并将营养物质循环到该区域的滑膜液。肩胛骨包括关节盂腔。关节盂腔具有弯曲表面。肱骨的近端具有肱骨头，所述肱骨头具有弯曲表面，所述弯曲表面联接到关节盂腔以支持肩关节的移动并且建立所述肩关节的运动范围。肱骨颈从肱骨延伸并且以预定角度联接到肱骨头。肌肉、肌腱和韧带联接到肱骨、肩胛骨和锁骨以将肩关节固持在适当的位置，并且使肱骨相对于肩胛骨移动。
74.假体肩关节100包括肱骨假体102和关节盂假体114。肱骨假体102包括柄104、颈106和头108。头108具有外部弯曲表面，所述外部弯曲表面被配置为支持假体肩关节100的移动。在一个实施方案中，外部弯曲表面是凸出的。肱骨110的近端被切割来接纳肱骨假体102。柄104插入到肱骨110的骨髓腔中以将肱骨假体102联接到肱骨110。
75.关节盂假体114包括关节盂结构118和保持结构116。肩胛骨112上的关节盂腔被准备好来接纳关节盂假体114。关节盂假体114的保持结构116被配置为联接到肩胛骨112以保持关节盂结构118。在一个实施方案中，关节盂结构118替换了关节盂腔。关节盂结构118具有外部弯曲表面。关节盂结构118被配置为联接到肱骨假体102的头108以支持假体肩关节100的移动。在一个实施方案中，关节盂结构的外部弯曲表面是凹入的。关节盂结构118的外部弯曲表面是低摩擦的，以支持肱骨假体102在载荷下进行移动。
76.在一个实施方案中，关节盂假体114是包括试验性测量装置的试验装置。在已经用试验性测量装置进行测量之后，移除试验装置并且安装永久性假体。可选地，关节盂假体114可包括联接到保持结构116的托架。具有关节连接表面的支承件被配置为联接到托架。在一个实施方案中，可将支承件从托架移除并且用试验性测量装置进行替换。另一实例是可用试验性测量装置替换的可移除的肱骨头108。在一个实施方案中，在肱骨假体102上的试验性测量装置可单独地或结合替换关节盂结构118的试验性测量装置一起进行操作。一般而言，试验性测量装置将具有被配置为测量参数的至少一个传感器。试验性测量装置将具有类似于关节盂假体114或肱骨假体102的外部弯曲表面和尺寸。在一个实施方案中，由试验性测量装置进行的测量将与假体肩关节100运动范围和稳定性相关。
77.图2是根据一个示例实施方案的假体肩关节120的图示。假体肩关节120也被称为反向假体肩关节。假体肩关节120包括肱骨假体122和关节盂假体130。肱骨假体122包括柄124、颈126和肱骨衬垫128。肱骨110的近端被切割来接纳肱骨假体122。柄124插入到肱骨
110的骨髓腔中。
78.关节盂假体130包括关节盂球体132和保持结构134。肩胛骨112的关节盂腔被准备好用于接纳关节盂假体130。关节盂假体130的保持结构134被配置为联接到肩胛骨112以将关节盂球体132保持和固持在联接到肱骨假体122的位置。在一个实施方案中，关节盂球体132被配置为联接到肩胛骨112的表面以替换关节盂腔。关节盂球体132具有弯曲表面，所述弯曲表面被配置为联接到肱骨假体122的肱骨衬垫128。假体肩关节120是反向肩关节，因为对应于肱骨的肱骨头的关节盂球体联接到肩胛骨。另外，对应于肩胛骨112的关节盂腔的肱骨衬垫128替代地联接到肱骨110。因此，关节连接表面已经被反转。在一个实施方案中，肱骨衬垫128的外部弯曲表面是凹入的。在一个实施方案中，关节盂球体132的外部弯曲表面是凸出的以联接到肱骨衬垫128并且支持假体肩关节120的移动。肱骨衬垫128的外部弯曲表面承受载荷，并且是低摩擦的以支持假体肩关节120的移动。
79.在一个实施方案中，可将肱骨衬垫128移除并且用试验性测量装置进行替换。试验性测量装置可联接到肱骨假体122的颈。例如，肱骨假体122的颈126可终止于被配置为接纳肱骨衬垫128的托架。肱骨衬垫128被配置为是可移除的并且用试验性测量装置进行替换。试验性测量装置将具有被配置为测量参数的至少一个传感器。试验性测量装置将具有类似于肱骨衬垫128的外部弯曲表面和尺寸。在一个实施方案中，由试验性测量装置进行的测量将与假体肩关节130中的肱骨假体122的移动、载荷和稳定性相关。在一个实施方案中，可将关节盂球体132移除并且用具有至少一个传感器的第二试验性测量装置进行替换。在一个实施方案中，第二试验性测量装置可代替第一试验性测量装置用于评定假体肩关节130。在一个实施方案中，第一试验性测量装置和第二试验性测量装置都可用于提供测量数据来评定假体肩关节130。在使用第一试验性测量装置或第二试验性测量装置之后安装最终的假体部件。在一个实施方案中，最终的假体部件中的一者或多者可具有用于测量参数的至少一个传感器。
80.图3是根据一个示例实施方案的肩关节系统160中的测量装置154的图示。在示例实施方案中，在骨骼肌系统中示出了反向肩关节。肩关节系统160包括计算机162、关节盂球体152以及包括测量装置154的肱骨假体158。关节盂球体152被示出为联接到肩胛骨140的准备好的骨骼表面。相对于关节盂球体152的放置示出了锁骨142和喙突144。在一个实施方案中，肩胛骨140的关节盂腔被准备好来接纳关节盂球体152。如所示，关节盂球体152联接到肩胛骨140的准备好的骨骼表面146。关节盂球体152可具有锚固件或柄以支持附接到肩胛骨140。在一个实施方案中，使用螺钉来将关节盂球体152联接到肩胛骨140。关节盂球体152具有被配置为联接到测量装置154的外部弯曲表面。在该实例中，关节盂球体152具有凸出表面。
81.在一个实施方案中，肱骨假体158被配置为联接到肱骨150。肱骨150的近端被切割以具有用于接纳肱骨假体158的准备好的骨骼表面148。肱骨衬垫具有低摩擦表面，并且被配置为支持肩关节系统160的移动。肱骨衬垫被配置为联接肱骨托架156。在该实例中，肱骨衬垫被配置为能够从肱骨假体158移除并且在图3中已被移除。测量装置154替换了肱骨托架156中的肱骨衬垫。在一个实施方案中，测量装置154被配置为在尺寸上等于肱骨衬垫。在一个实施方案中，测量装置154的外部弯曲表面是凹入的，并且被配置为联接到关节盂球体152的外部弯曲表面。测量装置154包括至少一个传感器和电子电路，所述至少一个传感器
和电子电路被配置为控制测量过程并且将测量数据传输到接近于肩关节系统160的计算机162。在一个实施方案中，测量装置154还可包括被配置为测量位置或移动的位置测量系统。至少一个传感器将测量目标参数来支持肩关节系统160的安装。典型地，计算机162在手术室中处于正安装肩关节系统160的外科手术区之外。显示器164包括图形用户界面(gui)，所述gui支持以图形方式呈现测量数据，其中手术团队可快速地消化吸收测量数据以进行验证、调整或进行改进安装的改变。
82.一般而言，肩关节系统160中的至少一个部件具有测量能力。在该实例中，肩关节系统160是具有测量装置154的反向肩系统。测量装置154可适于用于包括肱骨假体和关节盂假体的标准肩关节系统中。传感器也可放置在标准肩关节系统的肱骨假体和关节盂假体中的一者或两者中。测量装置154不限于肩关节置换术。测量装置154可适于用于髋、膝、脊椎、骨骼、脚踝、手腕、手指、脚趾以及骨骼肌系统的其他部分。
83.在外科手术期间需要定量测量数据来动力学地评定和优化肩关节。测量装置154将定量测量数据实时地传送到外科医生或外科手术团队，以支持对使肩活动并影响肩的运动范围的不同的软组织上的肌腱进行调整。在一个实施方案中，测量装置154是在尺寸上基本上等于对应的永久性假体的临时或试验装置。在最终的假体关节中替换测量装置154的永久性假体将以类似于由测量装置154提供测量数据的方式进行测量。
84.肩关节系统160被迫通过某一运动范围(rom)，所述rom由测量装置154测量。例如，可通过rom实时地测量肱骨150的位置、由关节盂球体152施加到测量装置154的载荷大小以及关节盂球体152联接到测量装置154的接触点。肩胛骨缺损是肩关节安装中的常见并发症。缺损是由肱骨假体158与下侧肩胛颈之间的会引起溶骨反应，进而导致聚乙烯碎片的反复接触引起的。可在检测到撞击时对肩关节系统160进行调整以防止发生肩胛骨缺损。监测运动范围和载荷以确定是否对实现肩移动的各种软组织成分上的肌腱进行调整。使用定量测量数据对软组织进行调整可减少或消除撞击，在肩关节中产生更大的稳定性并且增加肩的运动范围。更具体地，通过使用测量来减少植入物错位，提高肩胛下肌品质并调整肩关节的肌肉张紧而增强稳定性。已经发现对盂肱关节处的软组织的适当的压缩力能显著地提高反向全肩关节置换术的稳定性。此外，使肱骨偏向侧面的假体设计原本就是更稳定的，因为所述假体设计能使旋转肩袖更好地张紧并且实现更多的三角肌包裹。
85.图4a是根据一个示例实施方案的使用图3的测量装置154进行肩关节安装的流程图170。在该实例中，在流程图170中公开的测量装置对应于测量装置154并且被配置为装配到肱骨假体中。测量装置包括至少一个传感器并且被配置为测量至少一个参数。在一个实施方案中，测量装置将测量数据传输到计算机。可在联接到计算机的显示器上实时地查阅测量数据。在一个实施方案中，测量装置还与张紧装置兼容以允许在外科手术早期，诸如紧接在肱骨切割之后发挥功能。测量装置支持不同尺寸的骨骼肌系统和肩关节系统，其中单个测量装置可支持大部分人群。在一个实施方案中，测量装置可在没有专用工具的情况下插入到肱骨试验件和植入物中。类似地，测量装置可在没有专用工具的情况下从肱骨试验件和植入物移除。
86.可能未列出所有步骤，例如本领域中已知的可用于该方法的步骤。另外，本文所列的步骤并不暗示特定次序并且可根据应用以不同的次序进行实践。在步骤172中，使肩暴露以触及肱骨。在步骤174中，切割肱骨的近端以准备肱骨侧。在一个实施方案中，以预定角度
进行切割。在一个实施方案中，肱骨的准备好的骨骼表面被配置为接纳肱骨假体。将肱骨假体的柄插入到肱骨的骨髓腔中并且放置在预定位置中。肱骨假体还可包括柄保护物。在步骤176中，使关节盂假体准备好用于植入。在一个实施方案中，对肩胛骨进行一次或多次骨骼切割或骨骼改造以接纳关节盂假体。在步骤178中，插入关节盂假体并且将所述关节盂假体联接到肩胛骨。在步骤180中，将试验性植入物联接到肱骨。在步骤182中，针对肩应用确定测量装置尺寸。在一个实施方案中，可提供不同尺寸的测量装置以供选择。可选地，可提供不同的适配器以针对适当的尺寸组装测量装置。在步骤184中，激活测量装置。在步骤186中，针对适当的肱骨选项组装测量装置。测量装置被配置为接受调整，使得可改变肱骨假体的肱骨颈角度。例如，可选择不同的偏移，诸如(0、2.5或5度)以影响肩关节的运动范围。在步骤188中，将肱骨托架和测量装置联接到肱骨假体的肱骨柄。因此，关节盂假体和具有测量装置的肱骨假体已经分别安装到肩胛骨和肱骨。在步骤190中，对肩进行还原。肩处于适当的位置，其中测量装置将测量数据发送到计算机。显示器联接到计算机以向外科医生或外科手术团队实时地显示测量数据。
87.在步骤192中，通过运动范围(rom)评估肩。在一个实施方案中，使肩移动完成一种或多种预定运动以通过测量数据指示假体肩关节安装的任何问题。测量装置将测量数据从测量装置中的一个或多个传感器传输到计算机。向外科医生或外科手术团队实时地显示测量数据。在一个实施方案中，测量数据中的一些由计算机处理并且图形地显示在计算机的显示器上以支持外科手术团队快速消化吸收测量数据。在步骤194中，基于来自测量装置的测量数据而进行临床上适宜的调整。
88.图4b是根据一个示例实施方案的来自图4a的使用图3的测量装置154进行肩关节安装的流程图170的延续。在步骤196中，从肱骨假体移除肱骨托架试验性植入物和测量装置。在步骤198中，将肱骨托架植入物安装到肱骨假体上。在一个实施方案中，肱骨托架植入物是最终的植入物，而不是试验装置。在步骤200中，将所插入的测量装置联接到肱骨假体。在一个实施方案中，将测量装置联接到肱骨托架植入物。在一个实施方案中，试验植入物在尺寸上类似于肱骨托架植入物，使得用肱骨托架中的测量装置获取的测量数据应基本上等于在测量装置处于试验性植入物中时获取的测量数据。在步骤202中，对肩关节进行还原。
89.在步骤204中，使肩移动通过某一rom。测量装置将测量数据传输到计算机并且将所述测量数据显示在显示器上。由外科医生或外科手术团队查阅测量数据以使用联接到肱骨假体的永久性肱骨托架植入物验证先前的临床上适宜的调整。在一个实施方案中，可基于rom结果和定量测量数据而进行进一步的临床上适宜的调整以改善或改进肩关节。在步骤206中，将测量装置从永久性肱骨托架植入物移除。在一个实施方案中，测量装置是在完成外科手术之后处置的一次性装置。在步骤208中，将肱骨衬垫联接到肱骨托架植入物。肱骨衬垫具有弯曲表面，所述弯曲表面被配置为联接到关节盂植入物。肱骨衬垫在尺寸上基本上等于测量装置。肱骨衬垫具有低摩擦表面，所述低摩擦表面可承受在某一运动范围内施加到肩的载荷。在步骤210中，对肩关节进行还原。在步骤212中，在永久性肩假体部件处于适当的位置的情况下闭合伤口。永久肩的性能将等同于用测量装置进行测量和调整的性能。
90.图5是根据一个示例实施方案的测量装置154的示出部件的分解图。一般而言，测量装置154产生针对临床参数的定量测量数据，所述临床参数会影响关节的效果、撞击、稳
定性以及运动范围。在该实例中，测量装置154被配置为用于肩关节中，并且更具体地用于反向肩关节中。测量装置154被配置为测量表示在反向肩关节中所遇见的载荷的功能性载荷范围和最大载荷范围。测量装置154被配置为在对肩关节进行试验时检测并记录与联接到肱骨衬垫的关节盂球体相关的关节力。测量装置154包括用于检测肱骨假体的运动和取向的传感器。测量装置154被配置为检测肱骨衬垫上的下侧撞击。测量装置154被配置为测量肱骨衬垫上的上侧撞击。测量装置有助于理解联接到肩关节的软组织、需要评估哪些软组织以及调整软组织的后果。在一个实施方案中，可评估联接到肩关节的不同软组织的张力并且在带来最优稳定性的预定范围内单独地调整所述张力。测量装置154被配置为联接到具有显示器的计算机。在一个实施方案中，计算机和显示器在手术室内处于外科手术团队的视野内以报告来自测量装置154的测量数据。典型地，计算机和显示器放置在手术室的无菌区之外。测量装置154包括低功率收发器以支持手术室内的通信，但是在手术室之外支持高度衰减的信号。通过对传输进行加密以防止测量数据被读取，通信可为安全的。
91.测量装置154和计算机以最小迟滞或延迟提供载荷和运动数据。在一个实施方案中，迟滞或延迟通常小于2秒。在一个实施方案中，测量装置154被设计成供单次使用并且提供在无菌包装中。在一个实施方案中，测量装置154内的电源具有供单次使用的足够的电力但是无法为第二次使用供电。在一个实施方案中，测量装置154无法被打开来更换电源。在一个实施方案中，测量装置154的使用寿命在外科手术环境中为约1小时至数小时。测量装置154包括生物相容性材料。在一个实施方案中，在无菌包装之前对测量装置154进行测试和校准以确保最优性能。
92.测量装置154包括上部壳体220和底部壳体222。上部壳体220和底部壳体222被配置为联接在一起以形成气密地密封的外壳。传感器230、电子电路236和pc板234被气密地密封在外壳内。在该实例中，上部壳体220具有外部弯曲表面224，所述外部弯曲表面224被配置为联接到关节盂球体的外部弯曲表面以支持肩关节的移动。上部壳体220还包括联接到外部弯曲表面224的边缘242。在一个实施方案中，上部壳体220和底部壳体222具有对应的保持特征以将上部壳体220固持到底部壳体222。可选地，可穿过开口226放置螺钉以将上部壳体220联接到底部壳体222。底部壳体222具有安装结构240，所述安装结构240被配置为联接到肱骨假体的肱骨托架。还可使用胶粘剂或粘附剂来将上部壳体220联接到底部壳体222。安装结构240将外壳对准并保持到肱骨假体。底部壳体222包括开口254，所述开口254被配置为接纳来自上部壳体220的结构。开口254终止于加强区域，所述加强区域被配置为接纳螺钉以将上部壳体220固持到底部壳体222。柔性互连件228被配置为联接到印刷电路(pc)板234。柔性互连件228将传感器230联接到电子电路236。在一个实施方案中，电子部件安装到pc板234。pc板234包括将电子部件联接来形成电子电路的互连件，所述电子电路被配置为控制测量过程并且传输测量数据。
93.在一个实施方案中，传感器230形成于柔性互连件228中。传感器230可被准确地复制，并且在柔性互连件228之中或之上同时形成时具有类似的特性。参考传感器232也可形成于柔性互连件228之中或之上。例如，传感器230可为载荷传感器。载荷传感器可为弹性电容器、mem装置、机械结构、液压结构、气动结构、应变仪、换能器或压电结构。载荷传感器在耦合到载荷时将载荷转换为电信号，所述电信号通过柔性互连件228提供到电子电路236。可选地，传感器230可为联接到柔性互连件228的离散传感器。在该实例中，作为载荷传感器
的传感器230是弹性电容器、mem装置或压电结构。传感器230联接在上部壳体220与底部壳体222之间。在一个实施方案中，传感器230联接到在底部壳体222的内表面244上的凸起区域238。凸起区域238各自具有不与底部壳体的内表面244共面的表面。在一个实施方案中，存在与凸起区域238相等数量的传感器230。例如，使用三个载荷传感器来测量施加到外部弯曲表面224的载荷。由肩关节的关节盂球体施加到上部壳体226的表面224的载荷被配置为压缩传感器230。在一个实施方案中，开口226中的将上部壳体220联接到底部壳体222的螺钉可进行调整以对传感器230预加载荷，从而将传感器230放置在针对施加到测量装置154的载荷范围的线性操作区域中。还可通过校准过程来放置测量装置154以确保最优性能，其中每个传感器可进行测量并且将校正应用于传感器测量以确保在载荷范围内进行线性操作。校正值存储在存储器中，其中所述校正值可用于对系统的每个传感器进行校正。
94.图6是根据一个示例实施方案的测量装置154的分解侧视图。在一个实施方案中，侧视图示出了上部壳体220相对于安装结构240的底部表面以预定角度联接到底部壳体222。电子电路236、pc板234、柔性互连件228和传感器230容纳在由上部壳体220和底部壳体222形成的外壳中。在一个实施方案中，电子电路236和pc板234放置在底部壳体222的内部内的空腔内。柔性互连件228联接到安装在pc板234上的连接器以将传感器230联接到电子电路236。上部壳体220的内表面256包括凸起区域252。凸起区域252是被配置为联接到传感器230的传感器垫。凸起区域252各自具有不与上部壳体220的内表面256共面的表面。在一个实施方案中，存在与传感器230相等数量的凸起区域252。
95.上部壳体220可通过螺钉、保持特征、粘附剂、焊接、电气装置、磁性装置或其他密封和紧固方法来联接到下部壳体222。上部壳体220和下部壳体222可包括聚合物、陶瓷、金属、金属合金或可承受骨骼肌关节的载荷并提供低摩擦表面的材料。在一个实施方案中，构成上部壳体220的材料是低摩擦的，使得外部弯曲表面224是低摩擦的。可选地，可将低摩擦涂层粘结或施加到上部壳体220以提供低摩擦外部弯曲表面224。在本文以上示出的实例中，上部壳体220通过螺钉联接到下部壳体222。上部壳体220包括对应于图5的开口254的结构250。在一个实施方案中，结构250是圆柱形形状。穿过开口226放置的螺钉通过对应的结构250联接。结构250是上部壳体220的被配置为接纳螺钉的加强区域。在一个实施方案中，结构250将上部壳体220对准到底部壳体222。上部壳体220对准到底部壳体222，使得上部壳体220的结构250联接到底部壳体222的表面244上的开口254中。在一个实施方案中，开口254终止于底部壳体222的加强区域。螺钉通过结构250联接并且联接到底部壳体222中的加强区域中以将上部壳体220固持到底部壳体222。如前所述，可调整螺钉来密封外壳并对传感器230预加载荷以实现最优性能。
96.图7是根据一个示例实施方案的联接到底部壳体222的上部壳体220的图示。上部壳体220是透明的以示出下面的电子电路236、柔性互连件228和传感器230。螺钉放置在开口226中并且联接到底部壳体222以将上部壳体220固持到底部壳体222。在一个实施方案中，使用三个螺钉来将上部壳体220固持到底部壳体222。
97.传感器230被示出为联接到上部壳体220的凸起区域252。简单地参考图6，凸起区域252形成于上部壳体220的内表面256上。简单地参考图5，传感器230还联接到底部壳体222的内表面244上的凸起区域238。在一个实施方案中，凸起区域252和凸起区域238具有大于或等于传感器230的面积的面积。柔性互连件228将传感器230联接到外壳内的电子电路
236。在一个实施方案中，传感器230包括被配置为测量施加到上部壳体220的外部弯曲表面224的载荷的三个传感器。在一个实施方案中，三个传感器彼此是等距的，并且位于外部弯曲表面224下方与上部壳体220的边缘242相邻之处。每个传感器230位于外部弯曲表面224上的预定位置处。施加到上部壳体220的表面224的压力压缩在预定位置处的在凸起区域252与凸起区域238之间的传感器230。来自传感器230的测量数据从测量装置154传输到在图3示出为在手术室内的计算机162。在传输之前或在图3的计算机162处，可使用校准数据来调整测量装置154处的传感器230的测量到的输出。计算机162包括显示器164，所述显示器164被配置为提供与测量数据相关的信息。在一个实施方案中，计算机162被配置为根据来自传感器230的测量数据计算外部弯曲表面224上的接触点处的载荷大小。在该实例中，接触点是外部弯曲表面224的联接到反向肩关节的关节盂球体的区或区域。计算机162还根据来自传感器230的测量数据和外部弯曲表面224上的传感器的位置来计算外部弯曲表面224上的接触点的位置。在一个实施方案中，测量数据可包括来自位置或运动测量系统的数据。位置或运动测量系统是电子电路236的一部分。在一个实施方案中，位置测量系统包括一个或多个惯性传感器。来自位置测量系统的数据可用于支持由计算机162执行并在显示器164上显示的计算和演示。
98.可在对测量装置154进行包装和灭菌之前对传感器230进行测试和校准以使输出进一步线性化。作为校准过程的一部分，可将螺钉扭转到不同的值以对传感器230预加载荷。传感器230的预加载荷可支持传感器230在线性操作区域中操作。校准数据可存储在作为电子电路236的一部分的存储器中并且用于对传感器230的非线性进行校正以提供更准确的测量数据。在校准过程中，传感器在外部弯曲表面224无载荷时将被调到零处或测量为零。
99.图8是根据一个示例实施方案的测量装置154的横截面。当上部壳体220联接到底部壳体222时形成空腔260。印刷电路板234上的电子电路236放置在空腔260中。空腔260包括至少一个保持装置以对准并保持电子电路236和pc板234。在一个实施方案中，传感器230形成于柔性互连件238之中或之上。柔性互连件238被图案化或形成为将传感器230放置在预定位置处。如所示，柔性互连件238将传感器230定位成联接在上部壳体222上的凸起区域252与底部壳体222上的凸起区域238之间。在一个实施方案中，支撑结构262可从底部壳体222朝向上部壳体220延伸以使柔性互连件238在测量装置154内保持居中。
100.图9是根据一个示例实施方案的测量装置154的外壳的机械特征的图示。测量装置154包括上部壳体220和底部壳体222，所述上部壳体220和底部壳体222形成电子电路以及一个或多个传感器的外壳。如所示，上部壳体220包括透明材料以示出底部壳体222中的下面的特征。在一个实施方案中，上部壳体220和底部壳体222包括生物相容性材料。在一个实施方案中，上部壳体220和底部壳体222可用聚合物材料进行成型或3d打印。
101.凸起区域238形成于底部壳体222的内表面244上。凸起区域238是在底部壳体222的内表面244上方延伸的传感器平台。在一个实施方案中，每个凸起区域238联接到对应的传感器。在该实例中，三个凸起区域238形成于内表面244上。在一个实施方案中，传感器230是形成于柔性互连件228中的直径为约4毫米的电容器。在一个实施方案中，电容器可通过第一互连件和第二互连件形成，所述第一互连件和第二互连件由柔性互连件228内的介电材料隔开。在一个实施方案中，介电材料可为聚酰亚胺。在一个实施方案中，可对电容器进
行屏蔽以最小化电容或信号到电容器的寄生耦合。在一个实施方案中，凸起区域238大于或等于4毫米以支撑传感器230。传感器卡扣270是底部壳体222的内表面244上接近于凸起区域238的切口。传感器卡扣270的切口支持将传感器230保持在对应的凸起区域238上。
102.焊料孔272是底部壳体222中的切口以容纳用于将电池联接在外壳内的互连件。挠曲卡扣274是被配置为将图6所示的柔性互连件228保持到底部壳体222的保持特征。在一个实施方案中，挠曲卡扣274包括形成于支撑结构262上的一个或多个柱体。柔性互连件228具有对应于一个或多个柱体的一个或多个开口。挠曲卡扣274受压穿过柔性互连件228的对应开口以将柔性互连件228对准并保持到支撑结构262。在一个实施方案中，柔性互连件228被悬挂在底部壳体222的刚性切口282上方。在一个实施方案中，刚性切口282是底部壳体222中的大切口区域。如图8所示的电子电路236和pc板234可放置在刚性切口282中。刚性卡扣280是被配置为将pc板234保持到底部壳体222的保持特征。在一个实施方案中，刚性卡扣280可为一个或多个柱体，所述一个或多个柱体被配置为通过pc板234中的一个或多个开口来联接以对准并保持pc板234。在一个实施方案中，上部壳体220和底部壳体222具有保持特征以将上部壳体222联接到底部壳体222。在一个实施方案中，使用o型环来气密地密封外壳。在一个实施方案中，o型环周向地联接到底部壳体222。在一个实施方案中，o型环锁定到底部壳体222中。在一个实施方案中，壳体卡扣278是在底部壳体222的外部上的一个或多个凸形保持特征。壳体卡扣278通过上部壳体220上的一个或多个对应的开口来联接以将上部壳体220对准并保持到底部壳体222。在一个实施方案中，o型环由柔性材料制成，并且在由壳体卡扣278保持时压缩来密封上部壳体220的表面和底部壳体222的表面。柔性o型环压缩并密封上部壳体220的表面和底部壳体222的表面。被压缩的o型环施加力，所述力将壳体卡扣278固持在上部壳体220中的对应的开口内。托架边缘276是底部壳体222上的挤出部，所述挤出部联接到如图3所示的肱骨假体158的肱骨托架156并且将施加到测量装置154的载荷传递到肱骨托架。
103.图10是根据一个示例实施方案的外壳的部分的示出在上部壳体220与底部壳体222之间的传感器230的横截面图。在该实例中，上部壳体220的外部弯曲表面224如图3所示联接到关节盂球体152的外部弯曲表面。在一个实施方案中，传感器230是如图7所示集成到柔性互连件228中的弹性电容传感器。在一个实施方案中，弹性电容传感器的厚度为约0.012英寸。传感器230位于外部弯曲表面224下方与上部壳体220的边缘242相邻之处以最大化测量区域。弹性电容传感器在组装上部壳体220和底部壳体222之后接合。0.010英寸厚的间隙被设计到上部壳体220和底部壳体222中以在将上部壳体220和底部壳体222联接在一起时对传感器230预加载荷。在一个实施方案中，上部壳体220的内表面256上的凸起区域252是平坦的。传感器230联接到凸起区域252。在一个实施方案中，内表面244上的凸起区域238也是平坦的。传感器230联接到凸起区域238。在该实例中，传感器230联接在上部壳体220和底部壳体220各自的凸起区域252与凸起区域238之间，使得传感器230在上部壳体220联接到底部壳体222时被压缩0.002英寸。已经发现，凸起区域252和238的平坦表面减少了传感器230的迟滞，从而带来更准确的载荷测量。已经进一步发现，表面粗糙度会影响载荷测量。在一个实施方案中，平坦表面被形成为光滑的以提高测量一致性。
104.图11是根据一个示例实施方案的测量装置154的示出上部壳体220的外部弯曲表面224的横截面图。弯曲表面224被配置为联接到如图3所示的关节盂球体152的外部弯曲表
面。在一个实施方案中，传感器230包括位于上部壳体220下方的三个传感器。三个传感器位于外部弯曲表面224下方上部壳体220的边缘242附近。三个传感器彼此等距地隔开。在一个实施方案中，分别在上部壳体220和底部壳体222上的凸起区域252和238位于接近于边缘242之处以将传感器230尽可能高地定位在上部壳体220的外部弯曲表面224周围。将传感器230放置在边缘242附近最大化了外部弯曲表面224上可测量的感测区域。在一个实施方案中，三个传感器与关节盂
‑
球体轴线290成44度放置。相对于关节盂
‑
球体轴线290示出了外部弯曲表面224的轴线292。在该实例中，箭头294和296与关节盂
‑
球体轴线290成44度并且指示传感器230的位置。
105.图12是根据一个示例实施方案的形成于底部壳体222中的传感器卡扣270的图示。传感器卡扣270包括切口300和翼部302。传感器230以某一方式联接到底部壳体222以防止在测量期间移动。传感器230的任何移动都会给测量数据引入误差。在该实例中，形成于柔性互连件228中的弹性电容器传感器的移动会在电容测量中产生波动。在一个实施方案中，翼部302在柔性互连件228中形成于传感器230的相对侧上。切口300形成于底部壳体222的内表面244中。切口300对应于在接近于传感器230处形成的翼部302。翼部302压配合到切口300中，以将传感器230对准并保持在凸起区域238上，并且防止传感器230在测量期间移动。将翼部302压配合到切口300中具有减少组装时间的额外益处。作为切口300的替代物，可形成从底部壳体222的内表面244延伸的柱形件。柱形件将在接近于传感器230之处形成于传感器230的相对侧上。柱形件将联接到柔性互连件228中的对应的开口以将传感器230对准并保持在凸起区域238上，并且防止所述传感器在所述凸起区域上移动。防止移动的另一项措施是将传感器230胶粘到凸起区域238，将翼部302胶粘到切口300中，或将传感器230和翼部302两者分别胶粘到凸起区域238和切口300。
106.图13是根据一个示例实施方案的底部壳体222的示出焊料孔272的横截面图。焊料孔272是底部壳体222中的切口以用于进行联接到pc板234的焊料电池连接310。如所示，焊料孔272位于pc板234下方。焊料电池连接310将电池312联接到pc板234的底表面以为电子电路236供电。在一个实施方案中，焊料孔272允许pc板234平放在底部壳体222的内底部表面上。焊料孔272对电池312进行定位以允许将柔性互连件223联接到支撑结构262。
107.图14是根据一个示例实施方案的底部壳体222中的被配置为联接到柔性互连件228的支撑结构262的图示。在一个实施方案中，支撑结构262从底部壳体222的内底部表面延伸。支撑结构262如图9所示居中地位于刚性切口282中。在一个实施方案中，柔性互连件228刚性地联接到支撑结构262。支撑结构262包括挠曲卡扣274。挠曲卡扣274是从支撑结构262延伸的柱体。柔性互连件228具有对应于挠曲卡扣274的开口。在一个实施方案中，挠曲卡扣274是过大的或大于互连件228中的开口。柔性互连件228的开口被推到挠曲卡扣274上，这将柔性互连件压配合到支撑结构262。
108.可选地，可使用销来将柔性互连件228联接到支撑结构262。支撑结构262和柔性互连件228两者都具有开口。可使用销来通过柔性互连件228中的开口而联接并且联接到支撑结构262中的开口中。在一个实施方案中，作为过盈配合，销强制地联接到支撑结构262的开口以将柔性互连件228保持到支撑结构262。还可使用粘附剂来将销固持到支撑结构262。
109.在一个实施方案中，支撑结构262的表面不与底部壳体222的底部表面共面或平行。在该实例中，支撑结构262的表面使柔性互连件228相对于底部壳体222的底部表面成
12.5度角度放置。所述角度使柔性互连件228放置在某一位置以支持如图7所示的传感器230的放置。支撑结构262还使柔性互连件228的连接器放置在某一位置以联接到pc板234上的连接器。在一个实施方案中，柔性互连件228被悬挂在底部壳体222的底部表面上方。
110.图15是根据一个示例实施方案的上部壳体220、底部壳体222和肱骨托架156的一部分的横截面图。在该实例中，底部壳体222联接到肱骨假体158的肱骨托架156。肱骨托架156通常包括金属，诸如不锈钢或钛。底部壳体222可具有保持特征，所述保持特征联接到肱骨托架156的对应的保持特征，使得测量装置154被保持但是能够从肱骨托架156移除。在该实例中，上部壳体220的外部弯曲表面244上的载荷通过如图7所示的传感器230传递到底部壳体222。取决于到达外部弯曲表面244的力的轨迹，对传感器230的载荷分布可能是不等的。载荷通过底部壳体222耦合并且分配到肱骨托架156。
111.上部壳体220包括侧壁320，所述侧壁320被配置为联接到底部壳体222的侧壁328。在上部壳体220联接到底部壳体222时，侧壁320覆盖在底部壳体222的侧壁328的一部分上面。在一个实施方案中，底部壳体222具有o型环322，所述o型环322装配在底部壳体222的侧壁328中的周向凹槽周围。o型环322被配置为气密地密封外壳。在一个实施方案中，在上部壳体220的侧壁320覆盖在底部壳体222的侧壁328上面时，o型环322被压缩。如前所述，将上部壳体220联接到底部壳体222对传感器230预加载荷，这对应于外部弯曲表面244无载荷。
112.底部壳体222的侧壁328可具有从侧壁328部分地或周向地延伸的突出部325。在一个实施方案中，突出部325的第一凸部从突出部325上方联接到上部壳体220的侧壁320。在一个实施方案中，突出部325的第二凸部从突出部325下方联接到肱骨托架156的边缘330。在一个实施方案中，载荷被施加到外部弯曲表面244，通过载荷载荷传感器，到达底部壳体222的侧壁328，到达边缘330和肱骨托架156的表面，以分配施加到测量装置154和肱骨假体158的载荷。肱骨托架156可具有o型环332，所述o型环332将底部壳体222的一部分对准、保持并密封到肱骨托架156。在一个实施方案中，底部壳体222可具有在将测量装置154压配合到肱骨托架156中时容纳o型环332的对应的凹槽。
113.图16是根据一个示例实施方案的测量装置154上的用于将上部壳体220联接到底部壳体222的壳体卡扣278的图示。壳体卡扣278包括从底部壳体222的侧壁328延伸的突出部。在一个实施方案中，上部壳体220的侧壁320被设计成挠曲。在一个实施方案中，侧壁320具有开口，所述开口被配置为接纳壳体卡扣278以将上部壳体220保持到底部壳体222。在一个实施方案中，上部壳体220滑动到底部壳体222上，使得上部壳体220的侧壁320覆盖在底部壳体222的侧壁328上面。上部壳体220和底部壳体222被压缩在一起，直到侧壁328上的壳体卡扣278通过上部壳体220的侧壁320中的对应的开口联接为止。在一个实施方案中，壳体卡扣278具有成角度或倾斜的壁340，所述壁340有助于侧壁320挠曲并在突出部上滑动，直到壳体卡扣278与对应的开口接合为止。在一个实施方案中，使用多于一个壳体卡扣278来将上部壳体220保持到底部壳体222。可选地，如图5至图7所公开，上部壳体220可拧到底部壳体222上。
114.图17是根据一个示例实施方案的从底部壳体222延伸的刚性卡扣280的图示。刚性卡扣280是从底部壳体222的内底部表面延伸的压配合柱体。在一个实施方案中，刚性卡扣280对应于pc板234中的过小的开口。在该实例中，pc板234是多层刚性印刷电路板，所述多层刚性印刷电路板将电子电路236互连来形成电路或系统以控制测量过程并且传输来自测
量装置154的测量值。刚性卡扣280对准到pc板234中的开口。压力被施加到pc板234，直到刚性卡扣280通过pc板234中的对应的开口联接为止。刚性卡扣280将pc板234对准并保持在外壳内。更具体地，刚性卡扣280在处于肩关节中时防止pc板234移动。pc板234的移动可能会给联接到pc板234的引线或柔性互连件带来移动，从而影响测量。
115.图18是根据一个示例实施方案的测量装置154中的o型环322的图示。底部壳体222具有边缘352。底部壳体222的侧壁328可具有围绕周边的凹槽350以将o型环322保持在边缘352下方。在一个实施方案中，o型环322具有约肖氏40的硬度。在上部壳体220如图15所示联接到底部壳体222时，上部壳体220的边缘242覆盖在o型环322上面。o型环322气密地密封外壳并且防止气体、液体或固体的侵入物进入测量装置154。由测量装置154进行的载荷测量不受o型环322的影响。
116.图19是根据一个示例实施方案的具有电子电路236的底部壳体222的图示。在一个实施方案中，pc板234是通过刚性卡扣280联接到底部壳体222的内底部表面的刚性印刷电路板。电子电路236包括电子部件，诸如处理器、数字信号处理器、数字逻辑电路、接口电路、模拟电路、缓冲器、放大器、射频电路、传感器、无源部件以及其他电路。电子部件可安装到pc板234。pc板234具有多层互连件以将电子部件联接来形成控制测量过程并传输测量数据的电路。柔性互连件228将传感器230联接到pc板234。在一个实施方案中，柔性互连件228被悬挂在pc板234上方并且联接到安装在pc板234上的挠曲插接件362。挠曲卡扣274通过柔性互连件228中的开口来联接以保持、对准柔性互连件228并且防止所述柔性互连件移动。柔性互连件228不具有任何成角度的弯曲部，因为已经注意到所述弯曲部会引起传感器异常和错误数据。在一个实施方案中，柔性互连件228具有屏蔽层374以屏蔽传感器230和互连件。屏蔽层374是在传感器接地端外部的接地铜层，所述接地铜层已经显示出显著的噪声改善。柔性互连件228具有联接到挠曲插接件362的插接件372，所述挠曲插接件362联接到pc板234。挠曲插接件362将传感器230联接到电子电路236。电池312经由互连件310联接到pc板234，所述互连件如图13所示在pc板234下方处于焊料孔312中。在一个实施方案中，电池312被配置为在单次操作中为测量装置154供电。天线360联接到pc板234上的收发器电路。天线360将测量数据从手术室内的测量装置154传输到如图3所示的计算机162，以提供测量数据来供外科医生实时地使用。在一个实施方案中，在完成肩外科手术之后以适当的方式处置测量装置154。
117.图20是根据一个示例实施方案的柔性互连件228的图示。柔性互连件228包括传感器230，所述传感器230被配置为测量施加到测量装置的力、压力或载荷。传感器230可联接到柔性互连件228或形成为柔性互连件228的部分。在一个实施方案中，传感器230是使用两层或更多层互连件形成于柔性互连件228中的电容器。电容器包括由介电材料隔开的第一金属区域和第二金属区域。在一个实施方案中，对电容器进行屏蔽以防止噪声耦合并且减少寄生耦合。在一个实施方案中，电容器包括串联联接或并联联接的多于一个电容器。在一个实施方案中，电容器可包括多于一个介电层。一般而言，电容器在由肩关节感受到的操作范围内是弹性的。传感器230通过柔性互连件228中的互连件联接到插接件372。插接件372被配置为如图19所示联接到pc板234上的挠曲插接件362。在一个实施方案中，一个或多个参考传感器370联接到柔性互连件228或形成于所述柔性互连件中。参考传感器370没有被配置为测量施加到测量装置的载荷。参考传感器370与传感器230相同地形成。在一个实施
方案中，参考传感器370位于传感器230附近以确保对传感器230的强有力的温度和噪声补偿。如果使用单个参考传感器370，则所述单个参考传感器可位于与传感器370基本上等距的区域中。可选地，单个参考传感器370可放置在接近于传感器370中的一者之处。在一个实施方案中，每个传感器230都存在一个参考传感器370。
118.图21是根据一个示例实施方案的测量装置154的图示。一般而言，由联接到外部弯曲表面224的假体部件施加的载荷除了通过测量装置154中的测量载荷的多个传感器之外不会具有接地路径。在一个实施方案中，在测量装置154中不存在施加或削弱载荷的并联路径。测量装置154被设计成在安装到假体关节中期间或在安装在假体关节中时施加到外部弯曲表面224的最大载荷下操作。测量装置154的压缩强度可在不影响载荷路径的情况下接受最大载荷，并且在没有塑性变形的情况下接受最大载荷。在一个实施方案中，测量装置154被配置为承受肱骨还原期间施加的扭矩。测量装置154具有匹配假体关节的目标试验性植入物的形状因数。
119.上部壳体220联接到底部壳体222以形成外壳来容纳电源、电子电路以及一个或多个传感器。电源可为无源存储装置、电池、或提供电力的其他手段。可选地，电力可为有线的、电感地或以rf方式联接到测量装置154。电源具有足够的能量以在单次关节置换术中为电子电路和传感器供电。上部壳体220由一个或多个壳体卡扣278保持在底部壳体222的侧壁328上，所述一个或多个壳体卡扣278通过上部壳体220的侧壁320中的开口来联接。壳体卡扣278具有成角度或倾斜的壁340，所述成角度或倾斜的壁340有助于上部壳体220的侧壁320挠曲并且在壳体卡扣278上滑动，直到壳体卡扣278通过上部壳体220的侧壁320中的开口来联接以将上部壳体220保持到底部壳体222为止。在该实例中，壳体卡扣278被配置为使壳体220在联接到壳体222时保持接近于传感器接合，而不会施加载荷。
120.在该实例中，测量装置154联接到肱骨假体。外部弯曲表面224联接到肩胛骨上所联接的关节盂球体以支持肩的移动。在一个实施方案中，测量装置使用三个传感器来测量外部弯曲表面224上的载荷和载荷位置。在一个实施方案中，还可使用至少一个参考传感器来提高来自每个传感器的载荷测量的准确度。在外部弯曲表面224与传感器230之间的界面是完全受约束的。在一个实施方案中，如果传感器230朝向外部弯曲表面224的曲率中心定向，则测量装置154的感测配置正好使用三个载荷传感器来进行全面约束，使得所有力矢量都通过同一个点，而不需要平衡力矩。在一个实施方案中，测量装置154测量施加到外部弯曲表面224的在肩应用中范围为10至60磅的载荷。所测量的载荷大小的准确度是3.5磅或更小。在一个实施方案中，范围和准确度可通过改变电容器传感器的参数，诸如介电厚度或传感器面积来调整。所测量的电容值与施加到外部弯曲表面224的载荷相关联。可选地，可使用不同的传感器类型，诸如mem、应变仪或压电传感器来取代电容器。测量装置154可在最大载荷范围的200％的安全过载下操作。在该实例中，外部弯曲表面224上的所施加的载荷或关节盂球体的接触点的位置具有2毫米和2度或更小的准确度。这种准确度是出于参考而给出的并且可根据测量装置的应用和要求来改变或改进。肩关节可移动通过某一运动范围，并且测量装置154将实时地提供测量数据。测量数据被传输到手术室中的计算机162，其中计算机162接收并处理测量数据，并且以能够被外科医生和外科手术团队快速地消化吸收的方式将测量数据显示在显示器164上，以支持用定量测量数据进行验证或调整。
121.图22a是根据一个示例实施方案的在计算机162的显示器164上的gui 380的图示。
如图3所示，测量装置154处于肩关节中并且传输测量数据。为了使测量装置154的操作与gui 380中显示什么内容相关，在本文以下论述中可能会提及图3、图7、图8、图9和图21的部件。一般而言，外科医生会使肩移动通过某一自由运动范围来产生测量数据，以确定肩关节的稳定性。来自测量装置154中的传感器的测量数据被传输到计算机162。计算机162处理信息并且以定量测量数据能够被外科医生或外科手术团队快速地消化吸收的方式显示所述信息。可显示测量数据，或者可图形地或听觉地呈现所述测量数据。
122.测量装置154的一部分的图片显示在显示器164上。在该实例中，表面384显示在显示器164上，这对应于如图21所示的外部弯曲表面224。在一个实施方案中，显示器164展示球或窝假体关节系统的弯曲表面。在一个实施方案中，来自如本文以下在图29a至图31中所公开的预定位置处的载荷传感器的径向测量数据用于确定显示器164上的接触点384。换句话说，对于显示器164而言，不会将接触点384的移动作为平面测量进行测量、展示或计算，但是会示出弯曲表面上的移动。显示器164还可添加测量数据或图形来公开接触点384在外部弯曲表面224上的移动。在一个实施方案中，接触点384的移动将是非线性的。在一个实施方案中，显示器164可显示三维类型的动画来向外科医生或外科手术团队示出接触点384在外部弯曲表面224上的位置。这允许外科医生理解假体关节系统的球状物或凹穴上的载荷或位置。可选地，为了更好地示出接触点384在外部弯曲表面224上的位置，可将外部弯曲表面224的多于一个视图或不同的取向提供在显示器164上。在反向肩关节中，外部弯曲表面224联接到关节盂球体。接触点382或载荷重心位置体现在gui 380上，其中关节盂球体将载荷施加到测量装置154的外部弯曲表面224。接触点382示出于gui 380的表面384上。显示框386在gui 380上实时地揭露肩关节移动通过运动范围时的载荷大小。在一个实施方案中，计算机162或测量装置154可包括具有力位置和载荷大小算法的软件，所述软件根据从测量装置154接收的测量数据来计算接触点382以及如在显示框386中所显示的载荷大小。在该实例中，测量数据包括来自以下各者的信息：测量施加到外部弯曲表面224的载荷的三个传感器、至少一个参考传感器以及位置测量系统。位置测量系统被配置为测量位置或运动。在一个实施方案中，位置测量系统被配置为容纳在测量装置154中。在一个实施方案中，位置测量系统是惯性测量单元(imu)。计算机162或测量装置154还可具有四元数和运动范围算法以支持移动和位置的测量。可为imu或载荷传感器访问校准信息并且所述校准信息可与力位置、载荷大小以及撞击测量一起使用。在一个实施方案中，校准信息或校准数据对应于测量装置154上的测试测量。在一个实施方案中，校准数据可存储在测量装置154内的非易失性存储器，诸如eeprom上。在肩关节移动通过预定运动范围时，在预定运动范围内在表面384上将存在第一位置处测量的最小载荷大小，以及第二位置处测量的最大载荷大小。在gui 380上的显示框388中指示了最小载荷大小，如果出现较低值，则所述显示框会不断地更新。类似地，在gui 380上的不断更新的显示框390中指示了最大载荷大小。在一个实施方案中，可使用力矢量数据来检测撞击。gui 380将通过听觉、视觉或触觉手段来通知外科医生或外科手术团队何时检测到撞击。在一个实施方案中，imu包括一个或多个惯性传感器并且容纳在测量装置154中。imu可跟踪位置、运动，并且还可结合力矢量数据一起或单独地使用来确定撞击。
123.在该实例中，在gui 380上提供了退出按钮492、log按钮494、零位按钮496、重置按钮392以及rom按钮470。在一个实施方案中，退出按钮492在将测量装置154与计算机162连
接与将测量装置154与所述计算机断开连接之间切换。在一个实施方案中，退出按钮492将指示测量装置154何时联接到计算机162。在一个实施方案中，启用log按钮494会记录10秒内的数据。在一个实施方案中，启用零位按钮496会将载荷数据偏移调到零处。在一个实施方案中，启用重置按钮392会将显示框388和显示框390重置到当前载荷大小值。在一个实施方案中，启用rom按钮370指示运动范围测试。rom按钮370为运动范围测试进一步初始化imu。电池指示器526指示电源中剩余的电力量。在该实例中，电源是一个或多个电池，并且电池指示器526指示测量装置154的电池中剩余的电力的百分比，或者基于电池中的平均电流损耗而提供对测量装置154的操作时间的估计。gui 380还包括跟踪功能，所述跟踪功能显示接触点382在整个运动范围内的动态运动以评估关节动力学。gui 380还可指示或留下载荷超过预定阈值的位置迹线。
124.图22b是根据一个示例实施方案的指示撞击的gui 380的图示。为了使测量装置154的操作与gui 380中显示什么内容相关，在本文以下论述中可能会提及图3、图7、图8、图9和图21的部件。gui 380示出了对应于测量装置154的表面224上的接触点的表面384上的接触点382。在该实例中，接触点382根据来自测量装置154的定量测量数据计算，并且在肩关节移动通过某一运动范围时实时地更新。
125.测量装置154联接到可在gui 380上进行指示的计算机162。在gui 380上的指示器528示出了测量装置154的无线连接的信号强度。信号强度显示在指示器528上，所述指示器528提供对连接以及将测量数据传递到计算机162的能力的指示。在一个实施方案中，无线连接是打开计算机162与任何蓝牙装置之间的连接对话框的蓝牙低功耗连接。计算机162用于选择供连接的测量装置154并且发起无线连接。在一个实施方案中，来自测量装置154的校准数据和装置信息被下载到计算机162。测量装置154联接到计算机162并且开始流式传输测量数据。在一个实施方案中，gui 380将任何载荷数据调到零处，然后开始在显示框386中显示接触点382处的测量到的载荷大小。
126.在第一步骤中，启用rom按钮470，从而使测量装置154准备好在肩关节移动通过预定运动范围时测量所述肩关节。启用位置测量系统以进行测量。在该实例中，位置测量系统是惯性测量单元。在第二步骤中，在零度内收下将肩关节保持静止5秒。在第三步骤中，gui 380被配置为显示开始外展移动的通知。在第四步骤中，在移动期间，将一直更新旋转角度和曲线图。在第五步骤中，在移动(例如，整个外展)结束时，用户将手臂保持静止。在第六步骤中，将在移动期间捕获测量数据，并且rom按钮470将指示测量已结束。在一个实施方案中，在测量已经结束时，rom按钮470会改变颜色。
127.在假体关节撞击骨骼或软组织时会发生撞击。在该实例中，在假体肩关节在运动范围内的某一点处撞击骨骼时会发生肩胛骨缺损。肩胛骨缺损通常发生在内收移动期间。在假体肩关节周围的软组织中也可能会发生撞击。软组织撞击通常被称为肩峰撞击。撞击信息可显示在gui 380上。在一个实施方案中，边缘520用于示出是否发生撞击，以及撞击大致发生在何处。将通过在边缘520的接近于发生撞击的位置的一部分上实现颜色变化或灰色标度变化来突出显示边缘520的所述部分。在一个实施方案中，边缘520的接近于撞击的部分在检测到撞击时会变为红色。在一个实施方案中，曲线图522显示在gui 380上。曲线图522示出了运动范围角度对比接触点382的载荷的关系。
128.图23是根据一个示例实施方案的联接到计算机162的显示器164上的gui 380的图
示，所述gui 380显示来自测量装置154的与运动范围相关的传感器信息。在该实例中，测量装置154如图3所示处于反向肩关节中。为了使测量装置154的操作与gui 380中显示什么内容相关，在本文以下论述中可能会提及图3、图7、图8、图9和图21的部件。测量数据包括来自传感器230的数据，所述传感器230联接在测量装置154中的预定位置处以测量施加到外部弯曲表面224的载荷。在一个实施方案中，传感器230的预定位置用于计算载荷的位置，以及施加到外部弯曲表面224的载荷的大小。在一个实施方案中，测量数据还可包括来自位置测量系统的信息。在一个实施方案中，位置测量系统包括用于跟踪位置和运动的一个或多个惯性测量单元。
129.计算机162将来自测量装置154的测量数据转换为外科医生或外科手术团队可快速地评定肩关节的状态的图形形式。在gui 380上的显示框可用于提供与参数测量相关的数值信息。在该实例中，肩关节可移动通过特定或预定运动范围。运动条用于提供关于预定运动范围的信息。运动条是gui 380的允许外科医生快速地评定移动以确定肩关节是否按已知标准发挥作用，或者是否可使用进一步的优化来影响载荷或运动范围的工具。可选地，圆形图形可与边缘和指示器一起使用，所述圆形图形围绕所述边缘和指示器旋转以读取角度。如所示，四个运动条显示在gui 380上。每个运动条对应于肩关节的特定移动。在肩实例中，每个运动条将指示针对特定移动的内部运动和外部运动的最大运动范围。如所示，在运动条的左侧上指示了内部运动最大量，并且在左侧上在运动条下方列出了最大内部运动的数值。在运动条的右侧上指示了外部运动最大量，并且在右侧上在运动条下方列出了最大内部运动的数值。内部运动与外部运动之间的中心或零位由位于运动条中心的条指示。一般而言，外科医生移动具有测量装置154的所安装的假体关节时的实际运动范围将小于内部运动最大量或外部运动最大量。第一显示框将指示施加到测量装置154的数值载荷大小。第二显示框指示了相对于内部运动最大量通过(由外科医生实现的)假体关节的内部移动实现的最大运动范围(以度计)。第二显示框布置在运动条的左侧上以及运动条上方。第三显示框指示了相对于外部运动最大量通过(由外科医生实现的)假体关节的外部移动实现的最大运动范围(以度计)。第三显示框布置在运动条的右侧上以及运动条上方。
130.gui 380中的运动条图形地显示了与显示框相同的信息，但是以能够被快速地消化吸收的方式进行显示以减少评定时间。在一个实施方案中，外科医生可使用运动条来确定载荷和运动范围是否在可接受的范围内，而无需查看数值。如前所述，运动条长度指示从内部运动最大量到外部运动最大量的范围最大量。由外科医生对假体关节实现的移动的运动范围可由运动条内的颜色标度区域指示。由外科医生实现的移动的运动范围也可由运动条内的灰色标度区域指示。颜色标度可用于运动条内以指示运动范围内不同点处的载荷的大小。颜色标度可为载荷大小，或对应于运动范围内的预定载荷大小范围。类似地，灰色标度区域中的灰色可指示载荷的大小。每个灰色阴影可为载荷大小，或对应于预定载荷大小范围。在一个实施方案中，外科医生不需要知道运动范围内每个点处的绝对载荷大小，而是载荷大小在运动范围内的某一预定范围内。外科医生“一瞥之下”便可确定运动条内的颜色是正确的，或者载荷或运动范围是不正确的。在一个实施方案中，颜色或颜色标度对应于基于提供最优性能的临床证据对于肩关节而言可接受的载荷大小的预定范围。在一个实施方案中，运动条中显示的颜色或灰色阴影指示外科医生在假体关节的特定移动内正寻找的模式。例如，颜色标度或灰色标度可随着移动移动到内部或外部最大量而变化。例如，外科医
生可查看指示内部移动与外部移动之间居中的预定范围内的最优载荷的灰色标度。在预定范围之外移向最大内部移动或最大外部移动会导致不太理想的增加或减小的载荷。一般而言，外科医生“一瞥之下”便可确定何处会出现最优载荷以及所述最优载荷在运动范围内位于何处。运动条还可指示需要被解决的载荷或运动范围问题。例如，如果载荷关于内部/外部移动中心是不对称的，如果最优载荷范围没有覆盖足够的移动范围，或者如果在极端情况下存在载荷问题，则可进行调整。可选地，颜色或灰色阴影被选择为允许外科医生快速地评定载荷大小在何处是在预定范围之外，以及在移动(例如，内部运动或外部运动)中在哪个范围处，载荷大小是在预定范围之外。例如，绿色可指示载荷大小是在预定范围内。黄色/橙色可指示载荷大小近似于在预定范围之外。红色可指示载荷大小高于可接受的载荷大小。蓝色可指示载荷大小低于可接受的载荷大小。因此，外科医生不需要查阅数字，而是在一瞥之下便可确定运动范围内的载荷大小是可接受的还是需要进行调整。外科医生之后可进行调整，诸如软组织张紧、改造骨骼表面、改变植入物的位置、或对植入物进行填垫以使载荷大小变为在预定范围内(仅列举几例)。
131.典型地，外科医生试图实现关于关节的特定移动的内部运动和外部运动的可接受的运动范围。在一个实施方案中，可接受的运动范围可由运动条上的虚线指示。在该条的内部运动侧上指示第一虚线。在该条的外部运动侧上指示第二虚线。外科医生通过瞥一眼运动条便可确定颜色标度区域或灰色标度区域是覆盖在虚线上面，还是达不到关于关节移动的内部运动或外部运动的可接受的运动范围(由虚线限定)。因此，gui 380支持快速评定关节状态，因为所述关节状态与运动范围以及运动范围内的载荷相关。在一个实施方案中，计算机162可分析测量数据并且提供校正或调整的详细的工作流，以实现期望的运动范围和载荷来进行假体关节的动力学评定。
132.在肩关节的实例中，在gui 380上启用rom按钮470以发起运动范围测量。显示器164可经由触摸屏、远程控制、音频控制、键盘或其他装置进行操作。在该实例中，gui 380在启用rom按钮470之后在显示器164上显示四个运动条。四个运动条是运动条400、运动条402、运动条404以及运动条406。每个运动条具有用于发起或停止测量的开始/停止按钮。尽管在该实例中示出了四个运动条，但是取决于应用或关节类型，可显示更多或更少的运动条。在该实例中，运动条400、运动条402、运动条404和运动条406分别具有开始/停止按钮430、开始/停止按钮432、开始/停止按钮434以及开始/停止按钮436。每个运动条表示假体肩关节的被测量的移动类型。运动条400表示在零度外展下的包括内部/外部旋转的移动。运动条402表示在45度外展下的包括内部/外部旋转的移动。运动条404表示在零度内收下的包括内部/外部旋转的移动。运动条404表示肩关节在伸展和屈曲中的移动。
133.在该实例中，启用开始/停止按钮432来开始测量。在一个实施方案中，在启用开始/停止按钮432时禁用所有其他运动范围测试。在一个实施方案中，开始新的测试将重置或重新进行已完成的测试。条426看起来似乎跨越运动条402以指示肩关节在所选择的移动的运动范围内的位置。肩关节在45度外展下移动完成内部/外部旋转。gui 380还包括接近于运动条402并在所述运动条上方的显示框414和416。gui 380还显示了在运动条402的左端和下方以及在运动条402的右端和下方分别示出的内部旋转的最大旋转(70度)以及外部旋转的最大旋转(90度)。实际上，对于关节安装而言往往无法实现内部和外部两者的最大旋转或最大移动。所安装的肩关节的可接受的移动范围由以下各者指示：虚线444，所述虚
线444对应于肩关节在45度外展下的内部旋转；以及虚线446，所述虚线446对应于肩关节在45度外展下的外部旋转。从内部到外部的实际测量的移动范围对应于运动条402内的颜色标度区域或灰色标度区域462。应注意到，灰色标度区域462在运动条402的左侧上覆盖在虚线444上面，并且在运动条402的右侧上覆盖在虚线446上面。灰色标度区域462指示所安装的假体肩关节在45度外展下具有内部/外部旋转的可接受的运动范围。灰色标度区域462还指示了在45度外展下在肩关节的运动范围内的载荷。在当前位置处施加的载荷也示出于显示框428中。灰色标度区域462中使用的灰色标度指示在运动范围内的不同点处的载荷。外科医生可通过瞥一眼来查阅灰色标度区域462，以确定载荷在内部旋转与外部旋转之间的移动中心周围是否正确，载荷对于移动中心周围的足够的运动范围而言是否正确，并且确定载荷相对于所述肩关节的内部旋转最大量和外部旋转最大量的表现或转变。外科医生之后可执行调整来改变由运动条402指示的载荷分布和运动范围。如前所述，计算机162可提供工作流，所述工作流提供调整，所述调整可被实时地监测来产生测量数据的与运动条402相关的变化以产生更优的载荷和运动范围。
134.在针对gui 380的运动条402在45度外展下进行关于内部/外部旋转的肩运动范围测量期间，禁用运动条400、404和406。运动条400在启用开始/停止按钮430时在零度外展下测量具有内部/外部旋转的肩运动范围。在该实例中，对于运动条400，最大内部旋转是70度并且最大外部旋转是80度。虚线440和442分别指示在零度外展下的内部/外部旋转的可接受的运动范围。虚线440在对应于内部旋转的左侧上穿过运动条400结合。虚线442在对应于外部旋转的右侧上穿过运动条400结合。颜色标度或灰色标度区域460示出于运动条400中。在gui 380上的显示框410中指示了在零度内收下的内部旋转的所测量的运动范围。类似地，在显示框412中指示了在零度外展下的外部旋转的所测量的运动范围。
135.运动条404在启用开始/停止按钮434时在零度内收下测量具有内部/外部旋转的肩运动范围。在该实例中，对于运动条404，最大内部旋转是70度并且最大外部旋转是90度。虚线448和450分别指示在零度内收下的内部/外部旋转的可接受的运动范围。虚线448在对应于内部旋转的左侧上穿过运动条404结合。虚线450在对应于外部旋转的右侧上穿过运动条400结合。颜色标度或灰色标度区域464示出于运动条404中。在gui 380上的显示框418中指示了在零度内收下的内部旋转的所测量的运动范围。类似地，在显示框420中指示了在零度内收下的外部旋转的所测量的运动范围。
136.运动条408在启用开始/停止按钮436时测量在伸展和屈曲中的肩运动范围。在该实例中，对于运动条408，最大伸展度是45度并且最大屈曲度是175度。虚线452和454分别指示肩关节的伸展和屈曲的可接受的运动范围。虚线452在对应于肩关节伸展的左侧上穿过运动条408结合。虚线454在对应于肩关节屈曲的右侧上穿过运动条408结合。颜色标度或灰色标度区域466示出于运动条408中。在gui 380上的显示框422中指示了肩关节在伸展中的所测量的运动范围。类似地，在显示框424中指示了肩关节在屈曲中的所测量的运动范围。
137.图24是根据一个示例实施方案的选项屏幕482的图示。简单地参考图23，在gui 380上按压选项按钮480并且所述选项按钮返回选项屏幕482。选项屏幕482允许用户改变运动条474中的颜色标度472或灰色标度区域，所述运动条474使颜色标度472或灰色标度与关节的所测量的载荷相关。显示框476和478分别指示颜色标度472或灰色标度区域的低载荷值和高载荷值。在一个实施方案中，对于每种颜色或灰色阴影存在用于设置载荷范围的四
个值。在一个实施方案中，如果选择渐变图来指示载荷，则所使用的或可接受的载荷值应为颜色范围472或灰色标度的中点。在一个实施方案中，如果选择立体图来指示载荷，则所使用的值应表示所述颜色范围或灰色标度的最大载荷。所选择的颜色标度472或灰色标度范围将在退出选项屏幕482之后生效。在一个实施方案中，测试的重新进行会导致重新绘制运动条474，其中新的颜色范围或灰色标度在启用返回按钮470之后进入选项屏幕384。
138.图25是根据一个示例实施方案的gui 380上的运动范围(rom)覆盖390的图示。简单地参考图23，使肩关节完成四种不同的运动并且存储测量数据。启用rom显示按钮490显示rom覆盖390。在该实例中，gui 380针对图23中测量的四种不同的肩关节移动中的每一者在gui 380上图形地显示接触点382相对于外部弯曲表面384的移动。如前所述，接触点382对应于关节盂球体在肩关节的外部弯曲表面224上的接触点。接触点382根据来自如图21所示的测量装置154中的载荷传感器或imu的测量数据来进行计算。关于预定移动的接触点382的移动被称为载荷踪迹。在一个实施方案中，这不是活动屏幕或实时测量。rom覆盖390使用来自移动中每一者的所存储的测量数据。载荷踪迹500对应于在零度外展下的内部移动和外部移动。载荷踪迹502对应于在45度外展下的内部移动和外部移动。载荷踪迹504对应于在零度内收下的内部移动和外部移动。载荷踪迹506对应于在肩关节的伸展和屈曲中的移动。因此，可针对每种不同的移动来理解接触点382的移动，所述每种不同的移动被测量并使用来确定移动模式以及移动中的特定点处的载荷大小是否可能存在问题。在一个实施方案中，可通过颜色标度或灰色标度阴影在整个载荷踪迹中指示载荷值。在一个实施方案中，计算机162可分析载荷踪迹，并且基于定量测量数据而提供校正或优化肩关节的工作流。
139.图26是根据一个示例实施方案的gui 380的示出撞击运动范围评定的图示。启用i
‑
rom按钮512产生迹线510不断活动的曲线图514。在一个实施方案中，手臂和肩关节以“风车”运动移动。迹线510对应于相对于内收(曲线图y轴线
–
肱骨z轴线)的肱骨的位置，并且呈现了水平屈曲(曲线图x轴线，肱骨y轴线)。跟踪按钮516可被切换为收集迹线数据或对迹线进行重置以进行新的数据收集。在一个实施方案中，测量忽略了手臂的内部/外部旋转。另外，由迹线510覆盖的区域是外展/内收和水平屈曲的极限。
140.图27a是根据一个示例实施方案的来自测量装置154的测量数据的图示。图27b是根据一个示例实施方案的测量装置154将测量数据传输到计算机162并且在显示器164上显示测量数据的图示。显示器164包括gui 380以支持对测量数据的快速消化吸收。壳体220被制造成是透明的，以示出电子电路236以及传感器530、532和534的布置。传感器530、532和534位于壳体220的外部弯曲表面224下方。在一个实施方案中，测量装置154展示了在放置在肩关节，诸如上部位置580、下部位置582、前部位置586以及后部位置584中时的取向。传感器支座被配置为使传感器530、532和534朝向外部弯曲表面224的曲率中心定向。传感器530、532和534对应于如图19所示的传感器230，但是被单独地标识来公开在测量装置154内相对于肩关节中的上部位置580、下部位置582、前部位置586以及后部位置584的放置或位置。传感器530、532和534在测量装置154上分别被标记为s3、s6和s8。测量装置154还具有被标记为s5的参考传感器536。如前所述，传感器530、532和534彼此等距地隔开，并且尽可能靠近边缘242定位以最大化测量区域。如所示，传感器530位于接近于上部位置580之处。传感器532位于后部位置584与下部位置582之间。传感器534位于前部位置586与下部位置582
之间。因此，可使来自每个传感器的测量数据与移动相关联，以更好地理解肩位置如何影响载荷。来自传感器530、532、534，参考传感器536的测量数据被无线地传输到计算机162。来自传感器530、532和534的测量数据用于供计算机162计算在图21的测量装置154的外部弯曲表面224上的载荷大小和接触点。联接到计算机162的显示器164可显示载荷大小和接触点以供外科医生和外科手术团队查看。
141.在该实例中，肩植入物安装在患者的肩中。测量装置154插入肩关节中并且加以通电。肩移动通过预定运动范围。来自测量装置154的测量数据由计算机162捕获。在一个实施方案中，肩可能会从中性位置被逼迫到撞击位置。显示器164提供曲线图572，所述曲线图572示出了在肩关节移动完成不同的预定运动时的来自传感器530、532、534，参考传感器536的载荷数据，以及传感器530、532和534的总和。曲线图572说明了如果图形地提供来自每个传感器的测量数据，则外科医生或外科手术人员可能会看到什么。如由图例574所指示，传感器530、562、564和568在曲线图572上由不同的颜色、灰色标度阴影或图案化线表示。在图例574中，传感器图例560示出了曲线图572上与传感器530(s3)相关的测量数据。传感器图例562示出了曲线图572上与接近于测量装置154的上部位置580的参考传感器536(s5)相关的测量数据。传感器图例564示出了曲线图572上与在测量装置154的后部位置584与下部位置582之间的传感器532(s6)相关的测量数据。传感器图例568示出了曲线图572上与在测量装置154的前部位置586与下部位置582之间的传感器534(s8)相关的测量数据。最终，总和图例570示出了曲线图572上与同传感器530(s3)、532(s6)和534(s8)相关的载荷测量数据的总和相关的测量数据。
142.曲线图572的框540对应于内收中的中性肩旋转。来自传感器530(s3)、532(s6)和534(s8)的测量数据指示在内收中的中性肩旋转期间，传感器534受到比传感器530(s3)和传感器532(s6)更重的载荷。参考传感器536(s5)在该实例中不受载荷。在内收中的中性肩旋转期间，传感器534(s8)上的载荷在5磅至17磅之间变化。在内收中的中性肩旋转期间，总和570看起来类似于传感器534(s8)，因为传感器530(s3)和532(s6)的载荷贡献很小。一般而言，外科医生可图形地看到相对于移动何处发生了载荷，以及在内收中的中性肩旋转的过程中每个传感器测量到了什么。
143.曲线图572的框542对应于内收中的外部肩旋转。来自传感器530(s3)、532(s6)和534(s8)的测量数据指示在内收中的外部肩旋转期间，传感器530(s3)和传感器534(s8)具有比传感器532(s6)更轻的载荷。参考传感器536(s5)在该实例中不受载荷。在内收中的外部肩旋转期间，传感器532(s6)上的载荷在7磅至15磅之间变化。在内收中的外部肩旋转期间，总和570看起来类似于传感器532(s6)，因为传感器530(s3)和535(s8)的载荷贡献很小。一般而言，外科医生可图形地看到相对于移动何处发生了载荷，以及在内收中的外部肩旋转的过程中每个传感器测量到了什么。
144.曲线图572的框544对应于内收中的内部肩旋转。来自传感器530(s3)、532(s6)和534(s8)的测量数据指示在内收中的内部肩旋转期间，所有传感器530(s3)、传感器532(s6)和传感器534(s8)都具有大于10磅的相当大的载荷。参考传感器536(s5)在此测量期间是有噪声的，从而在该测量期间具有高达5磅的载荷。如前所述，这些仅为测量的示例曲线图。在内收中的内部肩旋转的初始部分中，传感器534(s8)具有大于40磅的读数，其中所述读数在此之后大幅减小到20磅以下。相反地，在内收中的内部肩旋转的初始部分中，传感器530
(s3)和532(s6)具有无载荷的读数，并且在此之后具有大于10磅的载荷。在内收中的外部肩旋转期间，传感器532(s6)上的载荷在7磅至15磅之间变化。在内收中的内部肩旋转期间，总和570对传感器530(s3)、532(s6)和534(s8)的载荷进行组合，所述总和在旋转的多个部分中超过50磅。一般而言，外科医生可图形地看到相对于移动何处发生了载荷，以及在内收中的内部肩旋转的过程中每个传感器测量到了什么。
145.曲线图572的框546对应于外展中的中性肩旋转。来自传感器530(s3)、532(s6)和534(s8)的测量数据指示在外展中的中性肩旋转期间，传感器530(s3)和传感器534(s8)受到比传感器532(s6)更轻的载荷。参考传感器536(s5)不受载荷。在外展中的中性肩旋转期间，传感器532(s6)上的载荷在12磅至大于40磅之间变化。在外展中的中性肩旋转期间，总和570看起来类似于传感器532(s6)，但是传感器530(s3)和534(s8)的载荷分量确实有所贡献，以至于总和570在外展中的中性肩旋转期间不与传感器图例564重叠。一般而言，外科医生可图形地看到相对于移动何处发生了载荷，以及在外展中的中性肩旋转的过程中每个传感器测量到了什么。
146.曲线图572的框548对应于外展中的外部肩旋转。来自传感器530(s3)、532(s6)和534(s8)的测量数据指示在外展中的外部肩旋转期间，传感器530(s3)和传感器534(s8)受到比传感器532(s6)更轻的载荷。参考传感器524(s5)不受载荷。在外展中的外部肩旋转期间，传感器532(s6)上的载荷在13磅至16磅之间变化。在外展中的外部肩旋转期间，总和570看起来类似于来自传感器532(s6)的载荷数据，但是有所不同，因为增加了来自传感器530(s3)和534(s8)的载荷。一般而言，外科医生可图形地看到相对于移动何处发生了载荷，以及在外展中的外部肩旋转的过程中每个传感器测量到了什么。
147.曲线图572的框550对应于外展中的内部肩旋转。来自传感器530(s3)、532(s6)和534(s8)的测量数据指示在外展中的内部肩旋转期间，传感器530(s3)和传感器534(s8)受到比传感器532(s6)更轻的载荷。参考传感器524(s5)不受载荷。在外展中的内部肩旋转期间，耦合到传感器532(s6)的载荷在15磅至19磅之间变化。在外展中的外部肩旋转期间，总和570看起来类似于来自传感器532(s6)的载荷数据，但是有所不同，因为增加了来自传感器530(s3)和534(s8)的载荷。一般而言，外科医生可图形地看到相对于移动何处发生了载荷，以及在外展中的内部肩旋转的过程中每个传感器测量到了什么。
148.图28示出了根据一个示例实施方案的如图21所示的测量装置154的外部弯曲表面224的横截面图。在该实例中，使用三个传感器以测量在关节盂球体接触外部弯曲表面224并使所述外部弯曲表面载荷的情况下的载荷和载荷的位置。三个传感器彼此是等距的。在横截面图中示出了传感器530和传感器532。以由虚线指示的关节盂球体的轴线588示出了关节盂球体的中心589。传感器530与关节盂球体的轴线588成某一角度φ。类似地，传感器532与关节盂球体的轴线588成某一角度φ。在一个实施方案中，在所测量的力角度α 大于角度φ时，检测到撞击。可选地，在所测量的力角度α不与诸如以下各项的假设相关联时，可检测到撞击：所施加的力垂直于外部弯曲表面224，相对于旋转中心检测到反作用力，不存在力矩臂，以及适用简单的力平衡。在一个实施方案中，可使用位置测量系统或imu来测量第一角度α。可用来自三个传感器的测量数据测量第二角度α。可将第一角度和第二角度α彼此进行比较以作为冗余检查，或者确定测量值是否在角度φ之外以确定撞击。
149.图29a是根据一个示例实施方案的用于计算力和位置的球面坐标系600的图示。在
一个实施方案中，球面坐标系600是自然坐标系，并且可用于在数学上描述如图21所示的测量装置154的外部弯曲表面224。测量装置154的外部弯曲表面224联接到关节的假体部件，并且被配置为支持关节的移动。在该实例中，球面坐标系600的原点602是外部弯曲表面224的曲率中心。正向z轴线从原点602延伸到外部弯曲表面224，从而相交于与联接到外部弯曲表面224的每个传感器都等距的平面。如图29a所示，球面坐标系600中的点可由半径r、角度θ，和角度φ定义。在该实例中，半径r是弯曲表面224的曲率半径。theta(θ)是从半径r到z轴线测量的角度。phi(φ)是从x轴线和虚线604测量的角度。虚线604可通过图29a上的公式1r
×
sin(φ)来计算。虚线604是在x
‑
y平面上。应注意到，凸出的外部弯曲表面(关节的球状物取代凹穴)可类似地建模。
150.图29b是根据一个示例实施方案的与传感器位置相关的力和位置计算的实例。简单地参考图27b，传感器530、532和534被配置为测量施加到测量装置154的外部弯曲表面224的力、压力或载荷。如前所述，传感器位置以及力和位置计算可对应于球形假体部件或凹穴状假体部件。一般而言，传感器530、532和534彼此等距地放置，并且具有外部弯曲表面224上由传感器530、532和534限定的圆的最大半径。简单地参考图27b和图29b，传感器530位于接近于上部位置580之处，这在本文中被称为测量装置154的顶部传感器。传感器532处于后部位置584与下部位置582之间，这在本文中被称为底部左侧传感器。传感器534处于前部位置586与下部位置582之间，这在本文中被称为底部右侧传感器。在该实例中，针对原型测量装置154，对半径r赋予0.748英寸的值。传感器530、532和534在弯曲表面224上位于尽可能靠近x
‑
y平面处以最大化外部弯曲表面224上的测量区域。
151.在该实例中，在图29b的等式2中描述了传感器530、532和534的径向位置。角度θs是从z轴线测量的角度，使得每个传感器530、532和534位于虚线圆606上。在图29b的等式3中定义了传感器530、532和534的角度位置。角度位置是相对于x轴线而言的。传感器530以φ1＝π/2定位在虚线圆606上。传感器534以φ2＝11π/6定位在虚线圆606上。传感器532以φ3＝7π/6定位在虚线圆606上。在一个实施方案中，传感器单元矢量表示从传感器到原点602的方向。传感器单元矢量是传感器反作用力的假设方向。与传感器530、532和534相关的单元矢量的等式由等式4定义，其中传感器530、534和532分别对应于图29b上的单元矢量和传感器530在极坐标中具有单元矢量所述传感器是如图27b所示的顶部传感器。传感器534在极坐标中具有单元矢量所述传感器是如图27b所示的底部右侧传感器。传感器532在极坐标中具有单元矢量极坐标中具有单元矢量所述传感器是如图27b所示的底部左侧传感器。
152.图30是示出根据一个示例实施方案的根据来自传感器530、532和534的测量数据进行力大小计算的图。力大小计算可用于作为球状物的测量装置，或作为杯状物的测量装置。因此，可针对反向肩、常规肩、髋的股骨假体部件的股骨头或髋的髋臼杯实现测量装置154。在计算力大小和所施加的力的位置时假设，在如图21所示的测量装置154的外部弯曲表面224上不存在摩擦。如图27b所示的外部弯曲表面224与传感器530、532和534之间的界面是完全受约束的。在一个实施方案中，如果传感器530、532和534朝向外部弯曲表面224的曲率中心定向，使得所有力矢量都通过同一个点并且没有力矩来进行平衡，则只有传感器
530、532和534用于进行全面约束。反作用力矢量被假设为垂直于外部弯曲表面224，并且因此通过空间中作为曲率中心的原点602处的同一个点。一般而言，传感器530、534和532测量施加到外部弯曲表面224的载荷，其中对于上文所列的传感器，标量反作用力相应地由s1、s2和s3表示。通过图30的等式5给出了反作用力矢量和其中i为1、2或3，分别对应于传感器530(顶部传感器)、534(底部右侧传感器)和532(底部左侧传感器)。如前所述，反作用力矢量和通过原点602耦合。通过图30的等式6给出了总的反作用力这是反作用力矢量和的总和。如图30的等式7所示，力的平衡要求施加到外部弯曲表面224的所施加的力矢量等于总的反作用力的负值。所施加的力矢量耦合到测量装置154的外部弯曲表面224上的接触点610。在反向肩关节实例中，接触点610对应于关节盂球体将力、压力或载荷施加到测量装置154以获得来自传感器530、532和534的测量数据的位置。如果将尾部延伸出去，则所施加的力矢量也会通过原点602耦合。如由图30的对应于等式7的等式8所示，所组合的力大小可被分解为由载荷传感器530、532和534测量的x轴线、y轴线和z轴线力分量。施加到外部弯曲表面224的载荷大小可根据来自传感器的测量数据，以及更具体地根据fax、fay和faz来计算，这些力分量先前在等式8中通过将传感器530、532和534的标量反作用力分解为x轴线、y轴线和z轴线分量并加以求和来计算。使用来自传感器530、532和534的测量数据测量的所报告的载荷为并且可通过图30的等式9来计算，所述等式9是对所计算的fax、fay和faz的平方和求平方根。因此，可根据来自传感器530、532和534的测量数据实时地计算接触点610处的载荷大小。
153.图31是示出根据一个示例实施方案的使用来自传感器530、532和534的测量数据进行测量装置154的外部弯曲表面224上的所施加的载荷的位置计算的图。简单地参考图22a，在gui 380和显示器164的表面384上指示了接触点382。应注意到，表面384是三维弯曲表面的二维图像。本文以下针对gui 380公开了在三维弯曲表面的二维图像上的接触点的准确放置。在该实例中，r3中的载荷施加点被投影到x
‑
y平面上以显示载荷位置。在该实例中，点612(xa,ya)是x
‑
y平面上的所投影的载荷位置。在一个实施方案中，如图31的等式10所示，所施加的力矢量被转换为具有相同方向和大小r的位置矢量位置矢量在接触点610处耦合到外部弯曲表面224并且也通过原点602耦合。到x
‑
y平面上的投影通过等式11来给出，所述等式11为(xa,ya)＝(pax,pay)。因此，接触点610可在二维显示器上准确地表示出来以供外科医生或外科手术团队实时地查看。
154.在一个实施方案中，来自力传感器530、532和534的测量数据用于检测对应于图22b的撞击。例如，撞击会在周边处引起可重复的载荷峰值。在撞击点附近出现的10磅至30磅的载荷峰值以测量数据进行捕获并且用于检测撞击。如本文以上所公开，根据来自传感器530、532和534的测量数据来计算力大小以及假体部件联接测量装置154的外部弯曲表面224的接触点。位置测量系统也可提供测量数据来支持力大小和接触点测量。在该实例中，在计算中进行了特定假设。传感器530、532和534彼此等距地放置在最大化由传感器限定的圆的半径的位置处。传感器530、532和534被定向成使得传感器反作用力指向外部弯曲表面224的曲率中心。在一个实施方案中，可假设在外部弯曲表面224上或在传感器界面处没有
发生摩擦力或发生可忽略不计的摩擦力。在一个实施方案中，反作用力矢量被假设为垂直于外部弯曲表面224，并且因此通过外部弯曲表面224的曲率中心。当使用施加到传感器530、532和534的力来计算载荷大小和接触点时，在利用本文以上公开的假设中的一者或多者的情况下，只可能存在特定的力组合。在一个实施方案中，在一种或多种假设之外的力组合可能意味着由传感器530、532和534测量的一个或多个力不垂直于测量装置154的外部弯曲表面224。可选地，力矢量可能不通过外部弯曲表面224的曲率中心。由传感器530、532和534测量的在通过本文公开的一种或多种假设确定的可能组合之外的任何力组合应被看作或视为撞击。另外，可使用对来自传感器530、532和534的载荷数据的基于时间的分析，并且针对已知的撞击进行关联以检测撞击。如前所述，所测量的载荷矢量的突然变化也等同于撞击。在一个实施方案中，诸如imu(惯性测量单元)的位置测量系统可用于监测移动并且针对特定运动的已知的关节移动来进行关联以检测指示撞击的异常情况。关节几何结构也可能在特定方向上容易受到撞击。如果是这样，则可对关节执行预定移动以确定是否发生撞击并且基于定量测量数据而进行调整。
155.图32是根据一个示例实施方案的测量装置154中的电子电路236的框图。一般而言，电子电路236联接到一个或多个传感器以测量一个或多个参数。为了使测量装置154的操作与电子电路236相关，在本文以下论述中可能会提及图3、图5至图21的部件。传感器可测量参数，诸如高度、长度、宽度、倾斜度/斜度、位置、取向、载荷大小、力、压力、接触点位置、移位、密度、粘度、ph、光、颜色、声音、光学性质、血管流量、视觉识别度、湿度、对准、位置、旋转、惯性感测、浑浊度、骨骼密度、流体粘度、应变、成角畸形、振动、扭矩、弹性、运动、加速度、感染、疼痛以及温度(仅列举几例)。在该实例中，电子电路236被配置为控制测量过程，从传感器230接收测量数据，从位置测量系统742接收测量数据，并且将测量数据传输到计算机162以进行进一步分析和反馈。更具体地，传感器230测量外部弯曲表面224的预定位置处的力、压力或载荷。在预定位置处的传感器230包括如图27b所示的传感器530、532和534。位置测量系统742测量位置、移动、旋转、速度、加速度或距离。在一个实施方案中，位置测量系统包括被配置为测量9个自由度的惯性测量单元(imu)744。imu 744可包括一个或多个惯性传感器。在一个实施方案中，传感器230和位置测量系统742容纳在测量装置154中。
156.电子电路236包括电力管理电路700、控制逻辑702、存储器704、接口电路706、位置测量系统742以及无线通信电路720。电源740联接到电子电路236以为测量过程供电。电源740可为电感器、超级电容器、蓄电池、有线电源、无线电源、太阳能电池、能量收集装置、或其他能量存储介质。在一个实施方案中，电源740包括电池312。电子电路236还包括收发器，所述收发器可定位在广泛范围的物理系统之上或之内，或与所述物理系统接合，或附接或附连到所述物理系统，或附接或附连在所述物理系统内，所述物理系统包括但不限于器械、设备、装置、假体部件或者用于人体之上或之内并被配置用于实时地感测并传达目标参数的其他物理系统。电子电路236使用印刷电路板234上的多层互连件来联接在一起以形成电子系统。柔性互连件228可用于将电子电路236联接到远侧定位的传感器230。
157.电子电路236可被配置为在测量装置154与计算机162之间提供双向通信。在一个实施方案中，测量装置154提供与肩关节安装相关的定量测量数据。测量装置154被配置为提供与载荷大小、所施加的载荷的位置、位置和旋转相关的定量测量数据。来自测量装置154的测量数据由计算机162用于动力学评定中以支持假体部件的安装，以确保最优载荷、
平衡、稳定性、对准、运动范围，并且减少撞击，从而基于临床证据来提高性能和可靠性。
158.电源740向电子电路236和传感器230提供电力。电源740可为临时性的或永久性的。在一个实施方案中，电源不是可再充电的。测量装置154在单次使用之后被处置，并且电池312中的电力不足以进行第二次外科手术。测量装置154在使用之后会被销毁或处置掉。可选地，电源740可为可再充电的。测量装置154在再次使用之前会被灭菌。电源740的充电可包括有线能量传递或短距离无线能量传递。对电源740进行再充电的充电电源可包括但不限于一个或多个电池、交流电电源、射频接收器、电磁感应线圈、一个或多个光电池、一个或多个热电偶或者换能器能量传递。在一个实施方案中，如果电源740没有足够的能量来完成外科手术，则在单一应用场景下可允许对电源740进行能量传递。另外，测量装置154可在使用中时或者在电子电路236空载时利用电力管理电路700来最小化电源740的电力损耗。
159.如前所述，测量装置154中的电源740包括电池312。电池312可通过本文以上公开的方法来进行再充电。可选地，电源740可为超级电容器、电感器或其他能量存储装置。外部充电电源可通过电磁感应线圈借助于感应式充电而无线地耦合到可再充电电池、电容器、或感应式能量存储装置。充电操作可由电子电路236内的电力管理电路700控制。在一个实施方案中，电力管理电路700支持测量装置154在充电期间操作，从而允许在检测到电源740上的低电荷的情况下继续进行外科手术。例如，电力可通过有效的升压和降压转换电路来传递到电池312、电容式能量存储装置、或感应式能量存储装置。这将电路块的操作电力保持在最小电压水平以支持所需的性能水平。
160.电力管理电路700被配置为在严苛的电力约束下操作。在一个实施方案中，电力管理电路700在操作期间控制电力上升、电力下降并且最小化电力使用。电力管理电路700被配置为在该系统的操作期间减少电力耗散。电力管理电路700可关闭在特定操作中不在使用的电路或减少传送到所述电路的电力。类似地，如果该系统空载并且不在使用，则电力管理电路700可使其他未使用的电路进入睡眠模式，在进行下一次测量之前，所述未使用的电路会苏醒。电力管理电路700可包括向电子电路236和传感器230提供多个不同的稳定电压的一个或多个电压调整电路。
161.在一种配置中，电源740的充电操作还可用于将下行链路数据传达到电子电路。例如，下行链路控制数据可被调制到能量源信号上，并且在此之后从电子电路230中的电感器进行解调。这可用作用于接收下行链路数据的更有效的方式，而不是针对上行链路操作和下行链路操作两者对电子电路230内的内部收发器进行配置。作为一个实例，下行链路数据可包括测量装置154在进行测量时使用的更新的控制参数，诸如外部位置信息或用于重新校准目的的控制参数。该操作还可用于下载序列号或其他识别数据。
162.控制逻辑702控制接合传感器，将测量数据转换为可用格式并传输所述信息的测量过程或顺序。控制逻辑702可包括数字电路、微控制器、微处理器、asic(专用集成电路)、dsp(数字信号处理)、门阵列实现、标准单元实现以及其他电路。控制逻辑702联接到存储器704。存储器704被配置为存储测量数据、软件例程、诊断/测试例程、校准数据、校准算法、工作流以及其他信息或程序。在一个实施方案中，一个或多个传感器可连续地启用并且定期地采样到控制逻辑702。控制逻辑702控制测量过程，将测量数据存储在存储器中，或者实时地传输测量数据。控制逻辑702可包括专用端口，所述专用端口联接到传感器以连续地接收测量数据或者以高采样率接收更新的测量值。可选地，控制逻辑702可选择待测量的传感
器。例如，多个传感器可经由多路复用器联接到控制逻辑702。控制逻辑702控制哪个传感器通过多路复用器联接来进行采样并输出测量数据。多路复用的测量数据在测量数据不太重要，或者可根据需要不定时地进行采样的情况下极为凑效。控制逻辑702还可选择不同的传感器，并且以某一顺序或通过并行通道同时从所述不同的传感器接收测量数据。控制逻辑702可被配置为监测来自传感器的测量数据，但是仅在测量数据发生变化时才传输测量数据。另外，在将测量数据传输到计算机162之前，控制逻辑702可修改测量数据。例如，可使用校准数据针对非线性对测量数据进行校正。在一个实施方案中，具有低功耗蓝牙(ble)的微控制器与模数转换器一起使用来将模拟值转换为数字。
163.接口电路706联接在传感器230与控制逻辑702之间。接口电路706支持传感器输出转换为可由计算机162接收的某一形式。接口电路706包括数字电路和模拟电路。模拟电路可包括多路复用器、放大器、缓冲器、比较器、滤波器、无源部件、模数转换器以及数模转换器(仅列举几例)。在一个实施方案中，接口电路706使用一个或多个多路复用器来选择传感器以将测量数据提供到控制逻辑702。控制逻辑702被配置为提供控制信号，所述控制信号启用多路复用器来选择传感器以进行测量。可启用多路复用器来将测量数据传送到控制逻辑702、存储器704，或传送待传输的测量数据。典型地，经由接口电路706对测量数据进行模数转换或数模转换中的至少一者。
164.传感器230通过接口电路706联接到控制逻辑702。可选地，接口电路706可直接联接到用于在测量测量数据时传输所述测量数据的电路。由传感器230测量的一个或多个目标物理参数是如本文所公开的力、压力或载荷，但是传感器230还可包括测量以下各者的其他传感器：高度、长度、宽度、倾斜度/斜度、位置、取向、载荷大小、力、压力、接触点位置、移位、密度、粘度、ph、光、颜色、声音、光学性质、血管流量、视觉识别度、湿度、对准、旋转、惯性感测、混浊度、骨骼密度、流体粘度、应变、成角畸形、振动、扭矩、弹性、运动以及温度。通常，测量的参数结合另一个测量的参数一起使用来进行动力学和定性评定。在关节重建中，使骨骼肌系统的各部分准备好接纳假体部件。准备包括骨骼切割或骨骼整形以与一个或多个假体配合。可通过定位在身体之上或之内的无线感测模块或装置、器械、器具、运载工具、设备或其他物理系统来相对于取向、稳定性、对准、撞击、方向、移位或位置，以及沿着某一轴线或组合轴线的移动、旋转或加速而评估参数。
165.传感器230可直接或间接地测量目标参数。例如，测量装置154中的载荷传感器可包括在载荷被施加到载荷传感器时可进行压缩的电容器、压电传感器、或mem传感器。用电容器测量载荷是间接感测形式，因为电容器的电容值会随着施加到电容器的载荷的量而变化。电容测量数据可被发送到计算机162以进行进一步处理。计算机162可包括与弹性电容器相关的软件和校准数据。载荷测量数据可从电容值转换为载荷测量值。计算机162可存储校准数据，所述校准数据可用于曲线拟合并且在某一操作范围内对传感器的非线性输出进行补偿。另外，单独的传感器测量可由计算机162组合来产生其他测量数据。与载荷测量数据的实例相一致，单独的载荷测量数据可被组合或评定来确定载荷被施加到联接了载荷传感器的表面的位置。测量数据可显示在显示器上，所述显示器支持外科医生快速地消化吸收测量数据。例如，关于施加到表面的所施加的载荷的位置的所计算的测量数据对于外科医生而言可能具有很小的意义或不具有意义。相反地，受载荷的表面的图像(其中接触点显示在所述表面上)可被外科医生快速地消化吸收来确定接触点是否存在问题。
166.在一个实施方案中，肩关节系统160无线地传输并接收信息。无线操作减少了外科手术区域内的混乱，由潜在的物理干扰引起的测量的有线失真或对所述测量的限制，或者由将具有内部电力的装置与手术室环境中的数据收集、存储或显示设备连接的缆线所强加的限制。电子电路236包括无线通信电路720。在一个实施方案中，无线通信电路720被配置用于短程遥测和电池操作。典型地，测量装置154和计算机162位于手术室中，使得测量数据从测量装置156到计算机162的传输小于10米。如所示，示例性通信系统包括测量装置154的无线通信电路720以及计算机162的接收系统无线通信电路722。无线通信电路720包括但不限于天线360、匹配网络716、遥测收发器714、crc电路712、数据分组器710以及数据输入端708。无线通信电路720可包括比所示的部件的数量更多或更少的部件，并且不限于所示的那些部件或部件的次序。
167.类似地，计算机162包括无线通信电路722。无线通信电路722包括天线724、匹配网络726、遥测收发器728、crc电路730以及数据分组器732。值得注意的是，其他接口系统可直接联接到数据分组器732以处理和呈现传感器数据。一般而言，电子电路236联接到传感器230并且被配置为将定量测量数据实时地传输到计算机162以处理、显示、分析并提供反馈。测量装置154包括多个载荷传感器，所述多个载荷传感器被配置为测量施加到外部弯曲表面224的载荷。测量装置154还包括惯性测量单元，所述惯性测量单元包括一个或多个惯性传感器以及如本文以上所列的其他参数测量传感器。来自多个载荷传感器和惯性传感器的测量数据被传输到计算机162。计算机162可根据多个载荷传感器来计算施加到外部弯曲表面224的载荷大小。在该实例中，使用三个载荷传感器来进行测量。计算机162还可计算施加到测量装置154的外部弯曲表面224的所施加的载荷(接触点)的位置。测量装置154可进一步使用来自位置测量系统742的测量数据来监测测量装置154或假体部件的位置和移动。来自位置测量系统742的位置或跟踪数据也被发送到计算机162。结果也可显示在计算机162的显示器164上。在一个实施方案中，来自位置测量系统742的测量数据可用于测量运动范围、对准和撞击。在一个实施方案中，来自不同的传感器或部件的测量数据的传输可在不同的通道上发送，或者测量数据可在不同的时间在同一个通道上发送。
168.如前所述，无线通信电路包括数据输入端708、数据分组器710、crc电路712、遥测收发器714、匹配网络716以及天线718。一般而言，来自传感器230的测量数据被提供到无线通信电路720的数据输入端708。在一个实施方案中，来自传感器230的测量数据可直接来自接口电路706，来自存储器704，来自控制逻辑702，或者来自通向数据输入端708的路径的组合。在一个实施方案中，测量数据可在提供到数据输入端708之前存储在存储器704中。数据分组器710将测量数据组装成分组并且包括由控制逻辑702接收或处理的传感器信息。控制逻辑702可包括用于有效地执行测量装置154的核心信号处理功能的特定模块。控制逻辑702提供减小形状因数来满足集成到测量装置154中的尺寸需求的进一步的益处。
169.一般而言，来自测量装置154的测量数据会被加密。在一个实施方案中，数据分组器710的输出端联接到crc电路712的输入端。crc电路712对分组数据应用错误代码检测。循环冗余检查是基于计算任何长度的数据流或分组的检查和的算法。这些检查和可用于在传输期间检测数据的干扰或意外变化。循环冗余检查尤其擅长于检测由电噪声引起的错误，并且因此实现稳健的保护以防止在具有高电磁活动水平的环境中对被破坏的数据进行不当处理。crc电路712的输出端联接到遥测收发器714的输入端。遥测收发器714之后通过匹
配网络716借助于天线360而传输经过crc编码的数据分组。遥测收发器714可在一个或多个步骤中增加载波频率，并且将来自测量装置154的信息或测量数据添加到载波频率。匹配网络716提供阻抗匹配以实现遥测收发器714与天线360之间的最优通信功率效率。
170.天线360可与测量装置154的部件集成以提供射频传输。用于天线360以及关于电子电路236的电连接的基板还可包括匹配网络716。在一个实施方案中，天线360和匹配网络716的一部分可为导线或形成于印刷电路板234中，所述印刷电路板234使构成电子电路236的部件互连。天线和电子器件的这种集成水平能实现无线设备的尺寸和成本的降低。潜在的应用可包括但不限于可使用小型天线的任何类型的骨骼肌设备或假体部件。这包括一次性模块或装置和可重复使用的模块或装置以及长期使用的模块或装置。
171.用于接收方无线通信电路722的过程与发送过程相反。天线724接收从无线通信电路720传输的测量数据。无线通信电路720可以低功率进行传输，使得接收方无线通信电路722必须在附近，例如在10米之内以接收测量数据。天线724联接到匹配网络726，所述匹配网络726将测量数据有效地耦合到遥测发射器电路728。可在支持无线传输的载波信号上发送测量数据。由遥测收发器728从载波信号分离测量数据。由crc电路730从遥测收发器728接收测量数据。crc电路730执行循环冗余检查算法来验证测量数据在传输期间并未被破坏。crc电路730将经检查的测量数据提供到数据分组器732。数据分组器732重新组装测量数据，其中所述测量数据被提供到usb接口734。usb接口734将测量数据提供到计算机162以进行进一步处理。
172.应注意到，测量数据的测量、传输、接收和处理可实时地执行来供外科医生使用以支持肩关节的安装。在一个实施方案中，计算机162显示一个假体部件的至少一部分。在该实例中，测量装置154的外部弯曲表面224和边缘242显示在联接到计算机162的显示器164上。来自传感器230和位置测量系统742的测量数据用于计算测量装置154的外部弯曲表面224上的载荷大小和所施加的载荷的位置。每个载荷传感器的位置相对于外部弯曲表面224是已知的。如本文以上详细地公开的，所施加的载荷的位置可由计算机162使用来自每个载荷传感器的位置信息以及每个位置处的载荷大小来计算。所施加的载荷的位置也被称为显示器164的gui 380上的接触点382。类似地，接触点382处的载荷大小可根据三个载荷传感器和三个载荷传感器位置来计算。典型地，肩关节移动通过预定运动范围。当前位置处的最小载荷、最大载荷和载荷在gui 380上分别显示在显示框380、390和386中。还可指示旋转量或运动范围。这些测量是实时地测量或计算的。边缘242也可被突出显示来指示预定运动范围期间的撞击。在一个实施方案中，边缘242会突出显示边缘242的接近于测量到的撞击的区域。可执行调整，所述调整会影响对准、载荷、载荷位置、旋转、或在显示器164上实时地监测的其他参数。调整可支持在所测量的参数在规格之内之后进行优化以用定量测量数据微调假体部件安装。
173.图33是根据一个示例实施方案的系统或计算机的框图。呈系统800的形式的机器、系统或计算机的示例性图形表示，在所述系统800内，一组指令在被执行时可致使所述机器执行上文论述的方法中的任一者或多者。在一些实施方案中，所述机器操作为独立装置。在一些实施方案中，所述机器可连接(例如，使用网络)到其他机器。在联网部署中，所述机器可在服务器
‑
客户端用户网络环境中以服务器或客户端用户机器的能力操作，或者在对等(或分布式)网络环境中作为对等机器操作。
174.所述机器可包括服务器计算机、客户端用户计算机、个人计算机(pc)、平板pc、膝上型计算机、台式计算机、控制系统、逻辑电路、传感器系统、asic、集成电路、网络路由器、交换机或网桥、或者能够执行指定将由所述机器采取的动作的一组指令(顺序或其他方式)的任何机器。将理解，本公开的装置广义上包括提供语音、视频或数据通信的任何电子装置。另外，虽然示出了单个机器，但是术语“机器”也应被视为包括单独地或联合地执行一组(或多组)指令来执行本文论述的方法中的任一者或多者的机器的任何集合。
175.系统800可包括处理器802(例如，中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu，或两者))、主存储器804以及静态存储器806，它们彼此经由总线808来通信。系统800还可包括视频显示单元810(例如，液晶显示器(lcd)、平板、固态显示器或阴极射线管(crt))。系统800可包括输入装置812(例如，键盘)、光标控制装置814(例如，鼠标)、盘驱动单元816、信号产生装置818(例如，扬声器或远程控制装置)以及网络接口装置820。
176.盘驱动单元816可为其他类型的存储器，诸如快闪存储器，并且可包括机器可读介质822，所述机器可读介质822上存储有一组或多组指令824(例如，软件)，所述一组或多组指令824体现了本文描述的方法或功能(包括上文说明的那些方法)中的任一者或多者。指令824在由其被系统800执行期间也可完全地或至少部分地驻留在主存储器804、静态存储器806内和/或处理器802内。主存储器804和处理器802另外可构成机器可读介质。
177.包括但不限于专用集成电路、可编程逻辑阵列和其他硬件装置的专用硬件实现体同样可被构造来实现本文描述的方法。可包括各种实施方案的设备和系统的应用广义上包括各种电子和计算机系统。一些实施方案在两个或更多个特定的互连硬件模块或装置(其中相关的控制和数据信号在模块之间并通过模块来传达)中实现功能，或者将所述功能实现为专用集成电路的各部分。因此，示例系统适用于软件、固件以及硬件实现方式。
178.根据本公开的各种实施方案，本文描述的方法意图操作为在计算机处理器上运行的软件程序。另外，软件实现方式可包括但不限于分布式处理或部件/对象分布式处理、并行处理，或者虚拟机处理也可被构造来实现本文描述的方法。
179.本公开预期了包含指令824的机器可读介质，或者以下机器可读介质：从传播信号接收并执行指令824，使得连接到网络环境820的装置可发送或接收语音、视频或数据，并且使用指令824通过网络826进行通信。指令824还可经由网络接口装置820通过网络826来发射或接收。
180.虽然机器可读介质822在一个示例实施方案中被示出为是单个介质，但是术语“机器可读介质”应被视为包括存储一组或多组指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“机器可读介质”还应被视为包括能够存储、编码或携载一组指令以供机器执行并致使所述机器执行本公开的方法中的任一者或多者的任何介质。
181.术语“机器可读介质”相应地应被视为包括但不限于：固态存储器，诸如存储器卡或者容纳一个或多个只读(非易失性)存储器的其他封装件、随机存取存储器、或其他可重写(易失性)存储器；磁光或光学介质，诸如磁盘或磁带；以及载波信号，诸如在传输介质中体现计算机指令的信号；和/或电子邮件的数字文件附件或其他自含信息档案或档案集被视为是等同于有形存储介质的分布介质。因此，本公开被视为包括如本文所列的机器可读介质或分布介质中的任一者或多者，并且包括技术上认可的等同物和后继介质，所述等同
物和后继介质中存储有本文的软件实现体。
182.尽管本说明书描述了参考特定标准和协议在实施方案中实现的部件和功能，但是本公开并不限于此类标准和协议。用于互联网和其他分组交换网络传输的标准(例如，tcp/ip、udp/ip、html、http)中的每一者都代表现有技术的实例。此类标准定期地会被具有本质上相同的功能的更快速或更有效的等同物取代。因此，具有相同功能的替换标准和协议被视为是等同物。
183.图34是根据一个示例性实施方案的用于测量和报告的通信网络900的图示。简而言之，通信网络900将广泛的数据连接扩展到其他装置或服务。如所示，测量和报告系统902可通信地耦合到通信网络900以及任何相关联的系统或服务。
184.作为一个实例，测量系统902可与远程服务或提供者共享其目标参数(例如，角度、载荷、平衡、距离、对准、移位、移动、旋转以及加速度)，以例如对外科手术状态或结果进行分析或报告。这种数据可例如与服务提供者共享来监测进展，或者与计划管理人共享来实现外科手术监测目的或功效研究。通信网络900还可绑定到电子医疗记录(emr)系统以实现健康信息技术实践。在其他实施方案中，通信网络900可通信地耦合到his医院信息系统、hit医院信息技术和him医院信息管理、ehr电子健康记录、cpoe计算机化医嘱录入以及cdss计算机化决策支持系统。这提供了不同的信息技术系统和软件应用通信，准确、有效且一致地交换数据，并且使用交换数据的能力。
185.通信网络900可通过局域网(lan)904、无线局域网(wlan)910、蜂窝网络906和/或其他射频(rf)系统来提供有线或无线连接(参见图4)。lan 904和wlan 910可例如通过中心局通信地耦合到互联网908。中心局可容纳用于分配电信服务的公共网络交换设备。电信服务可包括传统的pots(普通老式电话服务)以及宽带服务，诸如电缆、hdtv、dsl、voip(互联网协议语音服务)、iptv(互联网协议电视服务)、互联网服务等等。
186.通信网络900可利用公共计算和通信技术来支持电路交换和/或分组交换通信。用于互联网908和其他分组交换网络传输的标准(例如，tcp/ip、udp/ip、html、http、rtp、mms、sms)中的每一者都代表现有技术的实例。此类标准定期地会被具有本质上相同的功能的更快速或更有效的等同物取代。因此，具有相同功能的替换标准和协议被视为是等同物。
187.蜂窝网络906可通过许多接入技术来支持语音和数据服务，所述接入技术诸如为gsm
‑
gprs、edge、cdma、umts、wimax、2g、3g、wap、软件定义无线电(sdr)以及其他已知的技术。蜂窝网络906可在频率复用计划下联接到基站接收器912以与移动装置914通信。
188.基站接收器912进而可通过分组交换链路将移动装置914连接到互联网908。互联网908可支持应用服务和服务层以将数据从测量系统902分发到移动装置914。移动装置914还可使用无线通信信道通过互联网908来连接到其他通信装置。移动装置914也可通过wlan 910连接到互联网908。无线局域网(wlan)提供局部地理区域内的无线接入。wlan通常由也被称为基站的一组接入点(ap)916构成。测量系统902可与基站区域内的其他wlan站，诸如膝上型计算机918通信。在典型的wlan实现方式中，物理层使用各种技术，诸如802.11b或802.11g wlan技术。物理层可使用红外、采用2.4ghz频带的跳频扩频、采用2.4ghz频带的直接序列扩频、或者例如采用5.8ghz ism频带或更高的ism频带(例如，24ghz等)的其他接入技术。
189.通过通信网络900，测量系统902可与网络上的远程服务器920，并与其他移动装置
建立连接以交换数据。远程服务器920可访问数据库922，所述数据库922存储在本地或远处并且可包含应用专用数据。远程服务器920还可直接地或通过互联网908托管应用服务。
190.图35是根据一个示例实施方案的支持肩关节的安装的机器人1000的图。一般而言，机器人可支持或协助在外科医生的控制下安装肩关节。在示例实施方案中，测量装置154可联接到机器人1000。机器人的一个实例是具有机器人辅助的关节安装应用的robodoc外科手术机器人。机器人1000还可包括外科手术cnc机器人、外科手术触觉机器人、外科手术遥操作(tele
‑
operative)机器人、外科手术手持机器人或任何其他外科手术机器人。测量装置154可被自动化为联接到机器人1000并与所述机器人一起工作，从而代替外科医生的直接手动控制。由控制测量装置154的机器人1000采取的动作可通过使机器人1000实时地使用测量数据并针对后续步骤向测量装置154提供反馈而变得更为顺畅且更为准确。额外的益处可为缩短了外科手术的时间，这减少了患者在麻醉下的时间。
191.机器人1000可被配置为执行计算机辅助外科手术，并且更具体地用测量装置154执行肩外科手术。典型地，机器人1000和测量装置154用于计算机辅助外科手术以在安装假体关节以及更具体地肩关节时提高性能、对准、稳定性、运动范围，减少外科手术时间并且最小化撞击。在一个实施方案中，机器人1000可使用从测量装置154发送的实时测量数据来分散注意力，执行骨骼切割，对准假体部件，重新定位假体部件，调整载荷，执行组织释放，执行运动范围，提高稳定性。
192.一般而言，来自测量装置154的测量数据可无线地传输到机器人1000的计算机。可选地，测量数据可硬连线传输到机器人1000。来自测量装置154的测量数据的实例可为预定移动的运动范围、撞击、载荷大小、载荷位置、位置以及运动(仅列举几例)。由机器人1000接收的测量数据可被进一步处理来计算并显示外科医生基于定量测量数据准备骨骼表面或安装最终的假体部件所需的测量数据。准备好的骨骼表面将接纳支持适当对准来实现最优运动范围和稳定性的假体部件。在一个实施方案中，机器人1000中的计算机包括在外科手术的各个阶段处使用的一种或多种算法。来自测量装置154的测量数据被输入到机器人1000的算法中，并且所述算法可将数据转换为显示在显示器上的关于机器人动作的信息，所述机器人动作用于进行骨骼切割、销放置、假体部件大小设定等；或者提供关于外科医生可能采取的动作的反馈。反馈可采用听觉、视觉或触觉反馈的形式，所述反馈引导外科医生分散注意力或进行由机器人采取的后续步骤以基于测量数据而支持或抵制某一动作。反馈还可缓和或阻止用户的可能对外科手术有害的运动。另外，测量数据的状态可用于产生工作流，所述工作流随后由外科医生实现或由机器人1000自动地实现来增强肩关节安装的性能和可靠性。
193.图36是根据一个示例实施方案的测量装置1100的图示。测量装置1100容纳与如图3至图21所示的测量装置154相同的电子电路和至少一个传感器。测量装置1100将测量数据传输到附近的计算机以实时地显示测量数据。来自测量装置1100的测量数据可如本文以上所公开提供在如图22a至图27a所示的gui 380上。在该实例中，测量装置1100被配置用于肩植入物。一般而言，测量装置1100可适于用于骨骼肌系统，诸如骨骼、组织、韧带、肌腱或关节中。如所示，测量装置1100被配置为联接到肱骨假体以测量肩关节的运动范围、稳定性、撞击、载荷以及载荷位置。肩关节的关节盂球体被配置为联接到测量装置1100的外部弯曲表面1104。此外，本文以上针对测量装置154说明的实施方案或用途可应用于测量装置
1100。
194.测量装置1100包括上部壳体1106和底部壳体1108。上部壳体1106和底部壳体1108联接在一起以形成气密地密封的外壳，所述外壳容纳电子电路、电源和传感器。上部壳体1106具有边缘1102和外部弯曲表面1104。测量装置1100还包括垫片1110，所述垫片1110被配置为联接到底部壳体1108。垫片1110是测量装置1110的被配置为联接到肱骨假体的肱骨托架的可移除结构。对测量装置1100提供了多个垫片以改变测量装置1100的高度。在一个实施方案中，使用垫片增加测量装置1100的高度可用于增加由肩关节的肌肉、肌腱或韧带施加的载荷。相反地，使用较低高度的垫片减小测量装置1100的高度可减小由肩关节的肌肉、肌腱或韧带施加的载荷。在一个实施方案中，可提供多个垫片，所述多个垫片改变测量装置1100在联接在肩关节中时相对于关节盂球体所呈现的角度。
195.图37a是根据一个示例实施方案的测量装置1100的上视图。如前所述，垫片1110可移除地联接到底部壳体1108。这允许不同的垫片在肩关节安装期间快速地联接到测量装置1100或从所述测量装置移除，以使用定量测量数据确定肱骨假体在肩关节中的最优装配或放置。在底部壳体1108中示出了切口1112。在一个实施方案中，凸部或突出部形成于位于保持特征1114下方的底部壳体1108上。保持特征1114是从垫片1110延伸的突片。在一个实施方案中，保持特征1114在力的作用下联接到底部壳体1108的凸部或突出部以将垫片1110保持到底部壳体1108。在一个实施方案中，保持特征1114是柔性的，使得保持特征1114可被迫离开底部壳体1108的凸部或突出部以将垫片1110从底部壳体1108释放。底部壳体1108中的切口1112允许触及以有助于使保持特征1114挠曲远离底部壳体1108。
196.图37b是根据一个示例实施方案的测量装置1100的示出外部弯曲表面1104的视图。一般而言，测量装置1100的上部壳体1106包括边缘1102和外部弯曲表面1104。如前所述，肩关节的关节盂球体联接件联接到测量装置1100的外部弯曲表面1104。在一个实施方案中，多个传感器位于外部弯曲表面1104下方并且被配置为测量施加在放置有传感器的每个位置处的力、压力或载荷。来自多个传感器的测量数据被提供到计算机，以计算由肩关节的关节盂球体施加到外部弯曲表面1104的载荷大小以及由关节盂球体所施加的载荷的位置。
197.图37c是根据一个示例实施方案的测量装置1100的侧视图。上部壳体1106联接到底部壳体1108。垫片1110联接到底部壳体1108。该侧视图示出了垫片1110中的底切口1116和底切口1118。在一个实施方案中，底切口1118还处于垫片1110的相对侧上。底切口1116和1118用于将测量装置1100保持并对准到肱骨假体的植入物托架。在一个实施方案中，形成于植入物托架中的对应特征联接到底切口1116和1118。
198.图37d是根据一个示例实施方案的测量装置1100的示出形成于垫片1110中的底切口1118的另一个视图。底切口1118用于将测量装置1110保持并对准到肱骨假体的植入物托架。
199.图38是根据一个示例实施方案的测量装置1100的分解图。柔性互连件1120被配置为将多个传感器联接到电子电路1130。多个传感器可形成于柔性互连件1120之中或之上。在一个实施方案中，多个传感器包括传感器1122、传感器1124和传感器1126。在一个实施方案中，传感器1122、1124和1126形成于柔性互连件1120中。可选地，传感器可联接到柔性互连件1120。在一个实施方案中，一个或多个参考传感器形成于柔性互连件1120中。在一个实
施方案中，传感器1122、1124和1126以及柔性互连件1120中的互连件都受到屏蔽。传感器1122、1124和1126被配置为联接到外部弯曲表面1104。
200.电子部件和电源1132联接到印刷电路板1128。印刷电路板1128包括将电子部件连接来形成电子电路1130的一个或多个互连层，所述电子电路1130被配置为控制测量过程并且传输测量数据。在一个实施方案中，电源1132包括用于为测量装置1100供电的电池。印刷电路板1128可为刚性印刷电路板，所述刚性印刷电路板包括用于联接到柔性互连件1120的连接器。电子电路1130、柔性互连件1120以及传感器1122、1124和1126放置在底部壳体1108的空腔1136中。上部壳体1106联接到底部壳体1108以为电子电路1130、柔性互连件1120以及传感器1122、1124和1126形成壳体。在一个实施方案中，传感器1122、1124和1126放置在上部壳体1106与底部壳体1108之间的预定位置处，以在关节盂球体联接到用于肩关节的测量装置1100的外部弯曲表面1104的情况下支持载荷大小和所施加的载荷的位置的测量。如前所述，电子电路1130、参考传感器、位置测量系统(例如，imu)以及传感器1122、1124和1126以与针对测量装置154(参见图3)描述的方式类似的方式操作并且为了简洁起见不会详细地公开。另外，如本文以上所公开，测量装置1100会将测量数据传输到计算机162，并且将测量数据显示在显示器164上。测量数据可以图形形式显示在gui 380上以按与针对测量装置154论述相同的方式加速对测量数据的消化吸收。
201.垫片1110联接到底部壳体1108以为测量装置1100增加高度。对测量装置1100提供多个垫片，其中多个垫片中的每个垫片具有不同的厚度。因此，可移除垫片1110并且用来自多个垫片中的其他垫片中的一者进行替换以使测量装置1100的高度改变预定量。上部壳体1106、底部壳体1108和垫片1110可由生物相容材料，诸如复合材料、聚合物、塑料、金属或金属合金形成。在一个实施方案中，上部壳体1106、底部壳体1108和垫片1110可由聚合物材料成型或3d打印而成。
202.植入物托架1134是肱骨假体的部件。在一个实施方案中，植入物托架1134联接到肱骨假体。在一个实施方案中，植入物托架1134通过螺钉在适当的位置固持到肱骨假体，并且植入物托架1134可通过移除螺钉来移除。垫片1110被配置为联接到植入物托架1134以将测量装置1100固持在适当的位置，以用于产生与肩关节相关的定量测量数据来评定运动范围、稳定性、撞击、移动、载荷或载荷位置。
203.图39是根据一个示例实施方案的测量装置1100的底部壳体1108的空腔1136的视图。在该实例中，示出了测量装置1100的部件的放置。具有电子部件的印刷电路板1128联接到底部壳体1108的内表面。印刷电路板1148装配在空腔1136内并且由印刷电路板卡扣1142保持。印刷电路板卡扣1142被迫穿过印刷电路板1128中的开口以形成过盈配合，所述过盈配合防止印刷电路板1128在空腔1136内移动并且将所述印刷电路板在所述空腔内对准。在一个实施方案中，印刷电路板卡扣1142从底部壳体1108的内表面延伸并且印刷电路板卡扣1142的头制造得比印刷电路板1128中的开口更大。印刷电路板1128具有联接到柔性互连件1120的连接器1146。在一个实施方案中，电源1132联接到印刷电路板1128并且由所述印刷电路板保持。电源1132为电子电路1130以及传感器1122、1124和1126提供电力以为全肩置换外科手术提供测量数据。
204.传感器1122、1124和1126相对于上部壳体1106的外部表面1104(参见图36)在预定位置处联接到底部壳体1108上的表面1144。在一个实施方案中，传感器1122、1124和1126位
于外部弯曲表面1106的径向位置上。在一个实施方案中，传感器1122、1124和1126彼此等距地隔开。在一个实施方案中，相对于传感器1122、1124和1126，参考传感器1148可居中地位于柔性互连件1120之上或之中。可选地，多于一个参考传感器可形成于柔性互连件1120之上或之中。传感器1122、1124和1126由传感器卡扣1140固持在适当的位置。传感器卡扣1140通过接近于传感器1122、1124和1126的开口联接来将传感器1122、1124和1126对准并保持在预定位置处。在一个实施方案中，凸起区域形成于传感器1122、1124和1126下方。凸起区域在表面1144上方延伸并且提供平面表面来支撑传感器1122、1124和1126。
205.图40是根据一个示例实施方案的测量装置1100的横截面图。上部壳体1104被示出为联接到底部壳体1108。在一个实施方案中，周边凹槽1152周向地形成于底部壳体1108上。周边舌状物1150周向地形成于上部壳体1106上并且被配置为联接到底部壳体1108上的周边凹槽1152。在一个实施方案中，胶水或粘附剂可用于周边凹槽1152中以进行密封并且将上部壳体1106保持到底部壳体1108。可选地，上部壳体1106上的一个或多个保持结构和底部壳体1108上的一个或多个对应的保持结构可用于将上部壳体1106联接到底部壳体1108。周边舌状物1150可包括在上部壳体1106联接到底部壳体1108时形成密封的保形材料。
206.在测量装置1100的上侧上的保持特征1114被示出为将垫片1110联接到底部壳体1108。尽管未示出，但是可存在将垫片1110联接到底部壳体1110的多于一个保持特征。底部壳体1108具有被配置为接纳保持特征1114的切口1156。保持特征1114具有被配置为装配在切口1156中的对应的突出部1154。如前所述，保持特征1114是柔性的并且可使所述保持特征挠曲远离底部壳体1108，使得突出部1154处于切口1156外部，从而允许将垫片1110从底部壳体1108移除。
207.印刷电路板1130保持到底部壳体1108的内表面或保持在接近于所述内表面之处。柔性互连件1120被示出为联接到印刷电路板1130上的连接器1146。形成于柔性互连件中或放置于所述柔性互连件上的传感器1122联接在上部壳体1106与底部壳体1108之间。在一个实施方案中，传感器1122联接到形成于上部壳体1106的内表面和底部壳体1108的内表面上的平面表面。传感器1122位于外部表面1104的预定位置下方。传感器1122、1124和1126的预定位置用于根据测量数据计算所施加的载荷的位置和载荷大小。应注意到，柔性互连件1120不会经历使互连件扭结的任何弯曲。传感器卡扣1140被示出为通过柔性互连件1120联接来将传感器1120保持在预定位置处。
208.图41a和图41b示出了根据一个示例实施方案的具有两个不同的垫片的测量装置1100。一般而言，测量装置1100包括多个垫片。在该实例中，公开了两个不同的垫片，但是可提供多于两个垫片。垫片1110是零高度垫片并且对应于最低高度处的测量装置1100。在该实例中，上部壳体1106和底部壳体1108联接在一起并且被配置为测量至少一个参数。垫片1110是联接到底部壳体1108的单独的部件。示出了测量装置1100，其中垫片1100联接到底部壳体1110以形成处于标准、正常或最低高度的测量装置1110。
209.垫片1160是2.5毫米垫片，所述垫片在与图41a的零高度垫片1100相比较时将测量装置1100的高度升高了2.5毫米。在该实例中，上部壳体1106和底部壳体1108联接在一起并且被配置为测量至少一个参数。垫片1160是联接到底部壳体1108的单独的部件。示出了测量装置1100，其中垫片1160联接到底部壳体1110以形成高度增加了2.5毫米的测量装置1110。如先前所说明，可对测量装置1100提供不同高度的多于两个垫片。例如，肩关节在用
图41a的垫片1110还原时可能具有在由测量装置1100测量时不如预期的载荷。之后可移除垫片1110并且用垫片1160进行替换。在测量装置1160中用垫片1160还原肩关节会增加肩关节的肌肉上的张力，从而增加施加到测量装置1100的载荷。可基于定量测量数据而调整不同的肌肉、韧带或肌腱上的张力以实现稳定性，最大化运动范围，最小化撞击并且在可接受的范围内使肩关节载荷。例如，可使用软组织张紧来调整张力以在可接受的范围内调整载荷，所述可接受的范围由测量装置1100内的载荷传感器实时地测量。
210.图42是根据一个示例实施方案的上部壳体1106的外部弯曲表面1104的横截面图，所述外部弯曲表面1104被修改来将载荷引导到外部弯曲表面1104的预定区域。横截面图示出了上部壳体1106联接到底部壳体1108来形成外壳以使电子电路1130、柔性互连件1120以及传感器1122、1124和1126与外部环境隔离并且对它们进行气密地密封以免于外部环境的影响。垫片1110联接到底部壳体1108。关节盂球体1194的部分视图被示出为联接到上部壳体1106的外部弯曲表面1104。一般而言，由关节盂球体1194实现的载荷被引导到位于外部弯曲表面1104下方的多个载荷传感器。在该实例中，载荷被引导到传感器1122、传感器1124和传感器1126(未示出于图示中)。如所示，传感器1122和1124分别位于外部弯曲表面1104的区域1172和区域1174下方。类似地，传感器1126将位于图42的区域1176下方。如前所述，传感器1122、1124和1126位于外部弯曲表面1104的预定径向位置处。在一个实施方案中，传感器1122、1124和1126也彼此等距地隔开。传感器1122、1124和1126尽可能靠近上部壳体1106的边缘1102放置以最大化外部弯曲表面1104上的测量区域。
211.在该实例中，关节盂球体1194具有38毫米的直径并且具有19毫米的半径。在一个实施方案中，外部弯曲表面1104具有比关节盂球体1194更大的半径。在该实例中，外部弯曲表面的半径是38.15毫米。外部弯曲表面1104被修改为使得关节盂球体1194仅联接到外部弯曲表面1104的区域1172、1174和1176。传感器1122、1124和1126分别位于外部弯曲表面1104的区域1172、1174和1176下方。因此，由关节盂球体1194施加的载荷被引导到测量装置1100的传感器1122、1124和1126，而不会引导到外部弯曲表面1104的在区域1172、1174和1176之外的区域。一般而言，在外部弯曲表面1104上存在不联接到关节盂球体1194的两个区域。在一个实施方案中，上部壳体1106的外部弯曲表面1104的区域1192不联接到关节盂球体1194。应注意到，在关节盂球体1194与区域1192中的外部弯曲表面1104之间示出了间隙。区域1192对应于传感器1122、1124与1126之间的载荷测量区域。在一个实施方案中，关节盂球体1194与区域1192中的外部弯曲表面1104之间的间隙为约0.15毫米。在一个实施方案中，可对区域1192进行成型，从而在区域1192中具有0.15毫米的切口。可选地，可从区域1192移除0.15毫米的材料。
212.在一个实施方案中，上部壳体1106的外部弯曲表面1104的区域1190不联接到关节盂球体1194。应注意到，在关节盂球体1194与区域1130中的外部弯曲表面1104之间示出了间隙。区域1190对应于在外部弯曲表面1104的区域1192以及区域1172、1174和1176之外的区域。在一个实施方案中，关节盂球体1194与区域1190中的外部弯曲表面1104之间的间隙为约0.10毫米。在一个实施方案中，可进行成型，从而在区域1190中具有0.10毫米的切口。可选地，可从区域1190移除0.10毫米的材料。
213.图43是根据一个示例实施方案的使测量装置1100载荷的框图。方法将参考图42中所列的部件。在步骤1180处，肩关节的关节盂球体1194使测量装置1100载荷。在该实例中，
关节盂球体1194联接到肩胛骨，并且测量装置1100联接到肱骨假体以形成肩关节。在步骤1182中，关节盂球体1194直接联接到区域1172、1174和1176。传感器1122、1124和1126分别位于上部壳体1106的外部弯曲表面1104的区域1172、1174和1176下方。在一个实施方案中，关节盂球体1194不联接到上部壳体1106的外部弯曲表面1104的区域1190和1192。由关节盂球体1194施加的载荷通过传感器1122、1124和1126耦合并且分配在所述传感器之间。在步骤1186中，通过将载荷分配在区域1172、1174和1176中并由此分配在传感器1122、1124和1126中，传感器的预期灵敏度是正确的。在一个实施方案中，由关节盂球体1194施加到测量装置1100的载荷仅通过传感器1122、1124和1126耦合。
214.图44是根据一个示例实施方案的测量装置1100的示出上部壳体1106的外部弯曲表面1104的不同区域的图示。一般而言，外部弯曲表面1104具有三个不同的区域，所述三个不同的区域各自具有不同的表面高度。第一区域对应于传感器的用于测量施加到外部弯曲表面1104的力、压力或载荷的位置。第一区域的表面高度和曲率对应于被配置为接纳球形假体部件的半径。在该实例中，关节盂球体具有19毫米的半径，并且对应于传感器的位置的第一区域的半径为19.075毫米。在一个实施方案中，外部弯曲表面1104具有比其所联接的球形假体部件更大的半径。
215.外部弯曲表面1104的第二区域对应于从球形假体部件到外部弯曲表面1104的所施加的载荷的位置。一般而言，传感器位于与上部壳体1106的边缘1102相邻或接近于所述边缘之处。将传感器放置在接近于边缘1102之处最大化了传感器能够准确地测量所施加的载荷的位置的区域。在一个实施方案中，传感器位于外部弯曲表面1104的径向位置上。在一个实施方案中，传感器彼此等距地隔开。在一个实施方案中，第二区域可位于传感器位置之处或下方。在一个实施方案中，第二区域可为不规则形状。在一个实施方案中，第二区域可包括多于一个第二区域。在该实例中，外部弯曲表面1104的第二区域的表面低于第一区域的表面。在一个实施方案中，球形假体部件在联接到外部弯曲表面1104时不联接到第二区域。球形假体部件联接到对应于传感器位置的第一区域。
216.外部弯曲表面1104的第三区域对应于接近于外部弯曲表面1104上的传感器或在所述传感器上方的所施加的载荷的位置。在一个实施方案中，球形假体部件在联接到外部弯曲表面1104时的运动范围通常不会将所施加的载荷的位置置于上部壳体1106的边缘1102附近。一般而言，第三区域对应于假体关节的运动范围的极限。在一个实施方案中，第三区域可位于接近于传感器位置之处或所述传感器位置上方。在一个实施方案中，第三区域可为不规则形状。在一个实施方案中，第三区域可包括多于一个第三区域。在该实例中，外部弯曲表面1104的第三区域处于外部弯曲表面1104的第二区域外部，但是不包括第一区域。在一个实施方案中，球形假体部件在联接到外部弯曲表面1104时不联接到第三区域。球形假体部件联接到对应于传感器位置的第一区域。在该实例中，第三区域的表面低于第一区域的表面。在一个实施方案中，第二区域的表面低于第三区域的表面。
217.在该实例中，在外部弯曲表面1104上绘制了圆圈1196以限定标识区域1190和区域1192的边界。区域1192对应于本文以上所公开的外部弯曲表面1104的第二区域。区域1192是外部弯曲表面1104的在圆圈1196内的区域。区域1190对应于外部弯曲表面1104的第三区域。在一个实施方案中，区域1190是外部弯曲表面1104的在圆圈1196之外但是不包括区域1172、1174和1176直至边缘1102的区域。如前所述，如图39所示的传感器1122、1124和1126
分别位于区域1172、1174和1176下方。在一个实施方案中，区域1172、1174和1174具有大于或等于传感器1122、1124和1126的面积的面积。在一个实施方案中，区域1172、1174和1176具有被配置为与图42的关节盂球体1194对接的弯曲表面。在该实例中，区域1172、1174和1176具有对应于19.075毫米的半径的弯曲表面，而关节盂球体具有19毫米的半径。外部弯曲表面1104的区域1192的表面低于区域1172、1174和1176的表面。在该实例中，区域1192的表面比区域1172、1174和1176的表面低0.15毫米，使得在关节盂球体1194联接到测量装置1100时，图42的关节盂球体1194不联接到区域1192。外部弯曲表面1104的区域1190的表面低于区域1172、1174和1176的表面。在该实例中，区域1190的表面比区域1172、1174和1176的表面低0.10毫米，使得在关节盂球体1194联接到测量装置1100时，关节盂球体1194不联接到区域1190。在该实例中，相对于区域1172、1174和1176，区域1190的表面处于区域1192的表面上方。在一个实施方案中，具有外部弯曲表面1104的区域1190、1192、1172、1174和1176将由关节盂球体1194施加的载荷引导通过传感器1122、1124和1126，这为测量系统产生了预期灵敏度。
218.简单参考图1至图3，公开了肩关节系统160，所述肩关节系统160包括第一肩假体和第二肩假体。一般而言，肩关节系统160可用于假体反向肩或正常假体肩。电子电路和传感器可容纳在联接到肱骨的假体部件、联接到肩胛骨的假体部件或两者中。在一个实施方案中，第一肩假体是肱骨假体158，所述肱骨假体158被配置为联接到肱骨150。肱骨假体158包括柄124、颈126和托架156。在一个实施方案中，第二肩假体是关节盂球体152，所述关节盂球体152被配置为联接到肩胛骨140。肱骨假体158和关节盂球体152各自具有外部弯曲表面，所述外部弯曲表面被配置为配合在一起来支持肩关节的移动和旋转。可选地，在正常假体肩中，第一肩假体是关节盂假体114并且第二肩假体是肱骨假体102。
219.在试验过程期间，移除肱骨假体158的肱骨衬垫128，并且测量装置154替换肱骨衬垫128来进行一次或多次测量以支持肩关节系统160的安装。测量装置154具有外部弯曲表面，所述外部弯曲表面被配置为与关节盂球体152配合并且支持肩关节系统的移动。在一个实施方案中，测量装置将在尺寸上与联接到肱骨托架156的肱骨衬垫相同。简单地参考图5至图21，在测量装置154中示出了电子电路和多个传感器。特别地，图5和图6示出了具有上部壳体220和底部壳体222的测量装置154。示出了三个传感器230，所述三个传感器230位于上部壳体220的外部弯曲表面224下方的不同的径向位置处。上部壳体220联接到底部壳体222以形成容纳电子电路和多个传感器的气密密封件。在一个实施方案中，气密密封件通过联接在上部壳体220与底部壳体222之间的o型环或粘附剂来形成。简单地参考图16，一个或多个壳体卡扣279用于将测量装置154的上部壳体220联接到底部壳体222。在一个实施方案中，壳体卡扣278包括形成于底部壳体222的侧壁328上的突出部以及形成于上部壳体220上的对应的开口。上部壳体220的具有开口的区域被配置为挠曲，使得上部壳体220可被强制地按压到底部壳体222上，直到开口覆盖在对应的壳体卡扣278上面为止。一个或多个壳体卡扣278在将上部壳体220联接到底部壳体222时对多个传感器预加载荷。简单地参考图29b，多个传感器各自位于相对于测量装置154的外部弯曲表面的径向位置处。在一个实施方案中，3个传感器位于3个不同的径向位置处。简单地参考图31，力传感器530、532和534被定向为使得反作用力指向肩假体的旋转中心。图32中公开了测量装置154的电子电路236的框图。电子电路236操作性地联接到测量装置154中的多个传感器。电子电路236控制测量过
程并且传输测量数据。
220.简单地参考图19，柔性互连件228将多个传感器230联接到电子电路236。简单地参考图14，柔性互连件228联接支撑结构262以相对于上部壳体220的外部弯曲表面将多个传感器230放置在适当的位置。在一个实施方案中，柔性互连件228联接到底部壳体222的内表面244。在一个实施方案中，柔性互连件228以预定角度联接到支撑结构262，使得支撑结构262的表面不平行于底部壳体222的内表面244。在一个实施方案中，支撑结构262将多个传感器230定位成联接在上部壳体220与底部壳体222之间。多个传感器230中的每个传感器位于上部壳体220的外部弯曲表面下方的本文论述的预定位置处。多个传感器230中的每个传感器相应地联接到上部壳体的内部上的平面表面和底部壳体的平面表面。在一个实施方案中，三个载荷传感器彼此等距地放置。
221.电子电路236和多个传感器将测量数据传输到图32的计算机162。计算机162被配置为从肩关节系统接收测量数据，所述肩关节系统包括测量装置154，但是也可在肩关节系统的其他部件中包括传感器。第一肩假体的电子电路236和计算机162可处于双向通信。在一个实施方案中，三个载荷传感器被配置为测量施加到第一肩假体的载荷。在一个实施方案中，计算机162被配置为使用位于测量装置154的外部弯曲表面下方的第一传感器、第二传感器和第三传感器的测量值和位置来计算力大小和所施加的力的位置。在一个实施方案中，施加到测量装置154的外部弯曲表面的力垂直于外部弯曲表面。在一个实施方案中，显示器联接到计算机162。显示器被配置为实时地显示施加到第一肩假体的外部弯曲表面的载荷大小中的至少一者。一般而言，由第二肩假体施加到第一肩假体的力垂直于第一肩假体的外部弯曲表面。在一个实施方案中，多个载荷传感器被定向为使得反作用力指向旋转中心。
222.简单地参考图22a，联接到计算机162的显示器164被配置为图形地显示对应于上部壳体的外部弯曲表面的外部弯曲表面384。计算机162被配置为从测量装置154接收测量数据。计算机162可执行与来自一个或多个传感器的测量数据相关的计算。计算机162还将测量数据转换为允许外科医生或外科手术团队快速地消化吸收测量数据的图形形式。显示器164联接到具有图形用户界面(gui)380的计算机162。gui 380被配置为提供测量装置154的外部弯曲表面384的图像和包围外部弯曲表面384的边缘。
223.显示器164被配置为图形地显示上部壳体的接触点382，在该处，关节盂球体实时地联接到上部壳体的外部弯曲表面。在一个实施方案中，关节盂球体152将力施加到测量装置154，所述力垂直于外部弯曲表面224。另外，显示器还显示在第一肩假体的外部弯曲表面上的接触点。接触点会随着肩移动通过不同的运动范围而实时地在显示器上移动。在一个实施方案中，显示器和计算机处于手术室中以向外科手术团队实时地提供信息。用肩关节系统160进行的其他测量为运动、位置、关节稳定性、运动范围或撞击测量(仅列举几例)。简单地参考图22b，计算机162被配置为根据测量数据计算何时发生撞击。在一个实施方案中，显示器164通过突出显示上部壳体的外部弯曲表面的边缘520来通知何时发生撞击。边缘520突出显示边缘的发生撞击或对应于运动范围中发生撞击的方向的终点的一部分。
224.在一个实施方案中，一个或多个运动条显示在显示器164上。一个或多个运动条被配置为图形地指示肩关节系统在其移动完成预定运动时的运动范围。简单地参考图23，公开了各自对应于特定运动的四个运动条(400、402、404和406)。每个运动条图形地示出了在
安装肩关节系统时针对预定运动实现的运动范围。每个运动条具有第一端和第二端。运动条的第一端和第二端对应于预定移动的最大内部旋转和预定移动的最大外部旋转。在第一端与第二端之间，运动条被配置为指示预定移动的可接受的内部运动范围和可接受的外部运动范围。运动条还被配置为指示预定移动的中心。在一个实施方案中，条指示肩在预定移动期间的位置。例如，运动条402的条426指示肩关节在45度内收下在i/e旋转中的位置。显示器上的框428经由颜色图指示在预定移动内施加到测量装置的外部弯曲表面的载荷。
225.简单地参考图25，公开了gui 380上的运动范围(rom)覆盖390。来自图23的预定运动的运动数据和载荷数据存储在存储器中。在图25中，gui 380针对图23中测量的四种不同的肩关节移动中的每一者在gui 380上图形地显示接触点382相对于外部弯曲表面384的移动。如图25所示的测量装置的外部弯曲表面上的预定移动的迹线是rom覆盖。gui 380被配置为在计算机的显示器上将至少一个rom覆盖提供在测量装置的外部弯曲表面的图像上。换句话说，rom覆盖构成对应于肩关节的预定移动的至少一条载荷踪迹。在一个实施方案中，所施加的载荷在载荷踪迹上的不同点处可显著地变化。在一个实施方案中，gui 380被配置为提供至少一次撞击rom评定，所述撞击rom评定包括示出外展/内收和水平屈曲的极限的迹线。
226.在一个实施方案中，gui 380被配置为提供测量装置的外部弯曲表面的图像和包围外部弯曲表面的边缘。边缘的部分在发生撞击时被突出显示并且对应于肩关节的移动方向。gui 380被配置为提供至少一次撞击rom评定，所述撞击rom评定包括示出外展/内收和水平屈曲的极限的迹线。
227.简单地参考图3，公开了一种肩系统160。肩系统160包括第一假体部件和第二假体部件。肩系统160被配置为将测量数据传输到计算机162并且将测量数据显示在显示器164上。第一假体部件和第二假体部件各自具有弯曲表面，所述弯曲表面被配置为联接在一起来支持肩系统160。第一假体部件和第二假体部件的弯曲表面允许肩关节的广泛的运动范围。在一个实施方案中，第一假体部件是肱骨假体158，所述肱骨假体158被配置为联接到肱骨150。在一个实施方案中，第二假体部件是关节盂球体152，所述关节盂球体152被配置为联接到肩胛骨140。肱骨假体158包括肱骨托架156。肱骨衬垫或测量装置154被配置为联接到肱骨托架156。简单地参考图36，公开了一种测量装置1100。测量装置1100包括上部壳体1106、底部壳体1108和垫片1110。测量装置1100或测量装置154被配置为联接到肱骨托架156以提供测量数据。垫片1110是旨在调整测量装置1100的高度的可移除装置。例如，在将测量装置1100放置在关节中时，增加高度可能会增加施加到所述测量装置的力。相反地，在将测量装置1100放置在关节中时，移除垫片或用更薄的垫片替换所述垫片会减小施加到所述测量装置的力。在一个实施方案中，垫片1110联接到底部壳体1108并且将测量装置1100保持到肱骨托架156。上部壳体1106具有外部弯曲表面1104，所述外部弯曲表面1104被配置为联接到另一个假体部件以支持关节移动。上部壳体1106联接到底部壳体1108以形成气密地密封的外壳。气密地密封的外壳容纳至少一个传感器和电子电路，所述至少一个传感器和电子电路被配置为控制测量过程并且传输测量数据。在一个实施方案中，垫片1110被配置为联接底部壳体1108。在一个实施方案中，垫片1110被配置为将测量装置1100联接到肱骨假体的肱骨托架。尽管未示出，但是对于测量装置154，垫片1110用于改变测量装置154的高度以调整施加到假体部件的载荷。在一个实施方案中，具有垫片1110的测量装置1100联
接到图3的肱骨托架156。在一个实施方案中，提供了多个垫片，其中每个垫片具有不同的高度以用于调整测量装置1100的高度。多个垫片中的每个垫片被配置为联接到测量装置1100。另外，每个垫片被配置为联接到假体部件的托架。在一个实施方案中，多个垫片中的每个垫片包括一个或多个切口以将多个垫片中的某一垫片保持到假体部件的托架。
228.一般而言，本文以上针对测量装置154公开的任何事物也都适用于测量装置1100。换句话说，测量装置154的电子电路、传感器或结构也适用于测量装置1100。尽管未示出，但是本文以上针对测量装置154公开的电子电路也在测量装置1100内。因此，在论述测量装置1100的结构、电子电路或传感器时会透露与测量装置154相关的附图。在图32中公开了电子电路236。电子电路236放置在通过将上部壳体1106联接到底部壳体1108来形成的外壳内。简单地参考图19，第一传感器、第二传感器和第三传感器位于对应于底部壳体1108的底部壳体222内。第一传感器、第二传感器和第三传感器对应于传感器230。参考图5，在联接到底部壳体222之前示出了对应于上部壳体1106的上部壳体220。将上部壳体220联接到底部壳体222相应地将第一传感器、第二传感器和第三传感器联接到对应于外部弯曲表面1104的外部弯曲表面224。更具体地，在将上部壳体220联接到底部壳体222时，第一传感器、第二传感器和第三传感器分别在所述上部壳体的第一预定径向位置、第二预定径向位置和第三预定径向位置处联接到外部弯曲表面224。简单地参考图28，以示出径向位置的横截面图示出了传感器530和532的图示。第三传感器(未示出)是隔开的，使得所有三个传感器等距地隔开。换句话说，第一预定径向位置、第二预定径向位置和第三预定径向位置相对于曲率中心具有相等的半径。在一个实施方案中，外部弯曲表面224上的传感器530、532和534的第一径向位置、第二径向位置和第三径向位置具有比联接到测量装置154的假体部件的外部弯曲表面的半径更大的半径。在一个实施方案中，第一传感器、第二传感器和第三传感器位于外部弯曲表面的边缘处或附近。在一个实施方案中，第一传感器、第二传感器和第三传感器的位置相对于外部弯曲表面具有相等的半径。
229.一般而言，测量装置1100联接到第一假体部件以产生与肩关节系统相关的测量数据。如图1至图3所公开，第一假体部件的测量装置1100联接到第二假体部件的外部弯曲表面。在一个实施方案中，第二假体部件的外部弯曲表面被配置为仅在第一预定径向位置、第二预定径向位置和第三预定径向位置的表面处联接到测量装置154的上部壳体220的外部弯曲表面，所述第一预定径向位置、第二预定径向位置和第三预定径向位置分别对应于位于上部壳体的外部弯曲表面下方的第一传感器、第二传感器和第三传感器的位置。由第二肩假体施加到第一肩假体的力被引导通过第一传感器、第二传感器和第三传感器。如前所述，电子电路236联接到第一传感器、第二传感器和第三传感器。电子电路236被配置为控制测量过程并且传输测量数据。
230.简单地参考图44，示出了测量装置1100，所述测量装置1100揭露了上部壳体1006的外部弯曲表面1104的不同的区域。本文公开的区域也对应于测量装置154。多个区域对应于外部弯曲表面1104的测量力、压力或载荷的位置。在一个实施方案中，多个区域对应于位于外部弯曲表面1104下方的第一传感器、第二传感器和第三传感器。区域1172、区域1174和区域1176对应于外部弯曲表面1104的多个区域并且位于第一预定径向位置、第二预定径向位置和第三预定径向位置处。在一个实施方案中，区域1172、1174和1176对应于测量装置1100的外部弯曲表面1104的第一预定径向位置、第二预定径向位置和第三预定径向位置的
表面。区域1172、1174和1176等于或大于位于径向位置下方的第一传感器、第二传感器或第三传感器的区域。外部弯曲表面1104的第一区域与图44上示出的圆圈1196相关。在一个实施方案中，第一区域是在测量装置1100的外部弯曲表面1104的圆圈1196内的区域。第一区域被示出为区域1192。在一个实施方案中，对应于区域1172、1174和1176的第一预定径向位置、第二预定径向位置和第三预定径向位置的表面是在外部弯曲表面1104的在圆圈1196内的第一区域(区域1192)的表面上方。测量装置1100的外部弯曲表面1104的第二区域对应于在圆圈1196之外的区域，但是不包括区域1172、1174和1176。第二区域被示出为区域1190。第二区域从圆圈1196延伸到测量装置1100的边缘1102，这排除区域1172、1174和1176。在一个实施方案中，对应于区域1172、1174和1176的第一预定径向位置、第二预定径向位置和第三预定径向位置的表面是在第二区域(区域1190)的表面上方。在一个实施方案中，外部弯曲表面1104的第二区域的表面包括在外部弯曲表面1104的第一区域的表面上方的区域。在一个实施方案中，测量装置1100的边缘1102是外部弯曲表面1104的最大高度。相反地，对应于圆圈1196内的表面的区域的第一区域是测量装置1100的外部弯曲表面1104的最低部分。
231.本文以下提供了一种在肩关节内测量的方法。所公开的步骤可独立地并以任何次序实践。步骤的排序并不指示次序或顺序，而仅仅是为了标识步骤。在第一步骤中，将第一肩假体联接到第二肩假体。第一肩假体具有外部弯曲表面，所述外部弯曲表面被配置为联接到第二肩假体的外部弯曲表面。在一个实施方案中，第一肩假体的外部弯曲表面是测量装置，所述测量装置被配置为控制测量过程并且将测量数据传输到计算机。计算机包括用于显示测量数据或图形地显示与测量数据相关的信息的显示器。在第二步骤中，将第二肩假体的力、压力或载荷引导通过第一肩假体的第一预定径向位置的表面、第二预定径向位置的表面和第三预定径向位置的表面。位于第一预定径向位置的表面、第二预定径向位置的表面和第三径向位置下方的分别是第一传感器、第二传感器和第三传感器。在第三步骤中，将第一传感器、第二传感器和第三传感器彼此等距地放置在最大化由传感器限定的圆的半径的位置处。第一传感器、第二传感器和第三传感器被定向为使得传感器反作用力指向第一肩假体的外部弯曲表面的曲率中心。在一个实施方案中，可假设在第一肩假体的外部弯曲表面上或在传感器界面处没有发生摩擦力或发生可忽略不计的摩擦力。在一个实施方案中，反作用力矢量被假设为垂直于第一肩假体的外部弯曲表面，并且因此通过第一肩假体的外部弯曲表面的曲率中心。
232.应注意到，关于植入式骨科装置存在非常少的数据。大部分数据根据经验通过对已用于人类受试者或模拟使用中的骨科装置进行分析来获得。研究了磨损图案、材料问题和故障机理。尽管可通过这种类型的研究获得信息，但是从测量角度来看，这并不产生与初始安装、术后使用以及长期使用有关的实质性数据。正如每个人都不一样，每个装置安装也都不同，由此在初始载荷、平衡和对准方面都有变化。具有测量数据并使用数据来安装骨科装置将极大地提高植入程序的一致性，从而减少返工并且最大化装置的寿命。在至少一个示例性实施方案中，测量数据可被收集到数据库，在该处，可存储并分析所述测量数据。例如，一旦收集到测量数据的相关样本，就可使用所述相关样本来定义最优初始测量设定、几何形状和对准以最大化植入式骨科装置的寿命和可用性。
233.本发明适用于广泛范围的医疗和非医疗应用，包括但不限于：频率补偿；物理系统的控制或报警；或监测或测量目标物理参数。在高度紧凑的测量装置或外科手术设备中可
达到的准确度和可重复性水平可适用于监测或测量整个人体中的生理参数的许多医疗应用，在应用于血管、淋巴、呼吸系统、消化系统、肌肉、骨骼和关节、其他软组织区域以及间质液的情况下，所述生理参数包括但不限于骨骼密度、移动、各种流体的粘度和压力、局部温度等。
234.虽然已参考具体实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可对本发明进行许多改变。这些实施方案以及其明显的变型中的每一者预期落在所要求保护的本发明的在权利要求中阐述的精神和范围内。虽然用实施方案的特定实例描述了本发明的主题，但是前述附图以及其描述仅展示了主题的典型实施方案并且因此不应被视为限制其范围，明显的是，许多替代方案和变型对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，本发明的描述本质上仅是描述性的，并且因此不脱离本发明的主旨的变型意图处在本发明的实施方案的范围内。此类变型不应被视为脱离本发明的精神和范围。
235.虽然已参考实施方案描述了本发明，但是应理解，本发明不限于所公开的实施方案。以下权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以便涵盖所有修改、等同结构和功能。例如，如果使用了诸如“正交”、“垂直”的词语，则预期的含义相应地为“基本上正交”和“基本上垂直”。另外，尽管可能在权利要求中引用了特定数字，但是靠近所陈述数字的数字也应在预期的范围内，即任何所陈述数字(例如，90度)都应被解释为“约为”所陈述数字的值(例如，约90度)。
236.如下文中的权利要求所反映的，创造性方面可在于少于单个前述公开的实施方案的所有特征的特征。因此，在下文中表述的权利要求特此明确地并入到该具体实施方式中，其中每项权利要求独自作为本发明的单独的实施方案。另外，虽然本文描述的一些实施方案包括其他实施方案中包括的一些特征但不包括其他特征，但是如本领域技术人员将理解的，不同实施方案的特征的组合意在处于本发明的范围内，并且形成不同的实施方案。