CN112880609B - 测量人体及标本移植物长度变化的检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量人体及标本移植物长度变化的检测装置及方法,其中装置包括固定支架、直线位移传感器和非弹性绳,直线位移传感器固定在固定支架上;固定支架包括基板、传感器固定座和非弹性绳限位组件;非弹性绳的近端通过非弹性绳限位组件限位后,自直线位移传感器伸长方向靠近直线位移传感器,并固定在直线位移传感器上;定位钉定位在人体或标本的关节表面,与非弹性绳的远端连接。本发明提供的检测装置结构简单、体积小巧,方便携带和转移,适用于各种手术和实验环境,应用范围广泛。

Description

测量人体及标本移植物长度变化的检测装置及方法
技术领域
本发明涉及辅助医疗手术技术及科研研发领域,尤其涉及一种精确测量人体及标本移植物长度变化的便携式检测装置及方法。
背景技术
采用移植物重建损伤的韧带和肌腱是骨科运动医学领域的主要手术技术,韧带和肌腱的长度变化直接影响其对关节的稳定作用。
在术中以及标本生物力学实验过程中,需要根据移植物在整个关节屈曲活动范围内的移植物长度变化,选择最终定位点和移植物固定角度,这有利于发挥移植物最佳的固定作用,提高手术疗效,即检测移植物在整个关节屈曲活动范围内的移植物长度具有重要意义。
目前临床和标本实验中仅有简单的测量和估计方法,十分粗糙,可重复性较低。在临床上和生物力学实验中,没有一种操作简单、便携的装置去检测移植物植入体内或者标本后长度变化。
综上,提供一种测量结果精确、可重复、操作简单的人体及标本移植物长度变化的检测方法,是一个重要研究方向。
发明内容
为实现上述技术目的,本发明提供以下技术手段。
本发明的第一方面是提供一种测量人体及标本移植物长度变化的检测装置,包括固定支架、直线位移传感器和非弹性绳,所述直线位移传感器固定在所述固定支架上;所述固定支架包括基板、传感器固定座和非弹性绳限位组件;所述非弹性绳的近端通过所述非弹性绳限位组件限位后,自所述直线位移传感器伸长方向靠近所述直线位移传感器,并固定在所述直线位移传感器上;所述定位钉定位在所述人体或标本的关节表面,与所述非弹性绳的远端连接。
优选地,所述非弹性绳限位组件包括横向滑轨和纵向滑轨,所述横向滑轨和纵向滑轨上分别可滑动固定位置调节滑轮和改向滑轮。
优选地,所述基板靠近所述纵向滑轨一侧且平行于所述纵向滑轨的边缘,沿垂直于基板的方向延伸形成一侧壁,所述侧壁上设有一限位孔,所述非弹性绳的近端穿过所述限位孔后,在所述非弹性绳限位组件上限位。
优选地,还包括多个定位钉,所述定位钉包括带小孔羊角钉、细克氏针和微小钢钉中的一种或几种。
第二方面,本发明提供一种测量人体及标本移植物长度变化的方法,采用上述装置,具体包括以下步骤:
步骤S1、将所述装置固定在一固定组件上;
步骤S2、在病人或标本的待测量关节上,确定移植物重建的隧道的定位点,用第一定位钉于靠近所述直线位移传感器一侧的隧道口定位,使用第二定位钉在远离所述直线位移传感器一侧的隧道口定位;
步骤S3、所述非弹性绳的远端与所述第一定位钉连接,所述非弹性绳的近端穿过所述第二定位钉,绕在所述非弹性绳限位组件上后,与所述直线位移传感器的连接;
步骤S4、调节所述位置调节滑轮和所述改向滑轮,使得所述非弹性绳近端的移动方向与所述直线位移传感器伸长方向的移动方向一致;
步骤S5、自初始角度起将所述关节屈曲至测试角度,记录此时所述直线位移传感器的示数,重复多次,所述测试角度逐次增加,直至最大允许角度,分析数据确定合适的固定屈曲角度和移植物长度。
优选地,步骤S2中,对于有弯曲路径的移植物,除在最远离所述直线位移传感器的隧道口,其他隧道口用第一定位钉定位。
优选地,步骤S3中,所述非弹性绳的近端穿过所述第二定位钉,穿过所述限位孔,绕在所述改向滑轮上后,绕在所述位置调节滑轮上,与所述直线位移传感器的连接。
优选地,步骤S4中,调节所述位置调节滑轮相对于所述横向滑轨移动,直至所述非弹性绳近端的移动方向与所述直线位移传感器伸长方向一致;调节所述改向滑轮相对于所述纵向滑轨移动,直至所述限位孔内的所述非弹性绳不与孔壁接触。
优选地,所述第一定位钉为小孔羊角钉,所述第二定位钉为细克氏针或微小钢钉。
优选地,所述小孔羊角钉的顶端设有小孔,所述小孔贴近骨表面,所述非弹性线穿过所述小孔。
与现有技术相比,本发明具有以下技术效果:
(1)本发明提供的检测装置结构简单、体积小巧,方便携带和转移;
(2)本发明根据移植物自身性质,以非弹性线的位移变化来模拟移植物的长度变化,与直线位移传感器结合,精确的测量关节屈曲过程中移植物的长度变化,在整个关节的屈曲活动范围内评估移植物植入体内以后的可能出现的长度变化模式,进而确定韧带重建的最佳隧道位置和固定角度;
(3)本发明适用于各种手术和实验环境,应用范围广泛。
附图说明
图1为本发明中一种测量人体及标本移植物长度变化的检测装置的结构示意图;
图2为定位钉示意图;
图中标记表示说明:
固定支架1、基板11、限位孔111、传感器固定座12和非弹性绳限位组件13、横向滑轨131、纵向滑轨132、位置调节滑轮133、改向滑轮134、
直线位移传感器2、非弹性绳3、定位钉4。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍,以使更好的理解本发明,但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1
请参见图1所示,本实施例提供了一种测量人体及标本移植物长度变化的检测装置,包括固定支架1、直线位移传感器2和非弹性绳3。
具体的,固定支架1包括基板11、传感器固定座12和非弹性绳限位组件13,直线位移传感器2通过传感器固定座12固定在固定支架1上;非弹性绳3的近端通过非弹性绳限位组件13限位后,自直线位移传感器2伸长方向靠近直线位移传感器2,并固定在直线位移传感器2上。
其中,固定支架1的具体形状可以根据实际应用需要进行定制,本实施例中,基板11、传感器固定座12、横向滑轨131和纵向滑轨132一体成型,由于在具体应用中需要将本装置进行固定在一固定组件(例如:病床、常用的支架固定装置等)上,因此基板11还可以设置相应的固定结构与之相配合。
具体的,非弹性绳限位组件13包括横向滑轨131和纵向滑轨132,横向滑轨132和纵向滑轨132上分别可滑动固定位置调节滑轮133和改向滑轮134,非弹性绳3的近端穿过限位孔111,绕在改向滑轮134上后,绕在位置调节滑轮133上,与直线位移传感器2的连接,调节位置调节滑轮133相对于横向滑轨131移动,直至非弹性绳3近端的移动方向与直线位移传感器2伸长方向一致;调节改向滑轮134相对于纵向滑轨132移动,直至限位孔111内的非弹性绳3不与孔壁接触。直线位移传感器2伸长变化与非弹性绳3的移动相同,进而非弹性绳3在体表或者隧道内的移动可以代替移植物的移动,可直接用直线位移传感器2读出。
具体的,直线位传感器2包括:直线位传感器主体和位移变化显示设备。非弹性绳3为在拉伸状态下长度变化极小的非弹性绳3,其本身的拉伸可以忽略不计。
具体的,还包括多个定位钉4,定位钉4定位在人体或标本的关节表面;定位钉4包括带小孔羊角钉、细克氏针和微小钢钉中的一种或几种。
一种优选地实施方式中,定位钉4包括带小孔羊角钉、细克氏针和微小钢钉中的一种或几种。进一步地,除在最远离直线位移传感器2的隧道口标记有细克氏针或微小钢钉,其他隧道口用小孔羊角钉。
一种优选地实施方式中,基板11靠近纵向滑轨132一侧且平行于纵向滑轨132的边缘,沿垂直于基板11的方向延伸出一侧壁,侧壁上设有一限位孔111,非弹性绳的近端穿过限位孔111后,在非弹性绳限位组件上限位。
实施例2
本实施采用实施例1中的检测装置,提供一种测量人体及标本移植物长度变化的方法,以标本为例,具体包括以下步骤:
步骤S1、将实施例1中的装置固定在一常用的支架固定装置上;
步骤S2、在标本的待测量关节上,确定移植物重建的隧道的可能的定位点(根据需求选取),用带小孔羊角钉于靠近直线位移传感器2一侧的隧道口定位,使用细克氏针在远离直线位移传感器2一侧的隧道口定位;
步骤S3、如图2中,非弹性绳3的远端与细克氏针连接,非弹性绳3的近端穿过带小孔羊角钉的小孔,穿过限位孔111,绕在改向滑轮134上后,绕在位置调节滑轮133上,与直线位移传感器2的连接,非弹性绳3可以在改向滑轮134和位置调节滑轮133上自由滑动;
步骤S4、调节位置调节滑轮133相对于横向滑轨131移动,直至非弹性绳3近端的移动方向与直线位移传感器2伸长方向一致,调节改向滑轮134相对于纵向滑轨132移动,直至限位孔111内的非弹性绳3不与孔壁接触;
步骤S5、自初始角度起将关节屈曲至测试角度,记录此时直线位移传感器的示数,重复多次,测试角度逐次增加,直至最大允许角度,分析数据确定合适的固定屈曲角度和移植物长度:
步骤S50、将非弹性绳3准确连接于直线位移传感器2上后,将所需测量关节全活动度屈曲或者伸展,观察非弹性绳3在各处是否有卡顿,移动范围是否超过直线位移传感器2量程,若在量程内且非弹性绳3保持通畅滑动,则进行正式测量:
步骤S51、将关节屈曲至初始位置,记录下此时直线位移传感器读数,记录为初始位移值X0;
步骤S52、将关节屈曲至一定角度(根据手术者或者实验者需求而定),记录下此时直线位移传感器读数X1;
步骤S53、多次重复步骤S52,直至关节活动至最大允许角度,记录下此时直线位移传感器读数X2、X3、X4……
步骤S54、将Xn依次减去X0,得到X1-X0,X2-X0,X3-X0…等数值,进而得出在不同屈曲角度下移植物相对于初始位置的长度变化量,同时可将变化量作图,进而分析趋势,确定移植物的长度变化模式,指导临床和生物力学实验中的移植物固定角度。
实施例3
本实施中提供了实施例2中数据的具体应用方法:
本实施例中移植物的缩短量为-2mm,伸长量为2mm,以关节完全不屈曲为0°,在确定一可能的移植物重建的隧道的的定位点后,根据实施例2方法得到下表,其中本实施例中,初始位置的屈曲角度为0°(可根据需要进行设定):
表1移植物相对于初始位置的长度变化量
Figure BDA0002896439070000061
根据上表可知,移植物固定角度小于30°移植物长度为3mm时,在大于60°时,移植物的最大伸长量2mm将不能满足实际伸长需求。移植物固定角度等于60°移植物长度为4mm时,在大于60°时,移植物的最大伸长量2mm将满足实际最大伸长需求,在小于60°时,移植物的最大缩短量2mm将满足实际最大缩短需求,即60°为合适的移植物固定角度。
本发明将移植物长度变化通过非弹性绳的位移代替,进而使用直线传感器测出移植物长度变化,相比于目前临床上以及生物力学实验中测量移植物的方法来说,该装置可以为移植物长度变化测量提供一种新的、有效的、便捷的,易实现的解决方案,此外该装置小巧且便于携带,可适用于各种手术和实验环境。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但其只是作为范例,本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言,任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此,在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改,都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种测量人体及标本移植物长度变化的检测装置,其特征在于,包括固定支架(1)、直线位移传感器(2)、非弹性绳(3)和多个定位钉(4),所述直线位移传感器(2)固定在所述固定支架(1)上;所述固定支架(1)包括基板(11)、传感器固定座(12)和非弹性绳限位组件(13);所述非弹性绳(3)的近端通过所述非弹性绳限位组件(13)限位后,自所述直线位移传感器(2)伸长方向靠近所述直线位移传感器(2),并固定在所述直线位移传感器(2)上;所述定位钉(4)定位在所述人体或标本的关节表面,与所述非弹性绳(3)的远端连接;
所述非弹性绳限位组件(13)包括横向滑轨(131)和纵向滑轨(132),所述横向滑轨(131)和纵向滑轨(132)上分别可滑动固定位置调节滑轮(133)和改向滑轮(134);
所述多个定位钉(4)包括在最远离直线位移传感器(2)的隧道口标记的细克氏针或微小钢钉和其他隧道口的小孔羊角钉;
所述基板(11)、传感器固定座(12)、横向滑轨(131)和纵向滑轨(132)一体成型;
所述基板(11)靠近所述纵向滑轨(132)一侧且平行于所述纵向滑轨(132)的边缘,沿垂直于所述基板(11)的方向延伸出一侧壁,所述侧壁上设有一限位孔(111),所述非弹性绳的近端穿过所述限位孔(111)后,在所述非弹性绳限位组件上限位。
2.一种测量人体及标本移植物长度变化的方法,采用如权利要求1所述的检测装置,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤S1、将所述装置固定在一固定组件上;
步骤S2、在病人或标本的待测量关节上,确定移植物重建的隧道的定位点,用第一定位钉于靠近所述直线位移传感器(2)一侧的隧道口定位,使用第二定位钉在远离所述直线位移传感器(2)一侧的隧道口定位;
步骤S3、所述非弹性绳(3)的远端与所述第一定位钉连接,所述非弹性绳(3)的近端穿过所述第二定位钉,绕在所述非弹性绳限位组件(13)上后,与所述直线位移传感器(2)的连接;
步骤S4、调节所述位置调节滑轮(133)和所述改向滑轮(134),使得所述非弹性绳(3)近端的移动方向与所述直线位移传感器2伸长方向的移动方向一致;
步骤S5、自初始角度起,记录此时所述直线位移传感器的示数,改变屈曲角度后,记录数据,重复多次,直至最大允许角度,分析数据确定合适的固定屈曲角度和移植物长度。
3.根据权利要求2中所述的测量人体及标本移植物长度变化的方法,其特征在于,步骤S2中,对于有弯曲路径的移植物,除在最远离所述直线位移传感器(2)的隧道口,其他隧道口用第一定位钉定位。
4.根据权利要求2中所述的测量人体及标本移植物长度变化的方法,其特征在于,步骤S3中,所述非弹性绳(3)的近端穿过所述第二定位钉,穿过所述限位孔(111),绕在所述改向滑轮(134)上后,绕在所述位置调节滑轮(133)上,与所述直线位移传感器(2)的连接。
5.根据权利要求2中所述的测量人体及标本移植物长度变化的方法,其特征在于,步骤S4中,调节所述位置调节滑轮(133)相对于所述横向滑轨(131)移动,直至所述非弹性绳(3)近端的移动方向与所述直线位移传感器(2)伸长方向一致;调节所述改向滑轮(134)相对于所述纵向滑轨(132)移动,直至所述限位孔(111)内的所述非弹性绳(3)不与孔壁接触。
6.根据权利要求2中所述的测量人体及标本移植物长度变化的方法,其特征在于,所述第一定位钉为小孔羊角钉,所述第二定位钉为细克氏针或微小钢钉。
7.根据权利要求6中所述的测量人体及标本移植物长度变化的方法,其特征在于,所述小孔羊角钉的顶端设有小孔,所述小孔贴近骨表面,所述非弹性绳穿过所述小孔。
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