CN111839729A - 一种陀螺仪辅助实时监测骨折旋转对位的方法和装置 - Google Patents

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刘传勇
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Abstract

本发明专利公开的属于医疗辅助设备领域，本发明专利应用医用骨针、陀螺仪实时监测传感器、主控设备，先通过标准参考面骨针悬挂的陀螺仪实时监测传感器，获得测量时所需的空间标准平面(横断面)；然后在骨折近端、远端相对恒定位置分别置入一枚医用骨针，通过陀螺仪实时监测传感器测量各医用骨针在标准平面中获得对地面的绝对角度，再计算出骨近、远端之间在空间相对的旋转角度，该测量系统设备简洁，易于单人操作，造价低廉，适于狭小场地，且用无线获取实时精准数据，实时辅助监测接骨术的旋转对位情况，无需大型医疗设备和专业团队，大幅节省就医成本，亦无需要术前或术中X线透视和CT扫描，不会造成额外身体损害，有利于各级别医疗单位开展此项技术等优点。

Description

一种陀螺仪辅助实时监测骨折旋转对位的方法和装置
技术领域
本发明公开的属于医疗辅助设备领域，具体为一种陀螺仪辅助实时监测骨折旋转对位的方法和装置。
背景技术
各种原因导致的肢体骨折严重影响患者日常生活和工作能力，危害健康。由于医疗技术和水平的日益进步，国内外有相关资质的医院都可以开展此类骨折手术。
闭合复位髓内钉固定接骨术是此类损伤常用、规范的微创治疗方式之一，因为它能最大限度保留骨折端骨外膜的血液供应，促进骨折愈合。而采用开放性手术会加重局部血液供应的破坏，不利骨折愈合，甚至导致骨愈合延迟或骨不连接，从而失去手术意义。
术中如何达到骨折的良好复位是手术成功实施的必备条件之一。术中复位不良会造成肢体的力线异常，骨折畸形愈合，肢体功能受限，再次翻修手术等严重后果。对于粉碎性骨折或者局部肌肉覆盖丰富的骨骼来说闭合手术复位时无法通过触摸骨嵴的连续性来进行复位情况的判断。借助多角度X线透视仅能从二维平面评估骨折冠状面和矢状面骨折对位对线情况，但是由于骨骼本身为三维立体构造，所以术中对于第三维平面——横断面，即骨干的旋转对位情况难以利用普通透视完成相对精确的评估。以大腿股骨为例，如果偏差角度过大，则术后患者出现明显内八字或外八字步态，不仅影响美观，甚至诱发医疗法律诉讼。
对于术中骨折端旋转角度的测量和控制，已经有众多医疗工作者做出了很多不同的尝试，但是传统解决方案在方法学上存在明显的测量精度问题。目前单纯的目测观察法精度基本无法保证，而通过X线的二维图像(电刀引线法、局部骨质轮廓或皮质台阶法等)来估算第三维平面的旋转对位情况依然存在缺陷，甚至出现临床判断失误。
通过精密仪器在体外模拟骨骼空间旋转对位情况，如实时3D-CT，计算机导航等方法。但是这类方法往往需要配备专门的大型精密医疗设备及相关软件，需要较大的手术室空间，同时配备一支默契的辅助团队。使用这种方式会延长手术时间，增加术中失血和发生感染的几率；额外透视可能造成医患的身体伤害，加大患者医疗费用支出，同时基层医院恐难以普及。
面对目前临床窘境，本专利提出的发明技术是一套相对简洁、高精度、快捷、低廉、便于普及的陀螺仪辅助实时监测骨折旋转对位的方法和装置系统，用于体外实时测定和计算骨折端旋转情况，有效解决前述问题。
发明内容
本发明的目的在于实时获取手术中骨折近端和远端旋转相对角度。
提供应用成熟且容易控制的陀螺仪传感器获取高精度实时角度测量数据，能精确测量骨折近端、远端放置的骨针在空间标准平面中对地面的相对角度，为手术医生提供比较精准的角度数据参考，大大提高此类手术成功的几率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，本发明的原理是：本发明应用医用骨针、陀螺仪实时监测传感器和主控设备构成测量系统。
进一步的，通过陀螺仪实时监测传感器，在膝关节放置一枚医用骨针，获得所需的空间标准平面(横断面)，即基准参考面；然后在骨折近端、远端相对恒定位置的分别植入一枚医用骨针，通过陀螺仪实时监测传感器获得各医用骨针在基准参考面对地面的相对角度，再计算出骨近、远端之间相对夹角。本发明支持通过指令或操控器通过有线或无线方式控制主控设备和陀螺仪实时监测传感器。
进一步的，该技术原理科学、简单便捷，单人操作，造价低廉、可适应狭小场地，用有线或无线控制传感器，无需大型设备和专业团队，节省医疗成本，不会造成术中额外X线损害，有利于各级别医疗单位开展此项技术。
进一步的，所述本体包括医用骨针、陀螺仪实时监测传感器和主控设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)价格低廉，适用于各大中小型医院开展相关手术，(2)测量精确度高，(3)小巧便携，(4)控制端和医用骨针分离，便于消毒处理和维护更换，(5)设备操作简单，脱离机械设计，学习曲线短，，(6)对患者影响降到最低。
附图说明
图1为本发明系统示意图(俯视角)；
图2为骨折近端和远端医用骨针放置示意图；
图3为骨折近端医用骨折和骨折远端医用骨针相对位置示意图；
图4为陀螺仪实时监测传感器悬挂示意图；
图5为系统结构图。
附图标记说明：所述本体包括骨折近端1，骨折近端骨针2，骨折远端3，主控设备(4)，1号陀螺仪实时监测传感器5，骨针6，骨折远端骨针7，2号陀螺仪实时监测传感器8，骨折处9，3号陀螺仪实时监测传感器10，放置骨折远端医用骨针的位置10，膝关节11，放置骨折远端医用骨针的位置12，骨折远端13，断裂处14，骨折近端15，放置骨折近端医用骨针的位置16，股骨头17，股骨髁18，虚拟平面19，股骨颈前倾角夹角20，股骨颈相对于虚拟平面的前倾角21，股骨头22，股骨颈23，医用骨针24，陀螺仪实时监测传感器25，安置在骨折近端的陀螺仪实时监测传感器26，主控设备本体27，无线模块28，扬声器或外置耳机29，主控芯片30，显示屏31，安置在骨折远端的陀螺仪实时监测传感器32。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种实现骨折手术中骨折近端和远端旋转角度测量的装置。包括：医用骨针、陀螺仪实时监测传感器和主控设备。其中，所述装置本体包括股骨，骨折近端，骨折远端，陀螺仪实时监测传感器，安置在膝关节处、骨折近端以及骨折远端的医用骨针。
所述主控设备包括主控设备本体27，无线模块28，扬声器或外置耳机29，主控芯片30，显示屏31。
工作原理：本领域的工作人员通常采用不影响无线信号传输的封闭式塑料或其它可消毒医用无毒材质外壳封装的陀螺仪实时监测传感器和采用性能极佳的主控设备。陀螺仪实时监测传感器上有预制挂钩。
本发明将主控设备27通过无线传输方式(如蓝牙、射频、WIFI等方式)连接骨折近端1处医用骨针2陀螺仪实时监测传感器10和骨折远端3处医用骨针7陀螺仪实时监测传感器8，以及膝关节处医用骨针6安置的陀螺仪实时监测传感器5，分别完成连接后，通过有效算法计算出医用骨针2和医用骨针7在医用骨针6的空间投影线的相对角度夹角。根据每个人不同的股骨颈前倾角夹角20作为参考依据，术前先获取健康侧骨骼的，前倾角20，作为患侧手术的重要依据。术中通过实时测量得到的数据，不断调整近端和远端骨折端相对旋转位置，使之和健侧前倾角20的角度之差趋近于0，此时便可最终固定骨折近端和远端。本发明的技术方案会综合考虑实际骨针放置相对于理论位置的补偿角度，以达到理论角度无限接近参考的股骨颈前倾角。
在实际测量过程中，为避免人为引入过多误差，每一步都应严格参考操作流程进行，且在调整患者骨折近端1或远端3时，应保持稳定和位置恒定，且调整一端时，另外一端应保持不动，以避免重复测量两根医用骨针的角度。在保持一端不动时只要测量另外一端医用骨针的旋转角度即可。如此反复调整以得到最佳相对位置。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种利用陀螺仪辅助实时远距离监测骨折旋转对位的方法和装置。其特征在于：所述本体包括骨折近端(1)，骨折近端骨针(2)，骨折远端(3)，主控设备(4)，1号陀螺仪实时监测传感器(5)，骨针(6)，骨折远端骨针(7)，2号陀螺仪实时监测传感器(8)，骨折处(9)，3号陀螺仪实时监测传感器(10)所述标准参考面处插入一根医用骨针(6)并将陀螺仪实时监测传感器(5)悬挂其上作为空间测量的标准平面，骨折的近端1号医用骨针(2)和远端2号医用骨针(7)作为对位的定位依据。
2.根据权利要求1所述的一种陀螺仪辅助实时监测骨折旋转对位的方法和装置，其特征在于：所述主控设备系统包括：主控设备本体(27)，无线模块(28)，扬声器或外置耳机(29)，主控芯片(30)，显示屏(31)。其中主控芯片(29)内置嵌入式程序可通过无线模块从骨折近端陀螺仪实时监测传感器(10)和骨折远端陀螺仪实时监测传感器(8)处实时获取数据并进行处理分析，通过算法计算后将数据通过扬声器或外置耳机(29)播报出来，通过显示屏(31)显示出来。
3.根据权利要求1所述的一种陀螺仪辅助实时监测骨折旋转对位的方法和装置。其特征在于：所述陀螺仪实时监测传感器是悬挂在医用骨折，并卡在医用骨针的橄榄结上以防止脱落，且传感器根据自身重力悬垂于地面，此时所述悬臂式陀螺仪实时监测传感器经主控芯片处理后的数据即为当前骨针在空间标准平面上对地角度。
4.根据权利要求1和2所述的一种陀螺仪辅助实时监测骨折旋转对位的方法和装置，其特征在于：所述主控设备是不接触人体骨骼，可以通过有线或无线方式控制陀螺仪传感器数据传输，可以实现系统对位和测量。
5.根据权利要求1所述的陀螺仪辅助实时监测骨折旋转对位的方法和装置，其特征在于：本发明所述的主控设备不限于任何有同类或类似功能的手持设备或台式设备，如计算机、手持设备、手机或平板电脑等。
6.根据权利要求1所述的陀螺仪辅助实时监测骨折旋转对位的方法和装置，其特征在于：本发明所述的陀螺仪传感器不限于任何有同类或类似功能的传感器，该传感器外形封闭易于手术级消毒处理，具有无线传输和有线或无线充电功能。配有无线充电基座或底座装置。
7.根据权利要求1所述的陀螺仪辅助实时监测骨折旋转对位的方法和装置，其特征在于：本发明所述的方法以及根据本发明所述方法原理所实施的装置，不限于根据所述方法原理实现的该种功能装置。且本方法所述的原理不限于应用于图示的骨骼对位，也适用于同类骨骼的手术方法和身体保护技术。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113017897A (zh) * 2021-04-06 2021-06-25 李俊岭 一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置

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