新型的髖置換術中獲取髖臼及股骨頭姿態的方法與系統技術方案

本發明專利技術為一種新型的髖置換術中獲取髖臼及股骨頭姿態的方法與系統，在股骨頭假體試模上設置壓力傳感器和/或觸碰傳感器以及圖像傳感器組成傳感器陣列，傳感器陣列獲取股骨頭假體試模與髖臼的接觸、受力情況及位置信息并將信號發出，接收端接收該信號并在顯示模塊上顯示，獲取髖臼及股骨頭的模擬姿態，系統包括傳感器陣列、必要的外圍電路以及用于接收并顯示外圍電路所發信號的信號接收顯示裝置，本發明專利技術能在髖關節置換術進行時，準確地仿真出股骨頭假體的存在姿態，使醫生在手術過程中能直觀地看到股骨頭假體的位置與運動情況，大大提高了髖關節置換術的成功率及手術療效。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于醫學電子
，具體涉及一種新型的髖置換術中髖白及股骨頭姿態獲取方法與系統。
技術介紹
從上世紀60年代起，人工關節置換術在我國逐漸發展，成為了無數關節疾病患者的福音。以髖關節置換術為例，其首選適應征是骨性關節炎，其它依次為骨無菌性壞死(如股骨頭壞死等)、某些髖部骨折(如股骨頸骨折)、類風濕性關節炎、創傷性關節炎、良性和惡性骨腫瘤、強直性脊柱炎等，應用廣泛。再加上當今人口日趨老齡化，骨性關節炎患者數量呈上漲趨勢，醫院每年進行的人工關節置換手術也越來越多。然而，髖關節置換術仍存在有需要改進的地方。在現今的髖關節置換術中，將股 骨頭假體裝入髖白的過程全憑借手術醫生的經驗進行操作，醫生無法直觀地看到股骨頭假體在髖白中的運動情況，無法準確地肯定股骨頭假體是否安裝在了髖白中合適的位置。假如置換時假體的安裝位置不正確，重則導致患者在術后出現運動受限或是假關節脫白的現象，輕則由于假體長期受力不均，加速磨損，導致假體使用壽命銳減。一般而言，成功的人工髖關節置換手術可以為進行了人工髖關節置換的病人提供20年甚至更長時間的服務；但如果由安裝位置偏差導致了關節長期受力不均，那么人工髖關節的使用壽命將銳減至7—8年甚至更短。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供了一種新型的髖置換術中髖臼及股骨頭姿態獲取方法與系統，能在髖關節置換術進行時，準確地仿真出股骨頭假體的存在姿態，使醫生在手術過程中能直觀地看到股骨頭假體的位置與運動情況，大大提高了髖關節置換術的成功率及手術療效。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是一種新型的髖置換術中髖白及股骨頭姿態獲取方法，在股骨頭假體試模上髖關節置換所關注的各壓力點位置處設置壓力傳感器和/或觸碰傳感器組成傳感器陣列，傳感器陣列獲取股骨頭假體試模與髖臼的接觸及受力信號并將信號以無線方式發出，利用無線接收裝置接收該信號并在顯示模塊上顯示，獲取髖白及股骨頭的模擬姿態，所述傳感器陣列還包括設置在股骨頭假體試模內部的圖像傳感器，圖像傳感器獲取股骨頭假體試模的位置信息并發至顯示模塊顯示。位置信息的獲取可通過在髖臼內側預先設計圖案，利用所述圖像傳感器獲取髖臼內側圖案信息，從而得到位置信息。本專利技術同時提供了一種實現所述姿態獲取方法的系統，包括由設置在股骨頭假體試模上髖關節置換所關注的各壓力點位置處的多個壓力傳感器和/或觸碰傳感器以及設置在股骨頭假體試模內部圖像傳感器組成的傳感器陣列；用于處理及發送傳感器陣列所獲信號的外圍電路；以及，用于接收并顯示外圍電路所發信號的信號接收顯示裝置。所述外圍電路的一種情況包括信號放大模塊，接傳感器陣列的輸出，實現對傳感器信號的放大及數模轉換；第一微處理器，接信號放大模塊的輸出，控制傳感器陣列及信號放大模塊正常工作，并對傳感器數字信號進行并/串處理和打包發送；第一無線收發模塊，接第一微處理器的輸出，將數據發送；所述信號接收顯示裝置包括 第二無線收發模塊，接收第一無線收發模塊發送的數據；第二微處理器，接收來自第二無線收發模塊的數據，并將傳感器數字信號處理為便于操作者觀察的形式；顯示模塊，接第二微處理器，顯示其處理結果。所述外圍電路的另一種情況包括信號放大模塊，接傳感器陣列的輸出，實現對傳感器信號的放大及數模轉換；第一微處理器，接信號放大模塊的輸出，控制傳感器陣列及信號放大模塊正常工作，并對傳感器數字信號進行并/串處理和打包發送；所述信號接收顯示裝置包括第二微處理器，接第一微處理器的信號輸出端，并將傳感器數字信號處理為便于操作者觀察的形式；顯示模塊，接第二微處理器，顯示其處理結果。在髖白一側增加安裝永磁鐵，并在股骨頭一側增加安裝單軸或多軸磁力計，從而測量髖白與股骨頭的相對角度關系。所述股骨頭假體試模的一端為半球面，該半球面上分布用于安裝壓力傳感器或觸碰傳感器以及地線的安裝孔。所述安裝孔在所述半球面上的分布如下半球面頂部中心有一個安裝孔，從頂部向下另有五圈對稱的安裝孔。所述五圈對稱的安裝孔自上向下，每圈邊緣到球心的連線與水平線間的夾角分別是 67. 5。,52. 5° ,37. 5° ,22. 5°、7· 5。。所述半球面頂部安裝孔中設置一個壓力或者觸碰傳感器；從所述半球面頂部往下，第一圈均布八個安裝孔，間隔設置共計四個壓力或者觸碰傳感器和四個接地點；從所述半球面頂部往下，第二至第五圈，每圈設置十二個壓力或者觸碰傳感器，每圈壓力或者觸碰傳感器相鄰兩孔間隔30°分布；其中，第四圈還間隔著壓力或者觸碰傳感器分布了十二個接地點。所述半球面的底部與中空的頸部相連，頸部側面對稱分布有若干個觸點，每個觸點位置設置輔助傳感器，輔助傳感器通過外圍電路連接告警裝置。所述外圍電路設置于頸部的中空位置。目前尚無此類型的姿態獲取方法或者系統，而利用本專利技術能夠使醫生在手術過程中能直觀地看到股骨頭假體的位置與運動情況，提高手術效率及療效。附圖說明圖I為本專利技術所述系統的電原理框圖。圖2為本專利技術壓力獲取裝置的機械機構示意圖。圖3為本專利技術假體試模半球面上壓力傳感器與接地點分布的俯視圖，圓點表示壓力傳感器，方點表示接地點。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術做進一步詳細說明。本專利技術提供一種帶圖像傳感器的髖關節置換術中髖白及股骨頭姿態獲取方法，通·過在股骨頭假體試模上髖關節置換所關注的各點位置處設置壓力傳感器和/或觸碰傳感器以及設置在股骨頭假體試模內部的圖像傳感器組成傳感器陣列，由傳感器陣列獲取股骨頭假體試模與髖白的接觸及受力情況及位置信息并將信號發出，接收端接收該信號并在顯示模塊上顯示，獲取髖白及股骨頭的模擬姿態，信號的傳輸可以用無線或者有線的形式。醫生可以根據該模擬姿態用股骨頭假體試模進行定位，在找到合適位置后再將其替換為適合的股骨頭假體進行人工髖關節置換。其中位置信息的獲取是通過在髖白內側預先設計圖案，利用所述圖像傳感器獲取髖臼內側圖案信息，從而得到的。為實現上述方法，本專利技術提供一種系統，如圖I所示，分為信息獲取裝置和信息接收顯示裝置，其中信息獲取裝置包括傳感器陣列、信號放大模塊、第一微處理器以及第一無線收發模塊；信息接收顯示裝置包括第二無線收發模塊、第二微處理器以及顯示模塊。第一無線收發模塊用來將第一微處理器的信息以無線形式發送，第二無線收發模塊接收該信息并傳輸至第二微處理器，從而實現信息的無線傳輸。不過，也可以將第一微處理器與第二微處理器以有線方式直接連接，用有線方式傳輸信息。傳感器陣列由設置在股骨頭假體試模上髖關節置換所關注的各點位置處的多個壓力傳感器和/或觸碰傳感器以及設置在股骨頭假體試模內部的圖像傳感器組成，試模與傳感器可以采取的一種機械結構如圖2所示，試模的一端為半球面，該半球面上分布用于安裝壓力或者觸碰傳感器I及地線的安裝孔，壓力或者觸碰傳感器I安裝于安裝孔，圖像傳感器2安裝在股骨頭內部，圖像傳感器2的引線3引出后，將半球面內部注膠形成實心，夕卜部設一封閉外殼(留出安裝孔)，具有封閉防水的作用。安裝孔在所述半球面上的一種分布形式如圖3所示半球面頂部中心有一個安裝孔；從頂部向下另有五圈對稱的安裝孔，自上向下，每圈邊緣到球心的連線與水平線間的夾角分別是 67. 5° ,52. 5° ,37. 5° ,22. 5°、7. 5°。傳感器與地線在安裝孔中的分本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型的髖置換術中髖臼及股骨頭姿態獲取方法，在股骨頭假體試模上髖關節置換所關注的各壓力點位置處設置壓力傳感器和/或觸碰傳感器組成傳感器陣列，傳感器陣列獲取股骨頭假體試模與髖臼的接觸及受力信號并將信號以無線方式發出，利用無線接收裝置接收該信號并在顯示模塊上顯示，獲取髖臼及股骨頭的模擬姿態，其特征在于，所述傳感器陣列還包括設置在股骨頭假體試模內部的圖像傳感器，圖像傳感器獲取股骨頭假體試模的位置信息并發至顯示模塊顯示。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳虹，王志華，周一新，蘇少杰，孫天佳，高繼揚，姜漢鈞，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：