CN103648417A - 测量骨牵引 - Google Patents

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Abstract

在一个方面中，一种方法包括传输询问信号。检测响应于询问信号而传输的第一信号，第一信号由布置为与第一骨片一起移动的第一应答器传输。检测响应于询问信号而传输的第二信号，第二信号由布置为与第二骨片一起移动的第二应答器传输。使用所检测的信号来确定骨片之间的距离。

Description

测量骨牵引
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时申请系列号61/486,483的、2011年5月16日提交的并且标题为“Measuring Skeletal Distraction”的优先权和全部权益，该临时申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及测量骨牵引。
背景技术
为了增加骨长度，在病人内部或外部的设备可以用于逐渐分离骨片，直到实现期望的长度为止。骨片分离的速率和总分离距离对于针对病人的结果而言通常是重要的。
发明内容
在一般方面中，一种用于测量骨牵引的系统包括至少两个应答器、肢体延长设备或固定设备以及用于与应答器通信的收发器。来自应答器的信息用于确定耦合到肢体延长设备或固定设备的骨片的位置。
在另一个一般方面中，一种方法包括：传输询问信号；检测响应于询问信号而传输的第一信号，第一信号由布置为与第一骨片一起移动的第一应答器传输；检测响应于询问信号而传输的第二信号，第二信号由布置为与第二骨片一起移动的第二应答器传输；以及使用所检测的信号来确定骨片之间的距离。
实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，第一应答器是无源RFID标签，并且第二应答器是无源RFID标签。第一应答器位于第一骨片内，并且第二应答器位于第二骨片内。第一应答器和第二应答器附着到皮下骨延长设备。使用所检测的信号来确定骨片之间的距离包括：基于（i）在传输询问信号与检测第一信号之间的第一延迟和（ii）在传输询问信号与检测第二信号之间的第二延迟来确定距离。使用所检测的信号来确定骨片之间的距离包括：使用基于第一延迟的长度和基于第二延迟的长度来确定距离。传输询问信号包括在多个位置的每一个处传输询问信号。检测响应于询问信号而传输的第一信号包括：针对询问信号的每一个传输来检测来自第一应答器的对应第一响应信号。检测响应于询问信号而传输的第二信号包括：针对询问信号的每一个传输来检测来自第二应答器的对应第二响应信号。使用所检测的信号来确定骨片之间的距离包括：测量在询问信号的每一个传输与对应第一响应信号的检测之间的延迟；标识所测量的延迟中的最短延迟；确定在询问信号的导致最短延迟的传输与对应第二响应信号的检测之间的相关延迟；以及使用最短延迟和相关延迟来确定骨片之间的距离。在多个位置的每一个处传输询问信号由皮外（extracutaneous）设备在皮外设备相对于第一骨片和第二骨片移动时执行。
在另一个一般方面中，一种方法包括：增加第一骨片与第二骨片之间的距离，将第一应答器耦合到第一骨片并将第二应答器耦合到第二骨片；在增加距离之后，使得设备传输无线询问信号；以及当设备传输无线询问信号时，相对于第一骨片和第二骨片移动设备，使得在多个位置的每一个处，由第一应答器和第二应答器来接收询问信号，并且由设备来检测响应于询问信号由第一应答器和第二应答器而产生的信号。
实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，增加距离包括使用外部固定设备来增加距离。设备是蜂窝电话。
在另一个一般方面中，一种系统包括：骨延长设备；第一应答器和第二应答器，应答器耦合到骨延长设备并沿着骨延长设备的长度彼此间隔开，应答器的每一个可操作来响应于询问信号而传输射频信号；以及读取器，该读取器包括：射频收发器，其可操作来传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号，一个或多个处理设备，以及一个或多个存储设备，其存储指令，指令当由一个或多个处理设备执行时可操作来使得一个或多个处理设备执行包括以下的操作：使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号，确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟，以及基于延迟来确定应答器所跨的距离。
实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，操作包括：访问存储的距离，确定距离与存储的距离之间的差，以及在用户接口上指示差。骨延长设备是伸缩（telescoping）髓内钉。第一应答器是无源RFID标签，并且第二应答器是无源RFID标签。第一应答器和第二应答器在沿着骨延长设备的纵轴间隔开的不同位置处附着到骨延长设备。读取器是蜂窝电话。操作包括与测量发生的时间或日期相关联地存储距离。操作包括向服务器系统传输距离。操作包括：确定距离不满足阈值，以及响应于确定距离不满足阈值，提供警报。
确定应答器所跨的距离包括确定耦合到骨延长设备的骨片之间的距离。确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟包括：确定在询问信号的传输与第一应答器响应于询问信号而传输的第一响应信号的检测之间的第一延迟；以及确定在询问信号的传输与第二应答器响应于询问信号而传输的第二响应信号的检测之间的第二延迟。基于延迟来确定应答器所跨的距离包括：使用基于第一延迟而确定的长度和基于第二延迟而确定的长度来确定距离。
使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号包括使得收发器：在多个位置的每一个处传输询问信号；针对询问信号的每一个传输来检测来自第一应答器的对应第一响应信号；以及针对询问信号的每一个传输来检测来自第二应答器的对应第二响应信号。确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟包括：确定在询问信号的每一个传输与对应第一响应信号的检测之间的延迟；标识所测量的延迟中的最短延迟；以及确定在询问信号的导致最短延迟的传输与对应第二响应信号的检测之间的相关延迟。基于延迟来确定应答器所跨的距离包括：使用最短延迟和相关延迟来确定距离。读取器是皮外设备，并且使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号包括：使得读取器在读取器相对于骨延长设备移动时在多个位置的每一个处传输询问信号。
在另一个一般方面中，一种系统包括：外部固定设备；第一应答器和第二应答器，应答器被配置为耦合到不同的骨片，应答器的每一个可操作来响应于询问信号而传输射频信号；以及读取器，该读取器包括：射频收发器，其可操作来传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号，一个或多个处理设备，以及一个或多个存储设备，其存储指令，指令当由一个或多个处理设备执行时可操作来使得一个或多个处理设备执行包括以下的操作：使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号，确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟，以及基于延迟来确定应答器所跨的距离。
实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，确定应答器所跨的距离包括确定耦合到骨延长设备的骨片之间的距离。确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟包括：确定在询问信号的传输与第一应答器响应于询问信号而传输的第一响应信号的检测之间的第一延迟；以及确定在询问信号的传输与第二应答器响应于询问信号而传输的第二响应信号的检测之间的第二延迟。基于延迟来确定应答器所跨的距离包括：使用基于第一延迟而确定的长度和基于第二延迟而确定的长度来确定距离。
使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号包括使得收发器：在多个位置的每一个处传输询问信号；针对询问信号的每一个传输来检测来自第一应答器的对应第一响应信号；以及针对询问信号的每一个传输来检测来自第二应答器的对应第二响应信号。确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟包括：确定在询问信号的每一个传输与对应第一响应信号的检测之间的延迟；标识所测量的延迟中的最短延迟；以及确定在询问信号的导致最短延迟的传输与对应第二响应信号的检测之间的相关延迟。基于延迟来确定应答器所跨的距离包括：使用最短延迟和相关延迟来确定距离。读取器是皮外设备，并且使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号包括：使得读取器在读取器相对于第一应答器和第二应答器移动时在多个位置的每一个处传输询问信号。
在另一个一般方面中，一种装置包括：射频收发器，其可操作来传输询问信号，并且当第一应答器和第二应答器耦合到骨的不同片时检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号。装置包括一个或多个处理设备，以及一个或多个存储设备，其存储指令，指令当由一个或多个处理设备执行时可操作来使得一个或多个处理设备执行各种操作。操作包括使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号。操作包括确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟，以及基于延迟来确定骨的长度改变。
实现可以包括以下特征中的一个或多个。例如，装置包括蜂窝电话。操作包括与测量发生的时间或日期相关联地存储骨的长度改变。操作包括将骨的所确定长度的改变传输给服务器系统。操作包括确定骨的所确定的长度改变不满足阈值，以及响应于确定骨的所确定的长度改变不满足阈值而提供警报。确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟包括：确定在询问信号的传输与第一应答器响应于询问信号而传输的第一响应信号的检测之间的第一延迟，以及确定在询问信号的传输与第二应答器响应于询问信号而传输的第二响应信号的检测之间的第二延迟。基于延迟来确定骨的长度改变包括使用基于第一延迟而确定的长度和基于第二延迟而确定的长度来确定骨的长度改变。
使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号包括使得收发器：在多个位置的每一个处传输询问信号；针对询问信号的每一个传输来检测来自第一应答器的对应第一响应信号；以及针对询问信号的每一个传输来检测来自第二应答器的对应第二响应信号。确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟包括：确定在询问信号的每一个传输与对应第一响应信号的检测之间的延迟；标识所测量的延迟中的最短延迟；以及确定在询问信号的导致最短延迟的传输与对应第二响应信号的检测之间的相关延迟。基于延迟来确定骨的长度改变包括：使用最短延迟和相关延迟来确定骨的长度改变。装置是皮外设备，并且使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号包括：使得装置在装置相对于第一应答器和第二应答器移动时在多个位置的每一个处传输询问信号。
在附图和下面的描述中阐明了一个或多个实现的细节。根据该描述和附图，将清楚本公开的其他特征、目的和优点。
附图说明
图1是用于测量骨牵引的系统的透视剖切视图。
图2是系统的读取器的框图。
图3、4A和4C是示出系统的侧剖切视图。
图4B是示出系统测量的示例数据的图。
图4D是示出距离的计算的示例的图。
图5是示出读取器的用户接口的图。
图6是示出读取器的另一用户接口的图。
图7是用于测量骨牵引的替代系统的透视剖切视图。
图8是示出测量骨牵引的方法的流程图。
具体实施方式
参照图1，可以用于测量骨牵引的系统100包括射频标识（RFID）标签读取器10、髓内钉（intramedullary nail）12，以及附着到钉12并沿钉12的长度L间隔开的两个射频应答器（transponder）14、16。在使用中，钉12位于病人腿23的例如胫骨的骨22的两个骨片18、20的髓腔中。钉12是骨延长设备，例如Orthodyne制造的髓内骨骼动态牵引器（ISKD），其被配置为随时间而按增量延伸，从而逐渐分离骨片18、20并延长骨22。应答器14、16附着到钉12、沿钉12的长度间隔开。当钉12分离骨片18、20时，一个应答器14与一个骨片18一起移动，并且另一个应答器16与另一个骨片20一起移动。读取器10与应答器14、16无线通信以在皮外确定腿23的长度改变。
读取器10与应答器14、16通过骨片18、20、病人的皮肤26以及其他组织来通信以测量应答器14、16之间的距离D。距离D的增加对应于骨22并因此腿23的长度的增加。读取器10在用户接口50上指示长度的改变，并通过网络28与一个或多个计算机系统30通信，网络28可以是有线或无线的。读取器10因此可以向病人和医疗专家提供指示腿23的长度改变的信息。
参照图2，读取器10是包括可操作来读取RFID标签的RF收发器46的手持设备，例如蜂窝电话。在一些实现中，读取器10包括蜂窝电话和包括RF收发器46的可移除附件。读取器10可以包括彼此通信的设备的系统，这些设备可以不都是手持的。例如，读取器10可以包括手持棒，该手持棒容纳RF收发器46，而其他功能由与该棒通信的计算机系统来执行。
读取器10包括一个或多个处理设备40、一个或多个存储设备42以及可以包括可再充电电池的电源44。一个或多个存储设备42存储读取器10测量的数据。存储设备42还存储指令，这些指令由一个或多个处理设备40执行，使得一个或多个处理设备40执行操作来控制读取器10的其他部件。
读取器10包括通信模块48和用户接口50。通信模块48通过网络28传输和接收数据。在一些实现中，通信模块48包括能够通过蜂窝电话网络通信的收发器。用户接口50包括用于向读取器10的用户，例如病人或医生，呈现信息的显示器。屏幕可以是触敏的，用于从用户接收输入。除了屏幕上控件之外，用户接口50可以包括物理控件。
参照图3，读取器10用于测量应答器14、16之间的距离D。应答器14、16是无源RFID标签。可替代地，应答器14、16可以是有源或半有源（semi-active）RFID标签。应答器14、16产生的信号可以具有在约30kHz与3GHz之间的范围内的频率，例如包括低频（30kHz到300kHz）、高频（3MHz到30MHz）或超高频（300MHz到3GHz）信号。
为了高性能，当安装在金属上或者嵌入在金属中时，可以选择应答器14、16以允许应答器14、16在安装到金属钉上时高效地操作，应答器14、16例如是Xerafy制造的PicoX II、Pico-iN或者Nano-iN系列RFID标签之一。在一些实现中，应答器是印刷的无芯片RFID标签。应答器14、16可以是耐高压加热的和/或耐伽马辐射的以允许杀菌。示例包括AdvantaPure制造的GammaTag 500系列RFID标签、Hitachi制造的μ-chip RFID标签，以及Xerafy制造的MicroX II RFID标签。
还选择应答器14、16以具有适应各种病人的信号传输和接收特性。应答器14、16具有足够大的读取范围以在例如8英寸、16英寸、24英寸或更多的深度处通过软组织来传输信号。因此，系统100可以针对具有所有大小的肢体的病人有效地测量骨长度的增加，包括归因于大量肌肉或脂肪组织而具有高于平均的肢体直径的病人。
还选择应答器14、16以包括生物相容材料并具有小尺寸来限制组织刺激。例如，应答器14、16可以足够小以位于钉12内。可替代地，应答器14、16可以安装在钉12的外部，具有导致对周围组织有限的刺激的大小和厚度。
选择应答器14、16以具有匹配的操作特性。例如，应答器14、16在接收询问信号与传输响应信号之间具有基本相同的时延。应答器14、16传输编码不同标识符的响应信号，从而允许读取器10区分来自不同应答器14、16的响应信号。
应答器14、16在一般地平行于钉12的纵轴的平面中以应答器14、16的公共线性轴52来定向，公共线性轴52与钉12的纵轴X基本平行。应答器14、16可以替代地在不同位置关于彼此以及关于钉12和骨片18、20来定向，并且在应答器14、16之间的偏移可以输入到读取器10以修正距离测量。
应答器14、16附着到钉12的跨骨22的断裂的不同部分24、25。应答器14、16可以通过粘合剂耦合到钉12，或者可以镶嵌或安装在钉12的表面上。在一些实现中，应答器14、16位于钉12的不同部分24、25内，例如，应答器14、16可以驻留在用灌封材料填充的袋内的钉中。可以将应答器14、16包在玻璃或塑料中以使它们免受体液。
为了植入钉12，外科医生在腿23中创建切口，使骨22断裂以创建骨片18、20，以及将钉12植入在骨片18、20的髓内腔中。将钉12提供给外科医生，钉12附着有应答器14、16以作为经杀菌的组件。可替代地，应答器14、16可以在植入钉12之前由外科医生附加到钉12。因此，钉12的植入将应答器14、16放置到骨片18、20的髓内腔中。钉12（或其他骨延长设备）可以包括一个、两个或更多部件。例如，钉12可以包括两个或更多分离部件，它们彼此或者通过另一机构而相反地动作以使得骨片18、20分离。
部分24、25相对于彼此轴向移动以分离骨片18、20，使得骨22延长。在一些实现中，钉12是伸缩（telescoping）髓内钉，诸如肢体延长钉。可以替代地使用其他骨延长设备，包括被配置用于皮下埋置或用于外固定的那些。钉12包括例如通过磁力、液压力、形状记忆（shape memory）或电机和齿轮来分离部分24、25的机构。部分24、25相对于彼此的移动使得应答器14、16相对于彼此移动对应量。
骨片18、20的相对移动不要求骨片18、20二者在延长过程期间都位移。例如，在牵引成骨术过程中，一个骨片20可以移动，而另一个骨片18就病人的人体（anatomy）而言基本维持在其初始位置。当骨片18、20之一保持静止时，对应的应答器14、16也将保持静止。
为了测量骨22的长度，读取器10的用户选择用户接口50的控件，使得读取器10进入其中读取器10可以与应答器14、16通信的获取模式。在获取模式中，RF收发器46周期地传输询问信号60并检测RF信号。
用户将读取器10与皮肤26接触地放置，并沿腿23在箭头68的方向上移动读取器10。与皮肤26基本水平抵靠地放置读取器10，并且在维持与皮肤26的接触的同时在与腿23基本平行的基本上线性的方向68上移动读取器10。与腿23基本平行地移动读取器10在方向68上移动读取器10，方向68与应答器14、16限定的轴52基本平行。
读取器10传输引导到腿23中的询问信号60。询问信号60传播通过足够广的区域，即，询问信号60的单个传输从读取器10的相对于应答器14、16的单个位置到达应答器14、16二者。询问信号60以足够的能量到达应答器14、16以使得应答器14、16产生读取器10可以检测和标识的信号。
响应于询问信号60，每个应答器14、16传输响应信号62、64。RF收发器46检测信号62、64，并且读取器10计算在询问信号60的传输与每个响应信号62、64的检测之间的延迟。
在图示中，应答器14与读取器10之间的距离比应答器16与读取器10之间的距离短。结果，传输询问信号60与检测响应信号62之间的延迟比传输询问信号60与检测响应信号64之间的延迟短。
参照图4A，RF收发器46在用户沿着腿23移动读取器10时周期地传输询问信号60，从而导致从相对于应答器14、16的多个位置传输询问信号60。RF收发器46以高速率传输询问信号60，从而允许读取器10以高采样率执行测量。在一些实现中，询问信号60的传输以大于200Hz的速率发生，例如以介于5kHz与1MHz之间的速率发生。
询问信号60的传输沿着读取器10的路径在多个位置处发生，但是为了简单仅示出了四个位置P1-P4。每个位置，P1-P4，指示从其传输询问信号60的RF收发器46的位置。
对于询问信号60（例如，在每个位置P1-P4处）的每一个传输，读取器10检测两个对应的响应信号62、64，一个来自于每个应答器14、16。读取器10测量并记录在询问信号60的传输与每个对应的响应信号62、64的检测之间的延迟。读取器10还记录这样的数据，该数据指示两个相关延迟测量对应于相同位置，即P1-P4之一。换言之，相关延迟测量指示不同响应信号62、64相对于询问信号60的相同传输的延迟。
归因于信号60、62、64的传播速度，用户引起的读取器10的移动并不实际地影响延迟测量。例如，对于来自位置P1的询问信号60的传输，对应的响应信号62、64实际在位置P1处到达RF收发器46。
也参照图4B，由读取器10测量的响应延迟T1-T8示出在图表400上。当读取器10相对于应答器14、16移动时，读取器10与应答器14、16之间的距离改变。因为询问信号60和响应信号62、64行进的距离对于不同的位置P1-P4是不同的，所以对于位置P1-P4的响应延迟T1-T8是不同的。每个时间延迟T1-T8的持续时间与询问信号60和响应信号62、64行进的距离长度是互相关的。
延迟T1-T4表示由第一应答器14传输的响应信号62的延迟，响应信号62分别行进通过距离A1-A4。延迟T5-T8表示由第二应答器16传输的响应信号64的延迟，响应信号64分别行进通过距离B1-B4。每个位置P1-P4具有对应的延迟对（例如，T1和T5；T2和T6；T3和T7；以及T4和T8），其指示在该位置P1-P4处询问信号60的传输与对应的响应信号62、64的检测之间的延迟。
读取器10标识在询问信号60的传输与第一应答器14传输的对应响应信号62的检测之间的所有所测量的延迟T1-T4中的最短响应延迟。在所示出的示例中，最短延迟是延迟T3。读取器10还标识对应于相同位置P3的另一延迟T7。延迟T7与最短延迟T3相关，因为两个延迟T3、T7指示在询问信号60的单个传输与响应于该传输而传输的响应信号62、64的检测之间的间隔。
参照图4C和4D，最短响应延迟T3对应于RF收发器46最接近第一应答器14的测量位置。在该位置P3处，通过RF收发器46和第一应答器14的轴65基本垂直于钉12。因此，在测量发生的所有位置P1-P4中，位置P3是这样的位置，在该位置处，在RF收发器46、第一应答器14和第二应答器16之间的距离最接近于形成直角三角形70（图4D）。通过考虑位于直角三角形70的顶点处的RF收发器46和应答器14、16，读取器10使用所测量的延迟T3、T7来对应答器14、16之间的距离D进行三角测量（triangulate）。
可以使用所测量的时间延迟来确定RF收发器46与应答器14、16之间的距离A3、B3。每个所测量的延迟T3、T7表示EM信号穿过一距离两次所需的时间：第一次，询问信号60从RF收发器46到达应答器14、16之一；以及第二次，响应信号62、64从应答器14、16到达RF收发器46。因为EM信号60、62、64的传播速度是已知的，即，EM信号以光速传播，所以可以从所测量的延迟T3、T7计算距离A3、B3。距离X与对应响应延迟T之间的关系在下面的等式1中指示。
等式1：距离X=1/2*C*T
其中T是在询问信号的传输与对应的响应信号的检测之间的延迟，并且其中C是光速。可以选择光速C的值以反映光在身体组织中的速度。
在一些实现中，使用经调整的延迟Tadj来替代所测量的延迟T。为了计算经调整的延迟Tadj，从所测量的延迟中减去不归因于信号的传播的延迟。例如，如果应答器14、16在接收询问信号与传输响应信号之间引起一致的时延，则可以从所测量的延迟中减去该时延以生成经调整的延迟Tadj。
使用最短延迟T3计算的距离A3表示三角形70的一条直角边（leg）71，并且使用相关的延迟T7计算的距离B3表示三角形70的斜边72。应答器14、16之间的距离D是三角形70的剩下的直角边73。可以使用例如勾股定理并针对距离D解算来生成距离D。例如，该关系在下面的等式2中指示。
等式2：距离D=SQRT[(1/2*C*TL)2-(1/2*C*TS)2]
其中TS是在询问信号的传输与来自第一应答器的响应信号的检测之间的最短所测量的时间延迟，并且TL是在询问信号的相同传输与来自另一应答器的响应信号的检测之间的所测量的时间延迟。如上文所描述的，在一些实现中，使用经调整的延迟而非所测量的延迟。
读取器10计算应答器14、16所跨的距离，例如应答器14、16之间的整个距离，诸如距离D，或者计算应答器14、16所跨距离的一部分，诸如表示应答器14、16的分离的增加的距离。读取器10计算应答器14、16之间的距离D，并记录所计算的距离与测量发生的日期和时间。读取器10还访问指示之前测量的数据并确定腿23的长度改变。腿长度的改变由应答器14、16之间的分离的增加来指示，读取器10通过从当前所测量的距离D减去应答器14、16之间的之前所测量的距离来计算该分离的增加。读取器10针对例如最近的测量或者在诸如约24小时前的具体时间处发生的测量来计算腿23的长度改变。
读取器10还计算自做出初始基线测量以来腿23的长度改变，由此确定腿长度的累积改变。在植入钉12的手术之后，外科医生如上文所描述的那样通过沿着皮肤26外侧移动读取器10来测量距离D。例如，外科医生可以在建立应答器14、16之间的基线距离D时展示如何使用读取器10。另外，可以用其他仪器单独地测量骨22或腿23的基线长度。将基线腿长度与其他参数一起输入到读取器10上，其他参数诸如骨延长的规定速率和腿23的最终目标长度。距离D从基线距离的增加因此指示腿23的长度从基线腿长度的对应增加。
在一些实现中，用户通过沿着钉12的整个长度移动读取器10来测量距离D。结果，读取器10针对其中RF收发器46基本位于第一应答器14之上的位置以及针对其中RF收发器46基本位于第二应答器46之上的位置来测量响应延迟。读取器10使用来自第一应答器14的响应信号62的最短延迟及其相关延迟来计算距离D。读取器10还使用来自应答器16的响应信号64的最短延迟及其相关延迟来第二次计算距离D。该第二次计算使用与其中RF收发器46最接近于第二应答器16的位置相对应的测量。读取器10将两个所计算的距离进行比较，并确定它们是否在彼此的容差内。例如，读取器10将一个所计算的距离从另一个中减去，并将差与阈值进行比较。如果差不满足阈值，则读取器10可见地或可听见地指示用户应当再次将读取器10移动经过应答器14、16以获取新的测量数据。
在一些实现中，读取器10包括压力传感器，其被配置为感测对读取器10的接触病人皮肤26侧的压力。在沿着病人皮肤26移动期间的各个时间处，读取器10测量对读取器10施加的压力。在一些实例中，压力的大变化可以指示读取器10的非均匀的路径，这继而可能减小测量的准确度。当读取器10获取数据时，读取器10可以对在不同时间处测量的多个压力进行比较。当所测量的压力之间的差超过阈值时，读取器10可以产生警报或者在用户接口50上指示应当获取新的数据。另外，当获取数据时，可以在用户接口50上显示信息来指示对读取器10的压力，以辅助用户用总体一致的压力沿着皮肤26移动读取器10。
参照图5，在用户测量距离D之后，读取器10在用户接口50上向用户提供信息。读取器10显示自之前测量以来的长度改变74。读取器10显示自延长过程开始以来腿23的累积延长75。读取器10还可以计算并显示在一段时间上的长度改变，该一段时间例如按小时、按天或按周计。读取器10还可以显示完成延长过程所要延长的剩余距离76。在一些实现中，读取器10例如通过将累积的长度改变74加到腿23的基线长度来计算腿23的当前长度，并且读取器10在用户接口50上计算腿长度。在一些实现中，读取器10通过电子邮件消息或短消息服务（SMS）文本消息来将该信息的一些或全部提供给用户。
读取器10还显示提醒77，其指示何时调度测量或者何时调度钉12或其他延长设备的调整。读取器10还可以通过电子邮件或文本消息来提供提醒。读取器10可以向用户显示指令，其指示测量应当何时发生，并且可以指示测量何时未按调度执行。当调度的测量的时间到来时或者在错过测量之后的各个间隔处，读取器10提供可见的、可听见的或触觉的警报。
读取器10还将一段时间上的距离D的改变与针对病人规定的在该段时间内的延长量进行比较。当读取器10确定延长量不满足阈值（例如，延长的量在目标范围之外）时，读取器提供警告或警报。例如，对于每天一毫米的速率，可以规定腿延长具有0.25毫米的容差。如果读取器10确定前一天的延长多于1.25毫米的上限阈值，则读取器10提供指示过度延长的警报。类似地，如果长度改变少于0.75毫米的下限阈值，则读取器10可以提供指示延长不足的警报。在一些实现中，也可以将警报消息传输给医疗人员。在一些实现中，读取器10还向用户显示将分离速率恢复到目标范围的指令，例如，调整钉12或拜访医生的指令。
在一些实现中，读取器10通过网络28向计算机系统30传输指示腿长度计算的信息（图1）。计算机系统30可以是服务器系统，其存储接收的长度测量并向病人和病人的医生提供对距离测量的访问。读取器10或计算机系统30还可以向医疗人员传输消息来指示已经发生的延长的量。读取器10可以发送指示提供给病人的任何警报或警告的消息。
参照图6，读取器10在用户接口50上显示指示如何使用读取器10执行测量的指令。读取器10显示诸如图像、图标或视频的图示，其指示为了进行测量用户应当执行的动作。读取器10显示钉12的图像81、读取器10的图像82，以及用户应当移动读取器10以记录测量的路径的指示83。
因为读取器10通过直接测量应答器14、16之间的距离D来测量骨牵引，所以读取器10可以在使用不同机制来分离骨片18、20时测量长度的改变。无论分离是由病人内部还是外部的设备引起的，都可以做出测量。
参照图7，不是采用伸缩钉的，用于测量骨牵引的系统200包括读取器110、两个应答器114、116以及外部固定设备112。应答器114、116直接附着到骨122的不同骨片118、120，并且被布置为与它们各自的骨片118、120一起移动。读取器110通过在读取器110沿着病人的皮肤126移动时传输询问信号160并检测来自应答器114、116的响应信号162、164，来以与上文针对读取器10和应答器14、16所描述的相同方式与应答器114、116通信。
外部固定设备112可以是环形固定设备，例如围绕肢体的框架。可替代地，外部固定设备112可以是单边（monolateral）固定设备，包括沿着骨122定位的杆或其他部件。还可以使用其他外部固定设备。
在一些实现中，读取器110附着到外部固定设备112。读取器110或者读取器110的诸如RF收发器的部件可以可滑动地安装在外部固定设备112的一个或多个撑杆（strut）或轨道上。读取器110可以耦合到外部固定设备112的机动化的转移单元，其被配置为将读取器110抵靠病人的皮肤126滑动。读取器110和转移单元可以编程为在每天的各个时间使读取器110在与应答器114、116通信的同时沿着沿骨片118、120的皮肤126滑动。基于执行的测量所计算的距离可以在用户接口上可视地、可听见地或者通过网络来传送。
为了开始延长过程，外科医生创建切口以访问骨122，并执行截骨术以将骨122折断成骨片118、120。外科医生然后将应答器114、116之一附着到骨片118、120中的每一个。将应答器114、116中的每一个附着到诸如螺纹外壳的骨锚固设备，并且外科医生将用于每个应答器114、116的外壳拧入对应的骨片118、120中。外科医生然后闭合切口。
在一些实现中，病人按增量手动增加骨片118、120的分离，例如，每天四次调整，每次0.25毫米。读取器110通过产生警报来提醒病人何时需要对外部固定设备112的调整。在每次调整之后，病人使用读取器110来测量应答器114、116之间的距离。
病人选择读取器110的控制来使得读取器110周期地传输无线询问信号160。病人将读取器110与皮肤126接触地放置，并且当读取器110周期地传输无线询问信号160时，病人相对于第一骨片118和第二骨片120移动读取器110。沿着与骨122的纵轴基本平行的轴来定位应答器114、116，并且病人在与骨122的纵轴基本平行的基本线性的方向上移动读取器110。
在多个位置的每一个处，询问信号160由第一应答器114和第二应答器116接收，并且由第一应答器114和第二应答器116响应于询问信号160而产生的信号162、164由读取器110来检测。
通过用读取器110测量长度的改变，记录延长的历史并将其提供给病人和医疗人员。读取器110进行的测量可以比外部固定设备112指示的距离更准确，因为读取器110直接而非间接地测量长度的增加。使用读取器110进行的测量可以用于验证外部固定设备112指示的距离的准确度。
参照图8，读取器执行用于测量骨牵引的过程800。
传输询问信号（802）。可以由诸如蜂窝电话的皮外设备在接触病人的皮肤时传输该信号。
检测响应于询问信号而传输的第一信号（804）。第一信号由布置为与第一骨片一起移动的第一应答器来传输。检测响应于询问信号而传输的第二信号（806）。第二信号由布置为与第二骨片一起移动的第二应答器来传输。
第一应答器和第二应答器可以是无源RFID标签。第一应答器和第二应答器可以位于它们各自的骨片的髓内腔中。应答器可以附着到诸如髓内钉的皮下骨延长设备。
使用响应信号来确定骨片之间的距离（808）。读取器测量在传输询问信号与检测第一信号之间的第一延迟。读取器测量在传输询问信号与检测第二信号之间的第二延迟。读取器通过以下方式来计算骨片之间的距离：确定基于第一延迟的长度和基于第二延迟的长度，并计算作为包括这些长度的直角三角形的直角边的距离。读取器可以确定应答器之间的距离或者应答器之间发生的长度改变，应答器之间的距离可以用于确定骨或肢体的总长度。
在一些实现中，在多个位置的每一个处传输询问信号。询问信号的传输可以由皮外设备在皮外设备相对于第一骨片和第二骨片移动时执行。
对于询问信号的每一个传输，接收来自第一应答器的对应第一响应信号和来自第二应答器的对应第二响应信号。计算骨片之间的距离可以包括：测量在询问信号的每一个传输与对应第一响应信号的检测之间的延迟，并且标识所测量的延迟中的最短延迟。还确定在询问信号的导致最短延迟的传输与对应第二响应信号的检测之间的相关延迟。使用最短延迟和相关延迟来计算骨片之间的距离。
过程800还可以包括访问存储的距离，例如，应答器之间的基线距离或之前的距离计算。读取器确定在所计算的距离与所存储的距离之间的差，并在用户接口上指示该差例如作为骨的长度改变。
过程800还可以包括存储所计算的差与测量发生的时间或日期。该方法还可以包括确定所计算的距离不满足阈值，并且作为响应，提供指示未满足阈值的警报。
在包括过程800的本说明书中描述的主题和功能操作的实现可以实现在数字电子电路中、有形体现的计算机软件或固件中、包括本说明书中公开的结构及它们的结构等同物的计算机硬件中，或者在它们的一个或多个的组合中。本说明书中描述的主题的实现可以实现为一个或多个计算机程序，即，在有形的非暂态计算机可读介质上编码来由数据处理装置执行或者控制数据处理装置的操作的计算机程序指令的一个或多个模块。计算机可读介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储衬底、存储器设备、影响机器可读传播信号的物质组成，或者它们的一个或多个的组合。术语“数据处理装置”涵盖了用于处理数据的所有装置、设备和机器，作为举例，包括可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机。除了硬件之外，装置可以包括创建讨论中的计算机程序的执行环境的代码，例如这样的代码：其构成处理器固件、协议栈、操作系统，或者它们的一个或多个的组合。
已经描述了多个实现和替代。然而，将理解，可以在不偏离本公开的精神和范围的情况下做出各种修改。因此，其他实现在本公开的范围内。

Claims (35)

1. 一种系统，包括：
骨延长设备；
第一应答器和第二应答器，应答器耦合到骨延长设备并沿着骨延长设备的长度彼此间隔开，应答器的每一个可操作来响应于询问信号而传输射频信号；以及
读取器，包括：
       射频收发器，其可操作来传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号，
       一个或多个处理设备，以及
       一个或多个存储设备，其存储指令，所述指令当由一个或多个处理设备执行时可操作来使得一个或多个处理设备执行包括以下的操作：
           使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号，
           确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟，以及
           基于所述延迟来确定应答器所跨的距离。
2. 如权利要求1所述的系统，其中，所述操作还包括：
访问存储的距离，
确定所述距离与存储的距离之间的差，以及
在用户接口上指示所述差。
3. 如权利要求1所述的系统，其中，骨延长设备是伸缩髓内钉。
4. 如权利要求1所述的系统，其中，第一应答器是无源RFID标签，并且第二应答器是无源RFID标签。
5. 如权利要求1所述的系统，其中，骨延长设备具有纵轴，并且第一应答器和第二应答器在沿着骨延长设备的纵轴间隔开的不同位置处附着到骨延长设备。
6. 如权利要求1所述的系统，其中，读取器是蜂窝电话。
7. 如权利要求1所述的系统，其中，所述操作还包括与测量发生的时间或日期相关联地存储所述距离。
8. 如权利要求1所述的系统，其中，所述操作还包括向服务器系统传输所述距离。
9. 如权利要求1所述的系统，其中，所述操作还包括：
确定所述距离不满足阈值；以及
响应于确定所述距离不满足阈值，提供警报。
10. 如权利要求1所述的系统，其中，确定应答器所跨的距离包括确定耦合到骨延长设备的骨片之间的距离。
11. 如权利要求1所述的系统，其中，确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟包括：
确定在询问信号的传输与第一应答器响应于询问信号而传输的第一响应信号的检测之间的第一延迟；以及
确定在询问信号的传输与第二应答器响应于询问信号而传输的第二响应信号的检测之间的第二延迟。
12. 如权利要求11所述的系统，其中，基于所述延迟来确定应答器所跨的距离包括：使用基于第一延迟而确定的长度和基于第二延迟而确定的长度来确定所述距离。
13. 如权利要求1所述的系统，其中：
使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号包括使得收发器：
       在多个位置的每一个处传输询问信号；
       针对询问信号的每一个传输来检测来自第一应答器的对应第一响应信号；以及
       针对询问信号的每一个传输来检测来自第二应答器的对应第二响应信号；
确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟包括：
       确定在询问信号的每一个传输与对应第一响应信号的检测之间的延迟；
       标识所测量的延迟中的最短延迟；以及
       确定在询问信号的导致最短延迟的传输与对应第二响应信号的检测之间的相关延迟；以及
基于延迟来确定应答器所跨的距离包括：
       使用最短延迟和相关延迟来确定所述距离。
14. 如权利要求1所述的系统，其中，读取器是皮外设备，并且使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号包括：使得读取器在读取器相对于第一应答器和第二应答器移动时在多个位置的每一个处传输询问信号。
15. 一种系统，包括：
外部固定设备；
第一应答器和第二应答器，应答器被配置为耦合到不同的骨片，应答器的每一个可操作来响应于询问信号而传输射频信号；以及
读取器，包括：
       射频收发器，其可操作来传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号，
       一个或多个处理设备，以及
       一个或多个存储设备，其存储指令，所述指令当由一个或多个处理设备执行时可操作来使得一个或多个处理设备执行包括以下的操作：
           使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号，
           确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟，以及
           基于所述延迟来确定应答器所跨的距离。
16. 一种方法，包括：
传输询问信号；
检测响应于询问信号而传输的第一信号，第一信号由布置为与第一骨片一起移动的第一应答器传输；
检测响应于询问信号而传输的第二信号，第二信号由布置为与第二骨片一起移动的第二应答器传输；以及
使用所检测的信号来确定骨片之间的距离。
17. 如权利要求16所述的方法，其中，第一应答器是无源RFID标签，并且第二应答器是无源RFID标签。
18. 如权利要求16所述的方法，其中，第一应答器位于第一骨片内，并且第二应答器位于第二骨片内。
19. 如权利要求16所述的方法，其中，第一应答器和第二应答器附着到皮下骨延长设备。
20. 如权利要求16所述的方法，其中，使用所检测的信号来确定骨片之间的距离包括：基于（i）在传输询问信号与检测第一信号之间的第一延迟和（ii）在传输询问信号与检测第二信号之间的第二延迟来确定所述距离。
21. 如权利要求20所述的方法，其中，使用所检测的信号来确定骨片之间的距离包括：使用基于第一延迟的长度和基于第二延迟的长度来确定所述距离。
22. 如权利要求16所述的方法，其中：
传输询问信号包括在多个位置的每一个处传输询问信号；
检测响应于询问信号而传输的第一信号包括：针对询问信号的每一个传输来检测来自第一应答器的对应第一响应信号；
检测响应于询问信号而传输的第二信号包括：针对询问信号的每一个传输来检测来自第二应答器的对应第二响应信号；
使用所检测的信号来确定骨片之间的距离包括：
       测量在询问信号的每一个传输与对应第一响应信号的检测之间的延迟；
       标识所测量的延迟中的最短延迟；
       确定在询问信号的导致最短延迟的传输与对应第二响应信号的检测之间的相关延迟；以及
       使用最短延迟和相关延迟来确定骨片之间的距离。
23. 如权利要求22所述的方法，其中，在多个位置的每一个处传输询问信号由皮外设备在皮外设备相对于第一骨片和第二骨片移动时执行。
24. 一种方法，包括：
增加第一骨片与第二骨片之间的距离，第一应答器耦合到第一骨片并且第二应答器耦合到第二骨片；
在增加所述距离之后，使得设备周期地传输无线询问信号；以及
当所述设备周期地传输无线询问信号时，相对于第一骨片和第二骨片移动所述设备，使得在多个位置的每一个处，由第一应答器和第二应答器接收询问信号，并且由所述设备来检测第一应答器和第二应答器响应于询问信号而产生的信号。
25. 如权利要求24所述的方法，其中，增加所述距离包括使用外部固定设备来增加所述距离。
26. 如权利要求24所述的方法，其中，所述设备是蜂窝电话。
27. 一种装置，包括：
射频收发器，其可操作来传输询问信号，并且当第一应答器和第二应答器耦合到骨的不同片时检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号，
一个或多个处理设备，以及
一个或多个存储设备，其存储指令，所述指令当由一个或多个处理设备执行时可操作来使得一个或多个处理设备执行包括以下的操作：
       使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号，
       确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟，以及
       基于所述延迟来确定骨的长度改变。
28. 如权利要求27所述的装置，其中，所述装置包括蜂窝电话。
29. 如权利要求27所述的装置，其中，所述操作还包括与测量发生的时间或日期相关联地存储骨的长度改变。
30. 如权利要求27所述的装置，其中，所述操作还包括将骨的长度改变传输给服务器系统。
31. 如权利要求27所述的装置，其中，所述操作还包括：
确定骨的长度改变不满足阈值；以及
响应于确定骨的长度改变不满足阈值，提供警报。
32. 如权利要求27所述的装置，其中，确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟包括：
确定在询问信号的传输与第一应答器响应于询问信号而传输的第一响应信号的检测之间的第一延迟；以及
确定在询问信号的传输与第二应答器响应于询问信号而传输的第二响应信号的检测之间的第二延迟。
33. 如权利要求32所述的装置，其中，基于所述延迟来确定骨的长度改变包括使用基于第一延迟而确定的长度和基于第二延迟而确定的长度来确定骨的长度改变。
34. 如权利要求27所述的装置，其中：
使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号包括使得收发器：
       在多个位置的每一个处传输询问信号；
       针对询问信号的每一个传输来检测来自第一应答器的对应第一响应信号；以及
       针对询问信号的每一个传输来检测来自第二应答器的对应第二响应信号；
确定在询问信号的传输与来自第一应答器和第二应答器的响应信号的检测之间的延迟包括：
       确定在询问信号的每一个传输与对应第一响应信号的检测之间的延迟；
       标识所测量的延迟中的最短延迟；以及
       确定在询问信号的导致最短延迟的传输与对应第二响应信号的检测之间的相关延迟；以及
基于延迟来确定骨的长度改变包括：
       使用最短延迟和相关延迟来确定骨的长度改变。
35. 如权利要求27所述的装置，其中：
所述装置是皮外设备，并且
使得收发器传输询问信号并检测来自第一应答器和第二应答器的响应信号包括：使得所述装置在所述装置相对于第一应答器和第二应答器移动时在多个位置的每一个处传输询问信号。
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