骨固定监测系统的制作方法

本公开整体涉及用于监测骨折的骨的愈合/骨化的系统和方法。

背景技术：

1、常规的骨固定系统包括具有螺钉孔的骨板，所述螺钉孔接收固定构件，诸如螺钉，所述螺钉被配置成附接到下面的骨，所述下面的骨至少包括由骨间隙分开的一对骨段。骨间隙可以是由创伤事件、截骨术形成的骨折，或者可以是待在关节融合术中接合的两个离散骨的关节清创的结果。因此，骨板可经由接骨螺钉附连到骨间隙的相对侧上的骨上，以促进骨段的联合(例如，骨折的愈合或关节的骨化)。骨固定系统还可包括临时基尔希纳钢丝(temporary kirschner wires)(k-钢丝)，该临时基尔希纳钢丝临时插入骨固定板的孔中并插入下面的骨段中，以在永久板固定之前确定骨段的适当长度、旋转和对准。一旦骨固定板已被适当地定位，则可将永久性骨螺钉插入到骨间隙的相对侧上的一个或多个骨螺钉孔中，并附连到下面的骨。

技术实现思路

1、用于监测受试者的骨中的内部固定骨折的骨化的系统包括植入式固定装置和外部无线读取器。外部无线读取器可操作以将骨板跨过骨折所经受的相对负荷数据传输到数据服务器，在该数据服务器处，可将由骨板提供的增加的骨支撑的变化趋势可视化。

2、植入式固定装置包括均与骨板直接物理接触的主负荷传感器和参考负荷传感器。主负荷传感器设置在骨板上的第一位置处，该第一位置可操作以直接邻近骨折定位。主负荷传感器通常可包括：第一应变传感器，该第一应变传感器可操作以监测骨板的第一位置处的应变量(主应变)；以及通信电路，该通信电路可操作以传输指示主应变量的第一无线信号。参考负荷传感器设置在骨板上的与第一位置间隔开的第二位置处。参考负荷传感器可包括第二应变传感器，该第二应变传感器可操作以监测骨板中第二位置处的应变量(参考应变)；以及通信电路，该通信电路可操作以传输指示参考应变量的第二无线信号。

3、外部无线读取器可经由天线接收第一无线信号和第二无线信号，使用接收到的主应变的指示和接收到的参考应变的指示来确定由于骨折而由骨板提供的相对支撑量，并且使用无线通信无线电设备通过无线通信网络将所确定的相对支撑量传输到数据服务器。在一种配置中，由于骨折而由骨板提供的相对支撑量可通过将主应变值除以参考应变值来计算。

4、使用这些装置，从设置在受试者体内的植入式智能固定装置采集骨的骨化数据的方法可通过以下步骤开始：使设置有外部无线读取器的体外天线通电以产生交变磁场并且使主负荷传感器和参考负荷传感器中的每一者感应通电。外部无线读取器然后可以从每个负荷传感器接收无线数据信号，该无线数据信号指示骨板在该相应位置处所经受的应变量。

5、此外，一种经由数据服务器监测来自多个受试者的骨折骨化的方法可通过以下步骤开始：经由无线通信网络接收来自多个受试者的多个骨化数据点。每个数据点表示从跨过骨折固定到受试者的骨的智能固定装置获取的测量结果。该测量结果表示相对于由固定装置在密实骨处承载的负荷量，固定装置跨骨折所承载的负荷量。该方法还包括将多个数据点中的每个数据点与进行测量的日期和时间以及与表示测量结果来源的患者标识符结合存储在非易失性存储器中。然后，数据服务器可提供医师界面以便以图形方式示出来自多个不同受试者中的每个受试者的测量结果随时间推移的变化。

6、在一种配置中，数据服务器可维护机器学习预测模型，该机器学习预测模型针对每个受试者生成预测的患者专用愈合轨迹。患者专用愈合轨迹包括预测轨迹和置信区间，该置信区间表示在骨固定时开始的可能的愈合进展过程。该方法还包括在医师界面内将受试者的多个数据点或经验趋势线叠加在所预测的患者专用愈合轨迹的图形表示上。使用所接收的多个数据点的至少一个子集和多个次要因素来改进该机器学习预测模型，该多个次要因素包括下列中的至少两个：骨折的性质和位置、受试者的身高、体重、年龄、性别、代谢特征、血压、既往病症、复杂的风险因素或合并症。

7、数据服务器还可计算每个受试者的前瞻性愈合轨迹，该轨迹从该受试者的最近采集的数据点在时间上向前延伸。也可将该前瞻性愈合轨迹叠加在所预测的患者专用愈合轨迹的图形表示上。如果数据点或前瞻性愈合轨迹中的一者在置信区间之外，则数据服务器可经由医师界面提供警告。

8、如本文所用，术语“一”、“一个”、“该/所述”、“至少一个(”和“一个或多个”可互换使用以指示存在项目中的至少一个；除非上下文另有明确说明，否则可以存在多个此类项目。本说明书(包括所附权利要求)中的参数(例如，数量或状况)的所有数值应当被理解为在所有情况下均由术语“约”修饰，无论“约”是否实际出现在数值之前。“约”指示所述数值允许某种轻微的不精确性(对于值的精确性的某种接近；约或合理地接近该值；接近)。如果在本领域中没有以这种普通含义理解由“约”提供的不精确性，则如本文所用，“约”指示至少可以由测量和使用此类参数的普通方法产生的变化。此外，范围的公开包括在整个范围内的所有值和进一步划分的范围的公开。因此，范围内的每个值和范围的端点都作为单独的实施方案公开。

技术特征：

1.一种用于监测受试者的骨中内部固定骨折的骨化的患者监测系统，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的患者监测系统，还包括与所述外部无线读取器数字通信的所述数据服务器；

3.根据权利要求2所述的患者监测系统，其中所述处理器或数据服务器被配置成通过计算所述主应变与所述参考应变的比率来确定由所述骨板提供的所述相对支撑量。

4.根据权利要求3所述的患者监测系统，

5.根据权利要求4所述的患者监测系统，其中所述外部无线读取器还包括显示器，并且其中所述处理器被配置成经由所述显示器提示所述受试者将所述骨定位在所述第一无负荷姿势并且单独地定位在所述第二负荷承载姿势。

6.根据权利要求5所述的患者监测系统，其中所述处理器被配置成：如果所述负荷承载姿势中的所述主应变小于预定最小阈值应变量，则经由所述显示器提示所述受试者向所述骨施加附加的负荷。

7.根据权利要求4所述的患者监测系统，其中所述处理器或数据服务器中的至少一者被配置成仅在所述负荷承载姿势中的所述主应变超过预定最小阈值应变量时确定由所述骨板提供的所述相对支撑量。

8.根据权利要求1所述的患者监测系统，其中所述外部无线读取器还包括感应充电电路，所述感应充电电路可操作以经由从所述天线发射的磁场对所述主负荷传感器和参考负荷传感器中的每一者供电。

9.根据权利要求8所述的患者监测系统，其中所述外部无线读取器包括经由系绳与显示装置有线通信的可穿戴部件；并且

10.根据权利要求9所述的患者监测系统，其中所述可穿戴部件还包括所述处理器。

11.根据权利要求9所述的患者监测系统，其中所述织物携载件还被固定到支架，所述支架可操作以围绕所述受试者的关节延伸。

12.根据权利要求1所述的患者监测系统，其中所述天线具有长度，并且其中所述天线的长度大于所述第一位置和所述第二位置之间的间距。

13.一种监测来自多个受试者的骨折骨化的方法，所述方法包括：

14.根据权利要求13所述的方法，还包括维护机器学习预测模型，所述机器学习预测模型为每个对象生成预测的患者专用愈合轨迹，所述患者专用愈合轨迹包括预测轨迹和置信区间，所述置信区间表示在骨固定时开始的可能愈合进展过程，所述方法还包括在所述医师界面内将受试者的多个数据集叠加在所预测的患者专用愈合轨迹的图形表示上；并且

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：计算每个受试者的前瞻性愈合轨迹，所述轨迹从所述受试者的最近采集的数据集在时间上向前延伸；以及

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：如果所述数据集或所述前瞻性愈合轨迹中的一者在所述置信区间之外，则经由所述医师界面提供警告。

17.一种从设置在受试者体内的植入式智能固定装置采集骨化数据的方法，所述方法包括：

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

19.根据权利要求18所述的方法，还包括如果所述负荷承载姿势中的所述应变量小于所述预定最小应变量，则向所述受试者提供警告。

技术总结
本发明提供了一种用于监测受试者的骨中的内部固定骨折的骨化的系统包括植入式固定装置和外部无线读取器，该外部无线读取器可操作以将骨板跨骨折所经受的相对负荷数据传输到数据服务器，在该数据服务器处，可以将由该骨板提供的增加的骨支撑的变化趋势可视化。该植入式固定装置包括主负荷传感器和参考负荷传感器，其中来自该参考负荷传感器的负荷值可用于使来自该主负荷传感器的负荷值归一化。该外部无线读取器与该植入式固定装置无线通信并且可操作以接收指示来自每个负荷传感器的负荷的信号并且经由感应充电使每个负荷传感器通电。

技术研发人员：G·米哈伊尔,G·皮尔逊,J·沃尔瑟,J·马克斯,J·施奈德,C·谢恩
受保护的技术使用者：德普伊新特斯产品公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12