一种关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置及方法与流程

本发明属于医疗器械，涉及一种关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置及方法。

背景技术：

1、关节镜手术是通过在皮肤上切开数个小孔(约10毫米，又称钥匙孔手术)，将长棒状的摄像头、手术器具伸入充满电解质液体环境的人体关节腔内，在显示器监视下，由医生操作，诊断和治疗各种关节疾病。

2、现代医学趋向个体化精准治疗。特别在运动系统疾病中，每个人的韧带大小、足印区、软骨大小、损伤区域的范围各不相同，准确测量患者各个结构的数据是完成手术的刚需。关节镜手术虽然提供了微创、便捷等好处，但其入路口径仅10mm左右，可操作范围小，关节内结构严重不规则、曲面结构明显、需要测量的径线一般为多维度，现有的测量工具无法满足精准测量的需求。

3、目前关节镜下切除股骨小转子是临床手术治疗坐骨股骨撞击综合征的研究热点。小转子切除术包括小转子完全切除术与小转子部分切除术。小转子部分切除术其优点在于能避免髋屈肌严重无力、医源性髋关节不稳和髂腰肌萎缩等并发症，其操作要点在于拟定需要切除的小转子的空间距离。小转子作为股骨上的一个突出的骨骼结构，切除时需要考虑纵向的切除的高度与横向的切除的长度。目前常用的测量方法包括体外动态超声测量与关节镜下量尺法。

4、镜下测量法，是将量尺放于关节腔内，镜下读取缺损的大小数值并描绘形状。缺点在于目前医疗市场中存在的量尺质地坚硬，关节面多带有弧度，测量尺很难完全与关节面完全贴附，甚至有时测量大小为估计值。其次，关节镜手术时需将关节腔充满电解液，温度不恒定，限制了记性合金等新材料的应用。除此之外，关节镜存在一定的放大倍数，关节镜的镜头本身多有一定的角度，通常为30°夹角，导致测量结果误差较大。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于关节镜狭窄空间电解质液体环境下精确测量骨骼结构的问题，提供一种关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置及方法。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置，包括驱动手柄、连接杆、电磁测头；所述连接杆一端与所述驱动手柄连接，另一端与所述电磁测头连接；所述电磁测头包括两个测量头，其中一个测量头上设有永磁体，另一个测量头上设有霍尔传感器；两个所述测量头铰接于所述连接杆上，形成v形结构；所述驱动手柄通过连接杆驱动电磁测头开合；

4、测量时，两个测量头的尖端分开并分别与人体骨骼接触，从而根据霍尔传感器所处位置的磁场强度与霍尔传感器产生的感应电压的关系，确定霍尔传感器与永磁体的距离，并获得两个测量头的距离，实现骨骼的空间距离测量。

5、进一步，还包括用于计算并显示测量结果的主机，所述主机的线缆穿过所述连接杆与所述霍尔传感器连接。

6、进一步，还包括校准尺，所述校准尺上设有多个设定间距的校准孔；所述主机上设有校准按钮；校准时，两个测量头的尖端分别插入不同的校准孔中，与主机上对应显示的距离进行对比，并通过校准按钮修正显示值与校准孔间距相同。

7、进一步，两个所述测量头彼此相对的一侧设有贴合的平面，平面上设有凹槽，霍尔传感器与永磁体分别设于凹槽中。

8、进一步，所述测量头的尖端设有螺旋刃口，以便于在骨骼上进行标记，同时防止测量头接触骨骼时滑动。

9、进一步，两个所述测量头均与连接杆铰接，且两个测量头上均设有同步带轮，所述连接杆内设有两个同步带，两个同步带与两个同步带轮一一对应啮合，驱动两个测量头转动。

10、进一步，所述驱动手柄内设有两个驱动电机，两个驱动电机分别与两个同步带一一对应连接；驱动手柄上还设有控制两个驱动电机转动的电机按钮；两个驱动电机通过同步带驱动两个测量头独立转动，从而实现电磁测头的开合。

11、一种关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的方法，采用上述关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置进行测量，包括如下步骤：

12、s1、将关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置与关节镜通过手术通道放于关节腔内；

13、s2、通过关节镜观察骨骼情况，确定需要测量的点位，并通过测量头的尖端在骨骼上标记位置；

14、s3、通过驱动手柄，控制两个测量头的开合角度，以匹配标记点的位置，然后通过主机读取测量点的距离值。

15、进一步，在测量前，通过校准尺对关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置进行校准，将两个测量头的尖端分别插入不同的校准孔中，将校准孔的标准间距与主机上对应显示的距离进行对比，并通过校准按钮修正显示值至与校准孔间距相同，以避免永磁体的磁力衰退引起霍尔传感器的电压变化导致的测量误差。

16、本发明的有益效果在于：

17、1、本发明通过电磁测头的设计，实现了关节镜狭窄空间电解质液体环境下对人体骨骼结构空间距离的精确测量，避免了现有技术中的测量误差和不便；通过主机的设计，实现了对测量结果的计算和显示，方便了医生的操作和判断。

18、2、本发明通过校准尺的设计，通过对测量装置的校准，避免了永磁体磁力衰退以及磁场方向变化带来的霍尔传感器的误差，保证了测量的准确性。

19、3、本发明通过螺旋刃口的设计，实现了对骨骼的标记和防滑，提高了测量的效率和安全性；通过同步带和驱动电机的设计，实现了对电磁测头的开合控制，增加了测量的灵活性和适应性。

20、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置，其特征在于：包括驱动手柄、连接杆、电磁测头；所述连接杆一端与所述驱动手柄连接，另一端与所述电磁测头连接；所述电磁测头包括两个测量头，其中一个测量头上设有永磁体，另一个测量头上设有霍尔传感器；两个所述测量头铰接于所述连接杆上，形成v形结构；所述驱动手柄通过连接杆驱动电磁测头开合；

2.根据权利要求1所述的关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置，其特征在于：还包括用于计算并显示测量结果的主机，所述主机的线缆穿过所述连接杆与所述霍尔传感器连接。

3.根据权利要求2所述的关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置，其特征在于：还包括校准尺，所述校准尺上设有多个设定间距的校准孔；所述主机上设有校准按钮；校准时，两个测量头的尖端分别插入不同的校准孔中，与主机上对应显示的距离进行对比，并通过校准按钮修正显示值与校准孔间距相同。

4.根据权利要求1所述的关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置，其特征在于：两个所述测量头彼此相对的一侧设有贴合的平面，平面上设有凹槽，霍尔传感器与永磁体分别设于凹槽中。

5.根据权利要求1所述的关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置，其特征在于：所述测量头的尖端设有螺旋刃口，以便于在骨骼上进行标记，同时防止测量头接触骨骼时滑动。

6.根据权利要求1所述的关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置，其特征在于：两个所述测量头均与连接杆铰接，且两个测量头上均设有同步带轮，所述连接杆内设有两个同步带，两个同步带与两个同步带轮一一对应啮合，驱动两个测量头转动。

7.根据权利要求6所述的关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置，其特征在于：所述驱动手柄内设有两个驱动电机，两个驱动电机分别与两个同步带一一对应连接；驱动手柄上还设有控制两个驱动电机转动的电机按钮；两个驱动电机通过同步带驱动两个测量头独立转动，从而实现电磁测头的开合。

8.一种关节镜狭窄空间电解质液体环境下测量人体骨骼结构空间距离的方法，其特征在于，采用如权利要求1～7任一项所述的关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置进行测量，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的关节镜狭窄空间电解质液体环境下测量人体骨骼结构空间距离的方法，其特征在于：在测量前，通过校准尺对关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置进行校准，将两个测量头的尖端分别插入不同的校准孔中，将校准孔的标准间距与主机上对应显示的距离进行对比，并通过校准按钮修正显示值至与校准孔间距相同，以避免永磁体的磁力衰退引起霍尔传感器的电压变化导致的测量误差。

技术总结
本发明属于医疗器械技术领域，本发明涉及一种关节镜下测量人体骨骼结构空间距离的装置及方法，该装置包括驱动手柄、连接杆、电磁测头，电磁测头包括两个测量头，其中一个设有永磁体，另一个设有霍尔传感器，两个测量头铰接于连接杆上，形成V形结构。该方法包括将该装置与关节镜放于关节腔内，通过关节镜观察骨骼情况，确定需要测量的点位，并通过测量头标记位置，通过驱动手柄控制两个测量头的开合角度，以匹配标记点的位置，然后通过主机读取测量点的距离值。本发明实现了对测量结果的显示、对测量装置的校准、对骨骼的标记和测量、对电磁测头的开合控制等功能，实现了狭窄空间下对骨骼结构空间距离的精确测量，避免了现有技术的误差和不便。

技术研发人员：陈亮,王颖博,王钟,陈竹
受保护的技术使用者：中国人民解放军陆军特色医学中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15