[发明专利]基于六轴并联骨外固定装置的骨载荷检测方法

说明书

本发明公开了基于六轴并联骨外固定装置的骨折康复评价方法，主要分为以下步骤：向现有六轴并联骨外固定装置的各个支链添加传感器，并使用经改装的装置复位和固定骨折；使用标记物，通过医学CT扫描识别骨折骨块与骨外固定装置的空间位置和姿态；依据临床通用的康复阶段划分方法，将康复过程划分为第一时期和第二时期：患者处于第一时期时，测量并分析骨折部位的力学状况，视情况微调骨外固定装置并指导患者康复训练；患者处于第二时期时，计算骨折康复的量化指标，选择合适的时机拆除骨外固定装置。本方法适用于各类市售的六轴并联骨外固定装置，具有经济性和便捷性；本方法使用能量分析的方法进行骨折康复的量化评价，可靠性好。

技术领域

本发明涉及骨科外固定技术领域，特别是涉及一种改装现有六轴并联骨外固定装置，长期检测骨承担载荷状况的方法。

背景技术

骨科外固定技术是使用六轴并联骨外固定装置固定骨折断端，并为骨折愈合提供合适力学环境的骨外科治疗手段。专利US6030386、US8439914和专利WO2011163406提出了一类六轴并联骨外固定装置，这类装置由六条拓扑结构完全相同的支链和两个固定环组成。医生使用金属骨针将两个固定环分别与患者骨折两端的骨块固定连接；六条支链通过两端的铰链与两个固定环相连接。按规律调节六条支链的长度，可生成两个固定环的六自由度相对运动，精确地矫正骨折的空间畸形、实现骨折复位；骨折复位后，保持支链的长度，六轴并联骨外固定装置维持骨折断端的相对稳定。这类六轴并联骨外固定装置兼具复位和固定骨折断端的功能，具有广阔的应用前景。

骨折康复的过程中，患者携带六轴并联骨外固定装置进行康复训练活动，刺激骨折断面附近的骨痂愈伤组织生长、促进骨折愈合，并防止肢体关节的僵化。骨折完全康复后，需要及时地拆除六轴并联骨外固定装置，避免肢体功能受损、减少患者的身体和心理负担。如何有效评价骨折康复状况是确定六轴并联骨外固定装置合理拆除时机的关键。现有的骨折康复状况评价方法主要分为定性评判(例如，活动观察法、X射线影像观察法和超声波影像观察法等)和定量评价(例如，骨载荷测量法和骨痂刚度估算法)两类。定量评价方法具有更准确的判断效果，但往往需要骨外固定装置替换为专用设备。例如，专利US5873843和US5437668提出了一类使用骨骼承担的载荷评价康复状况的方法，主要包括：将原始固定骨折的外固定装置沿骨骼轴线方向的支柱拆除，替换为一根或多根柱状的力检测装置，形成与骨骼并联分担肢体轴向载荷的状态；测量患者肢体承担的总载荷，减去力传感装置反馈的器械承担载荷，计算骨骼承担的载荷；以骨骼承担载荷和肢体承担总载荷的比例为指标，反映骨骼的承载能力，评价康复效果。专利US5697165、EP1217960和US20130041288提出了一类基于骨痂刚度评价骨折康复状况的方法，主要包括：将原始固定骨折的外固定装置沿骨骼轴线方向的支柱拆除，在患肢贴近骨折部位的一侧，安装一根可检测平面/空间形变量的装置；向患肢施加一定量的载荷，测量骨折断端的相对形变量；借助载荷-形变关系计算骨痂组织的刚度，并以此为指标评价骨折康复的效果。这些骨折康复状况的定量评价方法主要存在如下问题：(1)需要拆除原有六轴并联骨外固定装置并安装专用检测设备，经济性和便捷性不高，且拆除支架时，可能会造成二次骨折；(2)基于骨载荷测量的评价方法采用较为粗糙的轴向加载模型和平均力计算方法，测量结果的精确性有待提高；(3)基于骨痂刚度估算的评价方法灵敏度不高，需要向骨折部位施加较大的载荷以检测出变形量进而估算骨痂刚度，而过大的载荷不利于骨折的康复，严重者会造成二次骨折。上述问题使骨折康复状况的定量评价方法难以应用于临床。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种基于现有六轴并联骨外固定装置，在不造成二次创伤的前提下，长期准确地检测骨载荷的方法。

本发明的基于六轴并联骨外固定装置的骨载荷检测方法,包括以下步骤：

步骤一、改装六轴并联骨外固定装置：