一种智能膝关节衬垫假体

本发明涉及膝关节假体，更具体的，涉及一种智能膝关节衬垫假体。

背景技术：

1、目前临床上治疗膝关节损伤和病变的常用手段是全膝关节置换手术(tka)，该手术需要用人工假体替代损坏的关节，现有的人工膝关节假体通常由三部分组成，包括股骨假体、胫骨托和胫骨衬垫三个部分，其中股骨假体和胫骨托通常由钴铬合金等金属合金组成，胫骨衬垫则是使用超高分子量聚乙烯制备。

2、无源医疗器械是不需要使用电能或其他能源即可发挥功能的医疗器械，而有源医疗器械是需要使用电能等驱动的医疗器械，现有的大多数人工膝关节均为无源器械，在植入人体后只能通过ct成像等方式观察膝关节的状态，如果关节假体出现了松动和磨损等情况不能及时发现。

3、目前已经有一些智能关节假体，现有技术公开了一种通过在衬垫表面预设的传感区域进行碳化加工，在碳化区域制备得到传感单元，进一步封装后得到具有压力监测功能的关节假体；现有技术还公开了在胫骨托中内置了传感器、集成芯片和无线通信模块等，能够对假体的受力进行实时感知；现有技术还公开了一种关节假体的压力测量装置，将多个传感单元整合在基体上，为手术过程中更准确地平衡关节间隙压力提供了一种思路。

4、以上现有技术存在的缺点：

5、(1)目前大部分人工膝关节为无源器件，植入人体后无法实时监测到患者膝关节的状态，术后膝关节的力学性能可能会发生改变，如果不能及时发现则可能会导致膝关节功能重建失败，因此需要实时监测关节假体的状态。

6、(2)目前现有的某些智能膝关节假体对制备工艺的要求较高，加工方法复杂，生产成本较高，而且内部结构复杂，在使用过程中内部的传感器和芯片等容易磨损。

技术实现思路

1、本发明为了解决以上现有技术存在的不足与缺陷的问题，提供了一种智能膝关节衬垫假体。

2、为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：

3、一种智能膝关节衬垫假体，所述假体包括：胫骨衬垫、柔性薄膜压力传感器、第一电感线圈、外部检测电路；

4、所述胫骨衬垫包括胫骨衬垫上半部件、与胫骨衬垫上半部件可拆卸连接的胫骨衬垫下半部件；

5、所述柔性薄膜压力传感器与第一电感线圈电性连接；且柔性薄膜压力传感器设置在胫骨衬垫上半部件与胫骨衬垫下半部件之间，且与两侧股骨髁对应的位置；

6、当检测到膝关节的力学状态发生变化时，柔性薄膜压力传感器将压力信号转为电信号，通过第一电感线圈反馈到用于读取电压信号并进行运算处理得到压力值的外部检测电路。

7、优选地，所述外部检测电路包括用于与第一电感线圈互感的第二电感线圈、定值电阻；所述第二电感线圈与定值电阻电性连接。

8、进一步地，所述第二电感线圈和电阻组成的外部检测电路读取由第一电感线圈互感得到电压信号，并进行运算处理得到衬垫假体的应力情况。

9、优选地，还包括股骨假体，所述股骨假体与胫骨衬垫上半部分的的顶部曲面结构相配合。

10、优选地，还包括胫骨托，所述平台胫骨托与胫骨衬垫下半部件通过多个槽口榫卯结构可拆卸连接。

11、进一步地，所述胫骨托、胫骨衬垫的尺寸均基于模拟全膝关节置换手术截骨后的膝关节模型的测量数据得到。

12、优选地，所述第一电感线圈的线圈直径为5mm，厚度约为1.2mm，左右两侧线圈排列在同一平面上。

13、优选地，所述柔性薄膜压力传感器设置于两侧股骨髁对应的位置。

14、优选地，所述胫骨衬垫上半部件与胫骨衬垫下半部件通过槽口榫卯结构连接。

15、本发明的有益效果如下：

16、本发明在胫骨衬垫中植入了柔性压力传感器与第一电感线圈，能够通过非接触式外部检测电路对术后患者的衬垫假体状态进行监测，即在需要时通过特定的外部检测电路，获取膝关节假体衬垫的压力情况，通过对历史数据对比，获知患者膝关节假体的生物力学特性，从而实现对衬垫假体在体服役性能的无损便捷监测，为患者日常生活和就医提供指导。

技术特征：

1.一种智能膝关节衬垫假体，其特征在于：所述假体包括：胫骨衬垫、柔性薄膜压力传感器(4)、第一电感线圈(3)、外部检测电路；

2.根据权利要求1所述的智能膝关节衬垫假体，其特征在于：所述外部检测电路包括用于与第一电感线圈(3)互感的第二电感线圈、定值电阻；所述第二电感线圈与定值电阻电性连接。

3.根据权利要求2所述的智能膝关节衬垫假体，其特征在于：所述第二电感线圈和电阻组成的外部检测电路读取由第一电感线圈互感得到电压信号，并进行运算处理得到衬垫假体的应力情况。

4.根据权利要求1所述的智能膝关节衬垫假体，其特征在于：还包括股骨假体(1)，所述股骨假体(1)与胫骨衬垫上半部件(2)的顶部曲面结构相配合。

5.根据权利要求1所述的智能膝关节衬垫假体，其特征在于：还包括胫骨托(6)，所述平台胫骨托(6)与胫骨衬垫下半部件(5)通过多个槽口榫卯结构可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的智能膝关节衬垫假体，其特征在于：所述胫骨托(6)、胫骨衬垫的尺寸均基于模拟全膝关节置换手术截骨后的膝关节模型的测量数据得到。

7.根据权利要求1所述的智能膝关节衬垫假体，其特征在于：所述第一电感线圈(3)的线圈直径为5mm，厚度约为1.2mm，左右两侧线圈排列在同一平面上。

8.根据权利要求1所述的智能膝关节衬垫假体，其特征在于：所述柔性薄膜压力传感器(4)设置于两侧股骨髁对应的位置。

9.根据权利要求1所述的智能膝关节衬垫假体，其特征在于：所述胫骨衬垫上半部件(2)与胫骨衬垫下半部件(5)通过槽口榫卯结构连接。

技术总结
本发明公开了一种智能膝关节衬垫假体，所述假体包括：胫骨衬垫、柔性薄膜压力传感器、第一电感线圈、外部检测电路；所述胫骨衬垫包括胫骨衬垫上半部件、与胫骨衬垫上半部件可拆卸连接的胫骨衬垫下半部件；所述柔性薄膜压力传感器与第一电感线圈电性连接；且柔性薄膜压力传感器设置在胫骨衬垫上半部件与胫骨衬垫下半部件之间；当检测到膝关节的力学状态发生变化时，柔性薄膜压力传感器将压力信号转为电信号，通过第一电感线圈反馈到用于读取电压信号并进行运算处理得到压力值的外部检测电路。本发明在胫骨衬垫中植入了柔性压力传感器与第一电感线圈，能够通过非接触式外部检测电路对术后患者的衬垫假体的状态进行监测。

技术研发人员：宋剑,李政元,李卓轩,邓贵锋,张超
受保护的技术使用者：中山大学·深圳
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17