CN111685771A - 膝关节间隙的测量系统及膝关节间隙的测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及膝关节间隙的测量系统及膝关节间隙的测量方法，其中，膝关节间隙的测量系统可以包括基座、第一抵接部、第二抵接部和多个示踪器，第一抵接部和第二抵接部安装于基座，且二者能够相对运动，第一抵接部用于与胫骨抵接，第二抵接部用于与股骨抵接，可以通过测量与二者对应连接的示踪器的位置进而测量出股骨与胫骨之间的间隙大小。

Description

膝关节间隙的测量系统及膝关节间隙的测量方法

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，尤其涉及膝关节间隙的测量系统及膝关节间隙的测量方法。

背景技术

膝关节是下肢重要的负重关节，其结构也是人体中较为复杂的关节，在进行膝关节置换手术时，正确的韧带松懈和软组织平衡是手术成功的关键指标，因此，在手术过程中，需要对股骨和胫骨之间的间隙进行测量，通过测量不同膝关节在不同伸曲度的状态下，股骨和胫骨之间的间隙，通常情况下，在手术过程中主要依赖医生手动感受股骨和胫骨之间的间隙以及相对作用力，导致无法准确地进行截骨处理。

发明内容

本申请提供了膝关节间隙的测量系统及膝关节间隙的测量方法，用于解决无法准确测量股骨与胫骨之间间隙的问题。

本申请实施例提供了一种膝关节间隙的测量系统，包括：

基座；

第一抵接部，连接于所述基座，用于与胫骨抵接；

第二抵接部，连接于所述基座，用于与股骨抵接；

驱动部，与所述第一抵接部和/或第二抵接部连接，用于驱动所述第一抵接部和所述第二抵接部相对运动，以改变所述第一抵接部与所述第二抵接部之间的距离；

多个示踪器，用于跟踪测量所述胫骨和所述股骨之间的间隙；

导航相机，用于拍摄所述示踪器；

终端，用于接收所述导航相机发送的测量数据。

在一种可能的设计中，所述膝关节间隙的测量系统还包括至少一个第一连接部；

所述第一连接部分别与所述第一抵接部和所述第二抵接部连接；

所述示踪器安装于所述第一连接部。

在一种可能的设计中，所述示踪器为双面示踪器。

在一种可能的设计中，所述膝关节间隙的测量系统包括至少两个第二抵接部；

各所述第二抵接部分别用于与所述股骨朝向所述胫骨的一端抵接。

在一种可能的设计中，所述第一抵接部与所述基座固定连接；

所述第二抵接部设置有主体部和导向部，所述主体部与所述导向部连接，所述基座设置有导向通道；

所述导向部至少部分位于所述导向通道，且能够沿所述导向通道运动。

在一种可能的设计中，所述第一抵接部具有避让结构。

在一种可能的设计中，所述测量系统具有多个所述第一抵接部，各所述第一抵接部分别用于与所述胫骨朝向所述股骨的一端抵接；

各所述第一抵接部通过所述第二连接部连接；

所述第二连接部具有定位孔。

本申请实施例还提供了一种膝关节间隙的测量方法，用于测量系统，其膝关节间隙测量系统包括第一抵接部、第二抵接部、示踪器导航相机和驱动部，所述膝关节间隙的测量方法包括：

对胫骨靠近股骨的一端进行截骨处理，形成基准面，将所述第一抵接部与所述基准面相抵；

所述驱动部控制所述第二抵接部朝向远离所述第一抵接部的方向运动，使所述第二抵接部与股骨靠近胫骨的一端相抵，通过所述导航相机对所述示踪器进行拍摄，根据拍摄结果测量所述第一抵接部与所述第二抵接部之间的距离。

在一种可能的设计中，所述驱动部控制所述第二抵接部朝向远离所述第一抵接部的方向运动，使所述第二抵接部与股骨靠近胫骨的一端相抵，通过所述导航相机对所述示踪器进行拍摄，根据拍摄结果测量所述第一抵接部与所述第二抵接部之间的距离时，所述测量方法包括：

通过所述驱动部对所述第二抵接部施加预设的力，驱动所述第二抵接部相对于所述第一抵接部运动，所述第二抵接部与股骨靠近胫骨的一端相抵并推动股骨朝向远离胫骨的方向运动，当股骨与所述第二抵接部之间作用力与驱动部施加在所述第二抵接部的预设的力平衡时，所述第二抵接部停止运动，通过所述导航相机对所述示踪器进行拍摄，测量所述第一抵接部与所述第二抵接部之间的距离。

在一种可能的设计中，对胫骨靠近股骨的一端进行截骨处理，形成基准面，将所述第一抵接部与所述基准面相抵；

所述驱动部控制所述第二抵接部朝向远离所述第一抵接部的方向运动，使所述第二抵接部与股骨靠近胫骨的一端相抵，通过所述导航相机对所述示踪器进行拍摄，根据拍摄结果测量所述第一抵接部与所述第二抵接部之间的距离，或；

通过所述驱动部对所述第二抵接部施加预设的力，驱动所述第二抵接部相对于所述第一抵接部运动，所述第二抵接部与股骨靠近胫骨的一端相抵并推动股骨朝向远离胫骨的方向运动，当股骨与所述第二抵接部之间作用力与驱动部施加在所述第二抵接部的预设的力平衡时，所述第二抵接部停止运动，通过所述导航相机对所述示踪器进行拍摄，测量所述第一抵接部与所述第二抵接部之间的距离时，所述膝关节间隙的测量方法还包括：

改变膝关节的伸曲度，进行多次测量。

本申请实施例提供了一种膝关节间隙的测量系统及膝关节间隙的测量方法，其中，膝关节间隙的测量系统可以包括基座、第一抵接部、第二抵接部和多个示踪器，第一抵接部和第二抵接部安装于基座，且二者能够相对运动，第一抵接部用于与胫骨抵接，第二抵接部用于与股骨抵接，可以通过测量与二者对应连接的示踪器的位置进而测量出股骨与胫骨之间的间隙大小。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的膝关节间隙的测量系统的结构示意图；

图2为图1的底视图；

图3为图1的侧视图；

图4为图3沿A-A方向的剖视图；

图5为本申请实施例所提供的第二抵接部的结构示意图；

图6为本申请实施例所提供的基座的结构示意图；

图7为图6沿B-B方向的剖视图。

附图标记：

1-基座；

11-导向通道；

2-第一抵接部；

21-避让结构；

3-第二抵接部；

31-主体部；

32-导向部；

4-示踪器；

5-第一连接部；

6-第二连接部；

61-定位孔；

7-驱动部。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

膝关节是下肢重要的负重关节，其结构也是人体中较为复杂的关节，严重的膝关节病需要进行人工膝关节置换手术，以缓解患者的疼痛，改善患者的生活质量。在进行膝关节置换手术时，正确的韧带松懈和软组织平衡是手术成功的关键指标，因此，在手术过程中，需要对股骨和胫骨之间的间隙进行测量，通过测量不同膝关节在不同伸曲度的状态下股骨和胫骨之间的间隙，以便于制定更加适用于患者的手术方案，以实现良好的软组织平衡。通常情况下，在手术过程中主要依赖医生手动感受股骨和胫骨之间的间隙以及相对作用力，导致无法准确地进行截骨处理。

鉴于此，本申请提供了一种膝关节间隙的测量系统，用于准确的测量股骨和胫骨之间的间隙，便于对股骨和胫骨进行准确的截骨处理。

如图1～3所示，本申请实施例提供了一种膝关节间隙的测量系统，其中，膝关节间隙的测量系统包括基座1，第一抵接部2连接于基座1，用于与胫骨抵接，第二抵接部3连接于基座1，用于与股骨抵接，驱动部7与第一抵接部2和第二抵接部3中的一者，或是两者均连接，用于驱动第一抵接部2和第二抵接部3能够相对运动，从而改变第一抵接部2与第二抵接部3之间的距离，测量系统还可以包括多个示踪器4、导航相机和终端，示踪器4用于跟踪测量股骨和胫骨之间的间隙，导航相机用于拍摄示踪器4，以通过各示踪器4的位置得到股骨和胫骨之间的间隙大小，终端用于接收导向相机发送的测量数据。

如图6所示，第一抵接部2可以设置有避让结构21，避让结构设置在第一第几部2的边缘位置，可以为凹槽或缺口等结构，用于避让韧带等软组织，降低在测量过程中软组织对膝关节间隙的测量系统的干扰。

由于股骨和胫骨之间的间隙较小，直接通过测量工具伸入该间隙测量的方式不便操作，因此，本申请实施例所提供的方案在测量时，可以通过借助外部测量工具例如长度编码器、光栅尺等对示踪器4进行测量，更加便于医生进行操作，也可以但第二抵接部3的对应位移路径设置刻度，通过观察刻度以获知第二抵接部3的位移距离，但是这样通过观察的判断方式得到的测量结果的精度较低，因此，本申请优选采用测量示踪器4的位置来测量股骨和胫骨之间的间隙，也可使用例如导航相机等设备对示踪器4进行拍摄，以测量第一抵接部2和第二抵接部3之间的距离。

在一种可能的设计中，可以将导航相机设置在与示踪器4具有一定预设距离的位置，示踪器4的材料可以选用能够反射特定波长的光的材料，膝关节间隙的测量系统在未使用时，各示踪器4的位置为初始位置，使用导航相机对初始位置的示踪器4进行拍摄，并记录光的反射时间，当示踪器4的位置发生变化时，光的反射时间也会发生变化，通过记录光的反射时间并与初始位置的数据进行对比计算即可获取示踪器4想教育初始位置的运动距离。

如图2所示，在一种可能的设计中，膝关节间隙的测量系统包括至少一个第一连接部5，示踪器4安装于第一连接部5，并通过第一连接部5与第一抵接部2或第二抵接部3连接。当然也可以直接将示踪器4直接设置在第一抵接部2或第二抵接部3，但是这样的方式由于膝关节间隙的测量系统的结构过于紧凑，不便于对示踪器4进行测量，因此本申请通过将示踪器4安装于第一连接部5，能够便于示踪器4与第一抵接部2以及第二抵接部3进行连接，并且能够使示踪器4与第一抵接部2和第二抵接部3之间存在一定的距离，各示踪器4之间存在一定的距离，便于对各示踪器4的位置进行测量。

具体地，各示踪器4为双面示踪器，即示踪器4包括至少两个示踪面，导航相机可以通过拍摄任一示踪面以获取相应示踪器4的相对位置，这样的设计更加便于导航相机对示踪器4进行测量。

具体地，第一抵接部2和第二抵接部3可以分别与多个示踪器4连接，通过多个示踪器4对第一抵接部2和第二抵接部3进行定位，能够提升测量的精度，以获得第一抵接部2和第二抵接部3更准确的相对位置。需要注意的是，沿导航相机的拍摄方向，各示踪部的投影没有重叠的区域，这样的设计能够降低示踪部之间相互遮挡、导航相机无法通过拍摄示踪器4进行定位的可能。

如图1所示，在一种可能的设计中，膝关节间隙的测量系统包括至少两个第二抵接部3，各第二抵接部3分别用于与股骨朝向胫骨的一端抵接，且各第二抵接部3分别连接有示踪器4。这样的设计能够分别测量内侧髁和外侧髁与胫骨之间的距离，由于通常情况下，膝关节假体安装于股骨，股骨需要进行多次截骨处理，通过设置多个第二抵接部3对股骨和胫骨之间多个位置的间隙进行测量，进而能够根据测量结果制定更加准确、合理的截骨方案，在一种可能的设计中，膝关节间隙的测量系统包括两个第二抵接部3，两个第二抵接部3分别与股骨的内侧髁和外侧髁抵接，这样的设计不仅能够对股骨和胫骨之间的间隙进行测量，同时还便于对腿部内侧和外侧软组织平衡进行测量，使使用者能够制定更加合理的韧带松懈方案，便于软组织平衡，而且还能够对膝关节间隙的测量系统的结构进行优化，使结构更加简单。

具体地，如图5～7所示，在一种可能的设计中，第一抵接部2与基座1固定连接，示踪器4可以通过基座1与第一抵接部2连接，第二抵接部3设置有主体部31和导向部32，且二者固定连接，主体部31用于与股骨相抵，导向部32用于对主体部31的运动进行导向，基座1设置有导向通道11，导向部32的至少部分位于导向通道11，且能够沿导向通道11运动，在一种可能的设计中，导向通道11与胫骨平行设置，在此需要说明的是，这里所说的平行，并不是绝对意义上的平行，而是近似呈平行的状态。当导向部32在导向通道11内运动时，能够带动主体部31相对于基座1运动，进而使第二抵接部3相对于第一抵接部2运动。

通常情况下，在手术时，先对胫骨进行截骨处理，在胫骨靠近股骨的一端截出一个平面，该平面即可作为基准面，第一抵接部2与基准面抵接，然后使第二抵接部3相对第一抵接部2进行运动，与股骨抵接。通过将第一抵接部2与基座1连接，以使在测量过程中第一抵接部2与胫骨保持相对静止，仅第二抵接部3发生运动，更加便于测量。通过导向部32与基座1的导向通道11进行配合，能够提升第二抵接部3运动的稳定性，同时降低第二抵接部3运动方向出现偏差的可能，进一步提升测量的稳定性。在一种可能的设计，基座1设置有高精度滑轨，高精度滑轨即可作为导向通道11。

具体地，如图6所示，膝关节间隙的测量系统可以包括两个第一抵接部2，第一抵接部2与第二抵接部3对应设置，为便于第一抵接部2与基准面进行抵接，第一抵接部2之间可以通过第二连接部6固定连接，第二连接部6与各第一抵接部2位于同一平面，第一抵接部2、第二连接部6可以与基座1一体成型，为提升第一抵接部2在于胫骨进行抵接的相对位置精度，第二连接部6可以设置有定位孔61。第二抵接部3的面积可以大于第一抵接部2，这样的设计能够便于第二抵接部3与股骨进行抵接。

如图6所示，在一种可能的设计中，第一抵接部2可以设置有避让结构21，避让结构设置在第一抵接部2的边缘位置，可以为凹槽或缺口等结构，用于避让韧带等软组织，降低在测量过程中软组织对膝关节间隙的测量系统的干扰。

如图4所示，在一种可能的设计中，膝关节间隙的测量系统还包括驱动部7，驱动部7与导向部32连接，可以通过驱动部7控制导向部32相对于导向通道11运动。这样的设计可以通过驱动部7对导向部32施加预设的力，以驱动第二抵接部3相对于第一抵接部2运动，当第二抵接部3与股骨相抵时，会产生相互作用力，当二者之间的相互作用力小于驱动部7施加的预设的力时，第二抵接部3会推动股骨朝向远离胫骨的方向运动，在韧带等软组织的作用下，随着股骨运动距离的增加，股骨和第二抵接部3之间的相对作用力也逐渐增加，当二者之间的相互作用力和驱动部7施加的预设的力平衡时，第二抵接部3停止运动。通过这样的方式，可以测量出在股骨和胫骨之间具有相应作用力的情况下，股骨和胫骨之间对应的间隙大小。在一种可能的设计中，驱动部7可以为直线电机或气弹簧。

膝关节的间隙和所受作用力的大小存在对应的关系，通过对患者的膝关节施加相应的作用力，以测量患者的膝关节当前的间隙，并与标准情况进行对比，以制定合理的截骨方案和选择合适的膝关节假体的尺寸，使整体手术方案更加适合患者。

基于上述的膝关节间隙测量系统，本申请实施例还提供了一种膝关节间隙的测量方法，该测量方法可以应用于本申请所提供的膝关节间隙测量系统，具体地，膝关节间隙的测量方法包括：

S1：对胫骨靠近股骨的一端进行截骨处理，形成基准面，第一抵接部2与基准面相抵，通过驱动部7控制第二抵接部3朝向远离第一抵接部2的方向运动，并与股骨相抵，通过导航相机对示踪器4进行拍摄，并根据拍摄结果测量第一抵接部2与第二抵接部3之间的距离，以获取股骨和胫骨之间的距离。

通过在胫骨设置基准面更加便于对股骨和胫骨之间的间隙进行测量，导航相机和示踪器4进行配合能够得到更加准确的数据，进而便于对患者制定更加合理的手术方案。

在进行步骤S1的过程中，膝关节间隙的测量方法还可以包括：

S2：通过驱动部7对第二抵接部3施加预设的力，驱动第二抵接部3相对于第一抵接部2运动，当第二抵接部3与股骨相抵时，推动股骨朝向远离胫骨的方向运动，当第二抵接部3与股骨之间的作用力与驱动部7施加的预设的力平衡时，第二抵接部3停止运动，通过导航相机对示踪器4进行拍摄，测量第一抵接部2和第二抵接部3之间的距离。预设的力的具体数值可以为韧带作用力范围内的任意至，具体可根据作用力-间隙的标准曲线选取，以便于将测量结果与标准结果进行对比。

这样的设计能够对患者膝关节间隙的当前情况进行测量，通过与标准间隙进行对比，进而便于制定股骨的截骨方案以及对膝关节假体进行选择，方便医生制定更加适用于患者的手术方案。

在进行步骤S1或S2时，该膝关节间隙的测量方法还可以包括：

S3：改变膝关节的伸曲度(即改变股骨和胫骨之间的夹角)，进行多次测量。

这样的设计通过对膝关节在不同伸曲度的间隙进行测量，以获取更加详细的数据，便于医生综合考量，制定更加适用于患者的手术方案。

本申请实施例提供了一种膝关节间隙的测量系统及膝关节间隙的测量方法，其中，该膝关节间隙的测量系统可以包括基座1、第一抵接部2、第二抵接部3和多个示踪器4，第一抵接部2和第二抵接部3安装于基座1，且二者能够相对运动，第一抵接部2与胫骨抵接，第二抵接部3与股骨抵接，第一抵接部2和第二抵接部3分别连接有对应的示踪器4，通过示踪器4即可测量第一抵接部2和第二抵接部3之间的距离，进而测量出股骨和胫骨之间的距离，相比于依赖医生的经验和手动感受，这样的设计能够提升对膝关节间隙测量的准确性，便于为患者制定更加合理的手术方案。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种膝关节间隙的测量系统，其特征在于，包括：

基座；

第一抵接部，连接于所述基座，用于与胫骨抵接；

第二抵接部，连接于所述基座，用于与股骨抵接；

驱动部，与所述第一抵接部和/或第二抵接部连接，用于驱动所述第一抵接部和所述第二抵接部相对运动，以改变所述第一抵接部与所述第二抵接部之间的距离；

多个示踪器，用于跟踪测量所述胫骨和所述股骨之间的间隙；

导航相机，用于拍摄所述示踪器；

终端，用于接收所述导航相机发送的测量数据。

2.根据权利要求1所述的膝关节间隙的测量系统，其特征在于，所述膝关节间隙的测量系统还包括至少一个第一连接部；

所述第一连接部分别与所述第一抵接部和所述第二抵接部连接；

所述示踪器安装于所述第一连接部。

3.根据权利要求2所述的膝关节间隙的测量系统，其特征在于，所述示踪器为双面示踪器。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的膝关节间隙的测量系统，其特征在于，所述膝关节间隙的测量系统包括至少两个第二抵接部；

各所述第二抵接部分别用于与所述股骨朝向所述胫骨的一端抵接。

5.根据权利要求4所述的膝关节间隙的测量系统，其特征在于，所述第一抵接部与所述基座固定连接；

所述第二抵接部设置有主体部和导向部，所述主体部与所述导向部连接，所述基座设置有导向通道；

所述导向部至少部分位于所述导向通道，且能够沿所述导向通道运动。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的膝关节间隙的测量系统，其特征在于，所述第一抵接部具有避让结构。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的膝关节间隙的测量系统，其特征在于，所述测量系统具有多个所述第一抵接部，各所述第一抵接部分别用于与所述胫骨朝向所述股骨的一端抵接；

各所述第一抵接部通过所述第二连接部连接；

所述第二连接部具有定位孔。

8.一种膝关节间隙的测量方法，用于测量系统，其特征在于，膝关节间隙测量系统包括第一抵接部、第二抵接部、示踪器、导航相机和驱动部，所述膝关节间隙的测量方法包括：

对胫骨靠近股骨的一端进行截骨处理，形成基准面，将所述第一抵接部与所述基准面相抵；

所述驱动部控制所述第二抵接部朝向远离所述第一抵接部的方向运动，使所述第二抵接部与股骨靠近胫骨的一端相抵，通过所述导航相机对所述示踪器进行拍摄，根据拍摄结果测量所述第一抵接部与所述第二抵接部之间的距离。

9.根据权利要求8所述的膝关节间隙的测量方法，其特征在于，所述驱动部控制所述第二抵接部朝向远离所述第一抵接部的方向运动，使所述第二抵接部与股骨靠近胫骨的一端相抵，通过所述导航相机对所述示踪器进行拍摄，根据拍摄结果测量所述第一抵接部与所述第二抵接部之间的距离时，所述测量方法包括：

通过所述驱动部对所述第二抵接部施加预设的力，驱动所述第二抵接部相对于所述第一抵接部运动，所述第二抵接部与股骨靠近胫骨的一端相抵并推动股骨朝向远离胫骨的方向运动，当股骨与所述第二抵接部之间作用力与驱动部施加在所述第二抵接部的预设的力平衡时，所述第二抵接部停止运动，通过所述导航相机对所述示踪器进行拍摄，测量所述第一抵接部与所述第二抵接部之间的距离。

10.根据权利要求8或9所述的膝关节间隙的测量方法，其特征在于，对胫骨靠近股骨的一端进行截骨处理，形成基准面，将所述第一抵接部与所述基准面相抵；

驱动部控制所述第二抵接部朝向远离所述第一抵接部的方向运动，使所述第二抵接部与股骨靠近胫骨的一端相抵，通过所述导航相机对所述示踪器进行拍摄，根据拍摄结果测量所述第一抵接部与所述第二抵接部之间的距离，或；

通过所述驱动部对所述第二抵接部施加预设的力，驱动所述第二抵接部相对于所述第一抵接部运动，所述第二抵接部与股骨靠近胫骨的一端相抵并推动股骨朝向远离胫骨的方向运动，当股骨与所述第二抵接部之间作用力与驱动部施加在所述第二抵接部的预设的力平衡时，所述第二抵接部停止运动，通过所述导航相机对所述示踪器进行拍摄，测量所述第一抵接部与所述第二抵接部之间的距离时，所述膝关节间隙的测量方法还包括：

改变膝关节的伸曲度，进行多次测量。

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