CN220423978U - 一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置，包括金属托、底壳、两个支撑板、压力传感器、两个压板、控制电路板和上壳；其中压力传感器包括对称设置的两个敏感区域，每个敏感区域设置有多个感应部位，感应部位与支撑点一一对应；每个压板的下表面均设置有多个压接点，压接点与感应部位一一对应，上壳包括软胶部分，软胶部分的内侧对称设置有两组硬塑活动部分，每组硬塑活动部分的表面均设置有多个支柱，支柱与压接点一一对应。本申请中压力传感器的两个敏感区域对称摆布，能够在全膝关节置换术中对软组织压力进行测量；压力传感器的感应范围相比现有的辅助软组织平衡的装置更大，能够覆盖更大有效测量面积，极大提高了量程。

Description

一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置。

背景技术

膝关节疾病中，膝关节的退行性变导致膝关节骨关节炎是老年患者腿脚疼痛的主要成因。随着人口老龄化日益加剧，患有膝关节骨关节炎的患者数量不断上升。

在膝关节治疗方面，全膝关节置换术是目前治疗膝关节疾病较为成功的手术方法之一，术中使用股骨假体代替股骨表面，使用胫骨假体和胫骨垫片代替胫骨表面，股骨假体和胫骨垫片之间的接触面就构成了术后的膝关节平面。全膝关节置换术可以减轻患者膝关节疼痛，大大提高患者的生活质量。但是膝关节作为人体的复杂关节，全膝关节置换手术的难度不言而喻。除准确的截骨外，正确的韧带松解及软组织平衡是手术的关键，因此手术中要特别注意胫骨平台周围软组织的松解，保证膝关节具有合适的松紧度并且内外侧压力大小尽可能相同。

正确的韧带松解及软组织平衡是全膝关节置换手术的关键。现有的辅助软组织平衡的装置，采用外壳内置应变力式传感器方式，外壳拆分为上壳、下壳，外壳为塑料材质。

现有的辅助软组织平衡的装置中，传感器置于上下壳之间，下壳置于胫骨截面上，起到支撑作用，下壳与上壳通过胶黏或者超声焊接等工艺连接，股骨髁压在装置的上壳上，压力经由上壳传导至传感器，进而输出压力值。

现有的此类辅助软组织平衡的装置主要存在以下缺陷：

(1)内部传感器能够覆盖到的面积往往较小，导致量程较小；

(2)外壳采用塑料材质，注塑过程会产生残余应力及变形，在保证测量精度前提下对外壳精度要求较高，且产品生产直通率较低；

(3)因受压时上壳塑料材质变形会分担很大比例的力，且每个外壳分担的力却不同，降低产品精度且增加生产复杂程度；

(4)测试完成后该装置不方便取出，使用较为不便。

实用新型内容

为此，本申请提供一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置，以解决现有技术存在的现有的辅助软组织平衡的装置内部传感器能够覆盖到的面积往往较小，导致量程较小以及外壳采用塑料材质，对精度要求较高的问题。

上壳为一体式，在压力作用下左右侧变形互相影响，以及外壳采用塑料材质，对精度要求较高的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置，包括：

金属托，其下表面设置有定位柱，用于在使用所述测量装置时，与胫骨植入物的钉孔卡合，防止所述测量装置在使用过程中滑动；

底壳，设置在所述金属托的上方，所述底壳上对称设置有两个固定槽；

两个支撑板，分别设置在所述两个固定槽内，每个支撑板的上表面均设置有多个支撑点；

压力传感器，包括对称设置的两个敏感区域，所述两个敏感区域分别设置在所述两个支撑板的上方且分别设置在所述两个固定槽内，所述敏感区域的形状与所述支撑板的形状一致；每个敏感区域内设置有多个感应部位，所述感应部位与所述支撑点一一对应，每个感应部位均设置在相应支撑点的上方；

两个压板，分别设置在所述两个敏感区域的上方且分别设置在所述两个固定槽内，每个压板的下表面均设置有多个压接点，所述压板的形状与所述敏感区域的形状一致，所述压接点与所述感应部位一一对应，每个压接点均设置在相应感应部位的上方；

控制电路板，设置在所述底壳上，所述控制电路板包括主控芯片和无线通信模块，所述压力传感器的数据输出端与所述主控芯片的数据输入端电性连接，所述主控芯片的数据输出端与所述无线通信模块的数据输入端电性连接，所述无线通信模块用于与外部接收装置建立无线通信连接；

上壳，与所述底壳连接，所述上壳包括软胶部分，所述软胶部分的内侧对称设置有两组硬塑活动部分，每组硬塑活动部分的表面均设置有多个支柱，所述支柱与所述压板接触，所述支柱与所述压接点一一对应，每个支柱均设置在相应压接点的上方；在所述上壳受到压力时，所述压力经由所述支柱和压接点，传递给所述压力传感器的相应感应部位。

可选地，所述底壳上设置有内凹式卡槽，所述金属托的上表面设置有凸起，所述内凹式卡槽的形状与所述凸起的形状相适配。

可选地，所述金属托上设置有卡扣，用于与把持器卡勾配合，便于在所述测量装置使用完毕之后将所述测量装置从膝关节处取出；所述底壳上设置有凹腔，所述凹腔为适配所述卡扣的避位结构。

可选地，所述支撑板和压板的材质均为不锈钢。

可选地，所述测量装置还包括电池，所述电池设置在所述控制电路板上，所述电池的电压输出端与所述主控芯片的电压输入端电性连接。

可选地，所述压力传感器为薄膜传感器，所述敏感区域的形状为菱形。

可选地，每个支撑板的上表面均设置有25个支撑点，每个敏感区域内设置有25个感应部位，每个压板的下表面均设置有25个压接点。

可选地，所述上壳还包括硬塑固定部分，所述软胶部分通过所述硬塑固定部分与所述底壳连接。

可选地，所述底壳的上表面设置有多个连接柱，所述控制电路板上设置有多个孔洞，所述孔洞与所述连接柱一一对应，所述控制电路板通过螺丝固定在所述多个连接柱上。

可选地，所述压力传感器的数据输出端通过接插件与所述主控芯片的数据输入端电性连接。

相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

1、本申请提供了一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置的新的硬件架构，该测量装置由金属托、底壳、两个支撑板、压力传感器、两个压板、控制电路板和上壳组成；其中压力传感器包括对称设置的两个敏感区域，每个敏感区域设置有多个感应部位，感应部位与支撑点一一对应；每个压板的下表面均设置有多个压接点，压接点与感应部位一一对应；上壳包括软胶部分，软胶部分的内侧对称设置有两组硬塑活动部分，每组硬塑活动部分的表面均设置有多个支柱，支柱与所述压接点一一对应；上壳受到压力时，压力经由支柱和压接点，能够传递给所压力传感器的相应感应部位；

本申请中压力传感器的两个敏感区域对称摆布，每个敏感区域均包括多个感应部位，能够在全膝关节置换术中对软组织压力进行测量；压力传感器的感应范围相比现有的辅助软组织平衡的装置更大，能够覆盖更大有效测量面积，极大提高了量程，避免了因超量程而导致的传感器失效，进而能够提升对膝关节压力测量的准确性；

上壳由软胶及硬塑组成，软胶为超弹体，受到压力时软胶部分变形可降低压力在外壳上的损耗，使得能够提高测量精度，降低结构件的精度要求，提高生产效率及直通率；同时，由于上壳的硬塑活动部分分为左右两侧，避免了在压力作用下左右两侧相互影响。

2、本申请的金属托的下表面设置有定位柱，能够在使用该测量装置时，与胫骨植入物的钉孔卡合，防止本申请在使用过程中滑动造成测量误差。

3、本申请的金属托上还预留有卡扣，作为把持器接口，便于测试后装置从膝关节处取出，使用较为方便。

4、本申请的压力传感器的左右两侧的敏感区域各设置25个感应部位，极大提高测量量程，为实时监测压力点变化轨迹、实现应力点位置的确定奠定了基础。

附图说明

为了更直观地说明现有技术以及本申请，下面给出几个示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为本申请实施例提供的一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置的整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置的爆炸示意图；

图3为本申请实施例提供的一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置的另一个角度的爆炸示意图；

图4为本申请实施例提供的一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置的电路结构框图；

图5为本申请实施例提供的一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置的部分结构的装配示意图；

图6为本申请实施例提供的一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置的另一个部分结构的装配示意图；

图7为本申请实施例提供的一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置的正面剖视图；

图8为本申请实施例提供的一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置的右视剖视图。

附图标记说明：

1、金属托；11、定位柱；12、凸起；13、卡扣；

2、底壳；21、固定槽；22、内凹式卡槽；23、凹腔；24、连接柱；

3、支撑板；31、支撑点；

4、压力传感器；41、敏感区域；

5、压板；51、压接点；

6、控制电路板；61、主控芯片；62、无线通信模块；63、孔洞；

7、上壳；71、软胶部分；72、硬塑活动部分；721、支柱；73、硬塑固定部分；

8、电池。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

在本申请实施例中，提供了一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置，参见图1的整体结构示意图、图2和图3的爆炸示意图、图4的电路结构示意图，该装置包括：

金属托1，其形状整体为平面，其下表面对称设置有两个定位柱11，用于在使用该测量装置时，与胫骨植入物的钉孔卡合，防止该测量装置在使用过程中滑动；

底壳2，设置在金属托1的上方，底壳2上对称设置有两个固定槽21；

两个支撑板3，分别固定设置在两个固定槽21内，每个支撑板3的上表面均设置有多个支撑点31；

压力传感器4，包括对称设置的两个敏感区域41，两个敏感区域41分别设置在两个支撑板3的上方且分别设置在两个固定槽21内，敏感区域41的形状与支撑板3一致，换句话说两个支撑板3依照压力传感器4的外形左右侧对称布置；敏感区域41的形状可以为菱形，两个敏感区域41左右对称分布，每个敏感区域41内设置有多个感应部位，感应部位与支撑板3上的支撑点31一一对应，每个感应部位均设置在相应支撑点31的上方；

两个压板5，分别固定设置在两个敏感区域41的上方且分别设置在两个固定槽21内，依照压力传感器4的外形左右侧对称布置，每个压板5的下表面均设置有多个压接点51，压板5的形状与敏感区域41的形状一致，都可以为菱形，压接点51与感应部位一一对应，每个压接点51均设置在相应感应部位的上方；

控制电路板6，设置在底壳2上，控制电路板6包括主控芯片61和无线通信模块62，压力传感器4的数据输出端与主控芯片61的数据输入端电性连接，主控芯片61的数据输出端与无线通信模块62的数据输入端电性连接，无线通信模块62用于与外部接收装置建立无线通信连接；外部接收装置可以是各种终端设备，包括但不限于是各种智能手机、笔记本电脑和计算机；压力传感器4用于测量胫骨截骨面与该测量装置接触时，股骨髁压在该装置上所产生的的压力并发送给主控芯片61；

上壳7，与底壳2连接，上壳7包括软胶部分71，软胶部分71的表面形状与胫骨截骨面相适配，软胶部分71的内侧对称设置有两组硬塑活动部分72，硬塑活动部分72同样是依照压力传感器4的外形左右侧对称布置，每组硬塑活动部分72的表面(也就是与压板5的贴合侧)均设置有多个支柱721，支柱721与下方相应压板5接触，支柱721与压板5的压接点51一一对应，每个支柱721均设置在相应压接点51的上方，用于传导压力；同时，由于压接点51和压力传感器4的感应部位对应接触，在上壳7受到压力时，压力经由支柱721和压接点51，能够传递给压力传感器4的相应感应部位。

进一步地，底壳2上设置有内凹式卡槽22，相应地，金属托1的上表面设置有凸起12，内凹式卡槽22的形状与凸起12的形状相适配，内凹式卡槽22用于与金属托1上的凸起12配合限位

进一步地，金属托1上设置有卡扣13，用于与把持器卡勾配合，便于在g该测量装置使用完毕之后将该测量装置从膝关节处取出；相应地，底壳2上设置有凹腔23，凹腔23为适配卡扣13所做的避位结构。

进一步地，支撑板3和压板5的材质均为不锈钢，视为刚性体，用于规律性地传导力。

进一步地，该测量装置还包括电池8，电池8设置在控制电路板6上，电池8的电压输出端与主控芯片61的电压输入端电性连接。电池8可以是纽扣电池，用于为该测量装置的各模块提供所需的工作电压，

进一步地，压力传感器4为薄膜传感器，两个敏感区域41通过FPC软排线连接，并预留有接插件端口，压力传感器4的数据输出端通过接插件与主控芯片61的数据输入端电性连接。

进一步地，每个支撑板3的上表面均设置有25个支撑点31，每个敏感区域41内设置有25个感应部位，每个压板5的下表面均设置有25个压接点51。

进一步地，上壳7还包括硬塑固定部分73，软胶部分71通过硬塑固定部分73与底壳2连接。同时软胶部分71用于连接上壳硬塑活动部分72和上壳硬塑固定部分73。换句话说，上壳7由上壳软胶部分71、上壳硬塑活动部分72和上壳硬塑固定部分73组成，三者通过双色注塑工艺制作，实现软硬结合效果。使用时压力作用于软胶部分71和硬塑活动部分72，硬塑活动部分72进而通过支柱721将压力传递到压板5和压力传感器4上。

通过软胶部分71的变形实现压力的传导，因软胶为超弹体，控制其硬度能够最大可能地减小压力在上壳7上的损失量，降低了测量精度对外壳精度的依赖程度，提高了测量精度以及生产直通率。同时，由于上壳硬塑活动部分72分为左右两侧，避免了在压力作用下左右两侧相互影响，也就是实现了左右侧压力互不影响的效果。

进一步地，底壳2的上表面设置有多个连接柱24，相应地，控制电路板6上设置有多个孔洞63，孔洞63与连接柱24一一对应，借助于孔洞63，控制电路板6通过螺丝固定在底壳2的连接柱24上。

进一步地，无线通信模块62可以但不限于为蓝牙模块或433m无线模块。控制电路板6的主控芯片61用于接收压力传感器4的信号，并将数据打包，借助无线通信模块62，通过无线的方式(蓝牙、433MHz等无线通信方式)发送到外部接收装置。

为了能更直观地展示本申请的内部构造，本申请的去掉上壳7后装配起来的一个示意图如图5所示，本申请另一部分装配结构示意图如图6所示。本申请的一个正面剖视图如图7所示，本申请的一个右视剖视图如图8所示。

本申请的使用方法为：在人工膝关节置换截骨完成后，将该测量装置放置在患者的膝关节股骨假体和胫骨假体之间；接着活动患者膝关节作屈伸运动，此时压力传感器4在检测到压力后会生成压力信号并发送给主控芯片61，主控芯片61会将数据打包，通过无线的方式发送到外部接收装置。从而医生通过外部接收装置能够了解到患者的膝关节压力信息；然后取下膝关节压力测量装置，上述膝关节压力信息为该患者后续手术提供有力依据，指导医生完成精确化的膝关节软组织松解，实现个体化手术治疗。

本申请实施例提供了一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置的新的硬件架构，该测量装置由金属托、底壳、两个支撑板、压力传感器、两个压板、控制电路板和上壳组成；其中压力传感器包括对称设置的两个敏感区域，每个敏感区域设置有多个感应部位，感应部位与支撑点一一对应；每个压板的下表面均设置有多个压接点，压接点与感应部位一一对应；上壳包括软胶部分，软胶部分的内侧对称设置有两组硬塑活动部分，每组硬塑活动部分的表面均设置有多个支柱，支柱与压接点一一对应；上壳受到压力时，压力经由支柱和压接点，能够传递给所压力传感器的相应感应部位。

本申请中压力传感器的两个敏感区域对称摆布，每个敏感区域均包括多个感应部位，能够在全膝关节置换术中对软组织压力进行测量；压力传感器的感应范围相比现有的辅助软组织平衡的装置更大，能够覆盖更大有效测量面积，极大提高了量程，避免了因超量程而导致的传感器失效，进而能够提升对膝关节压力测量的准确性。

上壳由软胶及硬塑组成，软胶为超弹体，受到压力时软胶部分变形可降低压力在外壳上的损耗，使得能够提高测量精度，降低结构件的精度要求，提高生产效率及直通率；同时，由于上壳的硬塑活动部分分为左右两侧，避免了在压力作用下左右两侧相互影响。

该测量装置的金属托的下表面设置有定位柱，能够在使用该测量装置时，与胫骨植入物的钉孔卡合，防止该测量装置在使用过程中滑动造成测量误差。

该测量装置的金属托上预留有卡扣，作为把持器接口，便于测试后装置从膝关节处取出，使用较为方便。

该测量装置的压力传感器的左右两侧的敏感区域各设置25个感应部位，极大提高测量量程，为实时监测压力点变化轨迹、实现应力点位置的确定奠定了基础。

本申请能够明显减小装置厚度，增加集成其他模块的可能性；本申请依照股骨髁在胫骨上的滑动范围，特殊设计压力区域位置及外形，增大测量准确性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种全膝关节置换手术中软组织压力测量装置，其特征在于，包括：

金属托，其下表面设置有定位柱，用于在使用所述测量装置时，与胫骨植入物的钉孔卡合，防止所述测量装置在使用过程中滑动；

底壳，设置在所述金属托的上方，所述底壳上对称设置有两个固定槽；

两个支撑板，分别设置在所述两个固定槽内，每个支撑板的上表面均设置有多个支撑点；

压力传感器，包括对称设置的两个敏感区域，所述两个敏感区域分别设置在所述两个支撑板的上方且分别设置在所述两个固定槽内，所述敏感区域的形状与所述支撑板的形状一致；每个敏感区域内设置有多个感应部位，所述感应部位与所述支撑点一一对应，每个感应部位均设置在相应支撑点的上方；

两个压板，分别设置在所述两个敏感区域的上方且分别设置在所述两个固定槽内，每个压板的下表面均设置有多个压接点，所述压板的形状与所述敏感区域的形状一致，所述压接点与所述感应部位一一对应，每个压接点均设置在相应感应部位的上方；

控制电路板，设置在所述底壳上，所述控制电路板包括主控芯片和无线通信模块，所述压力传感器的数据输出端与所述主控芯片的数据输入端电性连接，所述主控芯片的数据输出端与所述无线通信模块的数据输入端电性连接，所述无线通信模块用于与外部接收装置建立无线通信连接；

上壳，与所述底壳连接，所述上壳包括软胶部分，所述软胶部分的内侧对称设置有两组硬塑活动部分，每组硬塑活动部分的表面均设置有多个支柱，所述支柱与所述压板接触，所述支柱与所述压接点一一对应，每个支柱均设置在相应压接点的上方；在所述上壳受到压力时，所述压力经由所述支柱和压接点，传递给所述压力传感器的相应感应部位；

所述压力传感器为薄膜传感器，所述敏感区域的形状为菱形；每个支撑板的上表面均设置有25个支撑点，每个敏感区域内设置有25个感应部位，每个压板的下表面均设置有25个压接点。

2.根据权利要求1所述的全膝关节置换手术中软组织压力测量装置，其特征在于，所述底壳上设置有内凹式卡槽，所述金属托的上表面设置有凸起，所述内凹式卡槽的形状与所述凸起的形状相适配。

3.根据权利要求1所述的全膝关节置换手术中软组织压力测量装置，其特征在于，所述金属托上设置有卡扣，用于与把持器卡勾配合，便于在所述测量装置使用完毕之后将所述测量装置从膝关节处取出；所述底壳上设置有凹腔，所述凹腔为适配所述卡扣的避位结构。

4.根据权利要求1所述的全膝关节置换手术中软组织压力测量装置，其特征在于，所述支撑板和压板的材质均为不锈钢。

5.根据权利要求1所述的全膝关节置换手术中软组织压力测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括电池，所述电池设置在所述控制电路板上，所述电池的电压输出端与所述主控芯片的电压输入端电性连接。

6.根据权利要求1所述的全膝关节置换手术中软组织压力测量装置，其特征在于，所述上壳还包括硬塑固定部分，所述软胶部分通过所述硬塑固定部分与所述底壳连接。

7.根据权利要求1所述的全膝关节置换手术中软组织压力测量装置，其特征在于，所述底壳的上表面设置有多个连接柱，所述控制电路板上设置有多个孔洞，所述孔洞与所述连接柱一一对应，所述控制电路板通过螺丝固定在所述多个连接柱上。

8.根据权利要求1所述的全膝关节置换手术中软组织压力测量装置，其特征在于，所述压力传感器的数据输出端通过接插件与所述主控芯片的数据输入端电性连接。