CN111419379A - 可视化智能扭力扳手及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可视化智能扭力扳手，包括扳手头、扳手杆和手柄，扳手头位于扳手杆的前端，扳手杆的后端通过扭力传感器连接手柄，手柄内设有处理器芯片，手柄表面设有显示屏，扭力传感器、显示屏均与处理器芯片电连接。本发明能够用于精确调节内植物的应力。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种可视化智能扭力扳手。
背景技术
应力刺激，人体骨组织的生长发育和骨病康复过程中不断地发生着塑建和重建以适应周围的环境。骨只有在不断地适应承受外力产生应力刺激的力学环境中，才能不断进行骨结构自身的改建、塑形以适应外部环境的变化。
骨的应力适应性又称骨的功能适应性，具体表现就是，当骨需要增加时，有骨形成增加它们完成其功能的本领；当需要减少时，有骨吸收，降低它们完成其功能的本领，可见骨的生长、发育、萎缩和消退等变化与其承受的应力有密切的关系。活体骨不断进行着生长、加强和再吸收，这个过程叫骨的重建。骨重建的目标总是使内部结构和外部形态适应于其载荷环境的变化，分为两种：表面重建和内部重建。表面重建是指在骨表面上发生的骨材料的再吸收或沉积，是一个长期缓慢的过程，一般要延续数月或数年；内部重建是指骨组织内部矿物质含量及孔隙度的变化引起的骨组织体积密度和质量改变，可在很短时间内完成。对人来说，骨受伤重建的时间较短，量级为几周。
俄罗斯和美国的一项研究表明，10个月以上的太空飞行将导致全身骨量丢失，骨盆和股骨分别下降12％和8.2％，但头盖骨由于在失重状态下血液重新进行了分配，流向头部增多，血流应力刺激使头部骨量得到补偿，所以其骨量没有明显下降。
骨生物力学中的应力遮挡效应，应力遮挡的现象是骨重建效应的重要体现。在骨骼中，骨组织中的成骨细胞和破骨细胞通过感受力学刺激来对骨的生长或吸收进行调控。当骨的应变低于50-100微应变、应力低于1-2MPa时，骨组织发生吸收；当骨的应变高于1000-1500微应变、应力高于约20MPa时，骨组织发生生长；而当骨的应变进一步高于约3000微应变、应力高于约60MPa时，骨组织发生损伤。
当骨组织中发生应力遮挡时，骨上的应力水平往往长期处于较低的水平，从而使得骨组织逐渐发生吸收，造成骨折部位的骨质疏松，成为术后再骨折的重要诱因。
Wolff定律：骨骼的功能是承受活动期间骨组织的机械应变，骨骼具有适应这些功能需要的能力，这一现象在一个世纪前就被认识到，称之为Wolff定律(伍尔夫定律)。骨力求达到一种最佳结构，即骨骼的形态与物质受个体活动水平的调控，使之足够承担力学负载，但并不增加代谢转运的负担。
内植物应力过大过小都会对患者造成损害，不利骨愈合和患者康复：术中应力过大(如脊柱手术椎间融合器及人工椎体和钛网尺寸过大、过撑、应力过大；骨科接骨板、髓内钉、椎弓根钉棒系统等加压过大造成应力过大)则造成骨界面应力过大容易引发骨吸收、不利于骨愈合；同时，椎间融合器、钛网、人工椎体等过撑造成应力过大则容易造成骨吸收、内植物下沉、植骨不融合，同时还容易损害临近韧带、关节囊、肌肉等造成术后患者顽固性疼痛。相反，若脊椎术中钛网、人工椎体、融合器等内植物过小，则难以维持椎间隙高度，对神经根和颈椎曲度恢复不利；而骨科接骨板、髓内钉、椎弓根钉棒系统等加压不足引起应力过小，则容易引起固定不牢靠、骨吸收、不愈合等；现阶段的骨科手术中缺少用于精确调节内植物应力的工具，对于内植物的固定加压的力度多依靠医生的肉眼观察和术中X光透视相结合从而进行经验性的判断，医生对术中内植物固定加压的判断一致性较差，缺乏统一的标准；同时由于学习曲线较长，不同医生的判断水平不一，不利于术后骨愈合和患者康复；因此，现阶段有待研发一种能够精准调节内植物应力大小的配套工具辅助指导医生在术中对应力进行量化判断。
发明内容
本发明旨在提供一种可视化智能扭力扳手，能够用于精确调节内植物的应力。
为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
本发明公开的可视化智能扭力扳手，包括扳手头、扳手杆和手柄，所述扳手头位于扳手杆的前端，所述扳手杆的后端通过扭力传感器连接手柄，所述手柄内设有处理器芯片，手柄表面设有显示屏，所述扭力传感器、显示屏均与处理器芯片电连接。
优选的，所述显示屏为数字显示屏。
进一步的，所述扳手杆与扭力传感器之间，或者扭力传感器与显示屏之间还设置有拉力传感器。
本发明还公开了所述的可视化智能扭力扳手的应用，所述可视化智能扭力扳手用于调节骨科内植物的应力。
优选的，所述骨科内植物为人工椎体或椎间融合器或骨钛网或髓内钉。
进一步优选的，所述人工椎体包括外套筒、内套筒和可变形结构；所述外套筒、内套筒均为一端开口，另一端具有端面，外套筒的开口端套装在内套筒的开口端，外套筒、内套筒滑动配合，外套筒与内套筒之间通过可调节弹性支撑结构支撑；所述可变形结构位于外套筒和内套筒内，可变形结构支撑外套筒和内套筒的端面，可变形结构包括沿外套筒、内套筒的轴向形变；外套筒和/或内套筒的侧壁设有植骨孔；所述可调节弹性支撑结构包括膨胀体和螺钉，所述膨胀体设有轴向孔，所述螺钉的直径大于轴向孔的直径，膨胀体位于外套筒与内套筒之间的间隙中，膨胀体附着在外套筒或内套筒的侧壁；所述可视化智能扭力扳手用于调节螺钉，使显示屏显示的扭力值达到预定的应力范围。
本发明的有益效果如下：
1、本发明能够测量扭力。
2、本发明还可以测量拉力。
3、本发明适用于骨科内植物的应力的精确调节。
4、对应力的调控可以辅助医生更好的选择合适尺寸的内植物。
附图说明
图1为可视化智能扭力扳手的结构示意图。
图2为可视化智能扭力扳手的电气原理框图。
图3人工椎体的剖视图。
图4为可调节弹性支撑结构部分的局部放大图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图1、图2所示，本发明公开的可视化智能扭力扳手，包括扳手头1、扳手杆2和手柄4，扳手头1位于扳手杆2的前端，扳手杆2的后端通过扭力传感器3连接手柄4，手柄4内设有处理器芯片，手柄4表面设有显示屏5，扭力传感器3、显示屏4均与处理器芯片电连接；显示屏4采用数字显示屏
扳手杆2与扭力传感器3之间，或者扭力传感器3与手柄4之间还设置有拉力传感器。
本发明还公开了可视化智能扭力扳手的运用，可视化智能扭力扳手用于调节骨科内植物的应力，骨科内植物为人工椎体或椎间融合器或骨钛网或髓内钉。
如图3、图4所示，人工椎体包括外套筒、内套筒和可变形结构；所述外套筒、内套筒均为一端开口，另一端具有端面，外套筒的开口端套装在内套筒的开口端，外套筒、内套筒滑动配合，外套筒与内套筒之间通过可调节弹性支撑结构支撑；所述可变形结构位于外套筒和内套筒内，可变形结构支撑外套筒和内套筒的端面，可变形结构包括沿外套筒、内套筒的轴向形变；外套筒和/或内套筒的侧壁设有植骨孔；所述可调节弹性支撑结构包括膨胀体和螺钉，所述膨胀体设有轴向孔，所述螺钉的直径大于轴向孔的直径，膨胀体位于外套筒与内套筒之间的间隙中，膨胀体附着在外套筒或内套筒的侧壁。可调节弹性支撑结构3包括膨胀体7和螺钉9，膨胀体7设有轴向孔8，螺钉9的直径大于轴向孔8的直径，膨胀体7位于外套筒2与内套筒1之间的间隙中，膨胀体7附着在外套筒2或内套筒1的侧壁。
使用时，将螺钉9插入轴向孔8，通过螺钉9的拧进长度调节膨胀体9膨胀。所述可视化智能扭力扳手用于调节螺钉，使显示屏显示的扭力值达到预定的应力范围。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.可视化智能扭力扳手，其特征在于：包括扳手头、扳手杆和手柄，所述扳手头位于扳手杆的前端，所述扳手杆的后端通过扭力传感器连接手柄，所述手柄内设有处理器芯片，手柄表面设有显示屏，所述扭力传感器、显示屏均与处理器芯片电连接。
2.根据权利要求1所述的可视化智能扭力扳手，其特征在于：所述显示屏为数字显示屏。
3.根据权利要求2所述的可视化智能扭力扳手，其特征在于：所述扳手杆与扭力传感器之间，或者扭力传感器与显示屏之间还设置有拉力传感器。
4.如权利要求1-3任一项所述的可视化智能扭力扳手的应用，其特征在于：所述可视化智能扭力扳手用于调节骨科内植物的应力。
5.根据权利要求4所述的可视化智能扭力扳手的应用，其特征在于：所述骨科内植物为人工椎体或椎间融合器或骨钛网或髓内钉。
6.根据权利要求4所述的可视化智能扭力扳手的应用，其特征在于：所述人工椎体包括外套筒、内套筒和可变形结构；所述外套筒、内套筒均为一端开口，另一端具有端面，外套筒的开口端套装在内套筒的开口端，外套筒、内套筒滑动配合，外套筒与内套筒之间通过可调节弹性支撑结构支撑；所述可变形结构位于外套筒和内套筒内，可变形结构支撑外套筒和内套筒的端面，可变形结构包括沿外套筒、内套筒的轴向形变；外套筒和/或内套筒的侧壁设有植骨孔；所述可调节弹性支撑结构包括膨胀体和螺钉，所述膨胀体设有轴向孔，所述螺钉的直径大于轴向孔的直径，膨胀体位于外套筒与内套筒之间的间隙中，膨胀体附着在外套筒或内套筒的侧壁；所述可视化智能扭力扳手用于调节螺钉，使显示屏显示的扭力值达到预定的应力范围。
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