[发明专利]膝关节软组织压力测量装置、测量系统和测量方法

说明书

本发明提供了一种用于人体膝关节置换手术的膝关节软组织压力测量装置、测量系统和测量方法，能够在膝关节置换手术过程中解决膝关节内外侧压力的平衡问题，以及为股骨部位截骨多少和假体植入大小提供参考。其结构简单，成本低廉，通配性强；测量精度和灵敏度高，操作简单，显示信息丰富，可以极大地方便医生的手术操作以及节省手术时间，从而提高临床手术效率，显著地减少患者的出血量以及手术对其造成的伤害。

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及一种用于人体膝关节置换手术的膝关节软组织压力测量装置、测量系统和测量方法。

背景技术

随着人口日益老龄化，患有膝关节骨性关节炎的患者数量呈上涨趋势，医院每年进行的人工关节置换手术也越来越多。人工膝关节置换手术为患者解决了膝关节老化或者坏死及功能丧失等问题，解除了病人的痛苦，大大提高了患者的生活质量。

申请人在其中国发明专利申请CN105919607A中公开了一种人体膝关节软组织压力及其轨迹测量系统，其外壳受力面采用内凹弧面，压力传感器采用薄膜传感器，其形状结构复杂、功耗高、精度低，因此临床效果欠佳，难以广泛应用。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种用于人体膝关节置换手术的膝关节软组织压力测量装置、测量系统和测量方法，能够在膝关节置换手术过程中解决膝关节内外侧压力的平衡问题，以及为股骨部位截骨多少和假体植入大小提供参考。其结构简单，成本低廉，通配性强；测量精度和灵敏度高，操作简单，显示信息丰富，可以极大地方便医生的手术操作以及节省手术时间，从而提高临床手术效率，显著地减少患者的出血量以及手术对其造成的伤害。

为达到上述目的，一方面，本发明提供了一种用于人体膝关节置换手术的膝关节软组织压力测量装置，包括外壳、电路板和电阻式应变计；其中，

外壳用于容纳电路板和电阻式应变计，外壳上具有受力面，所述受力面为平面；

电路板包括电源、微处理器、模数转换器(ADC)和无线通讯模块；

电阻式应变计与电路板电连接，其位于受力面的下方。电阻式应变计是一种压力传感器，压力传感器是能够感受压力信号，并按照一定规律将压力信号转换成可用的输出电信号的器件。当电阻式应变计受到压力时，将输出电信号传输给电路板上的微处理器和/或模数转换器进行处理。

进一步地，外壳包括第一外壳和第二外壳，受力面位于第一外壳的上表面。

进一步地，受力面还包括左受力面和右受力面，左受力面和右受力面分别具有三个受力柱，受力柱位于悬臂梁的一端，当受力柱受到压力时，悬臂梁发生形变，从而将压力传导至位于受力柱下方的电阻式应变计上。

进一步地，电阻式应变计的形变角度范围为±3.6°，灵敏度为2.0～2.2。

进一步地，左受力面或右受力面上的三个受力柱所形成的三角形为钝角三角形，该钝角三角形的三个角中的最大角为α，且90°α110°，优选为95°α105°，更优选为100°；三个角中的最小角为γ，且15°γ35°，优选为20°γ30°，更优选为25°；相应地，三个角中的另一个角为β，且45°β65°，优选为50°β60°，更优选为55°。最大角α所对的边大致沿外壳的对称轴方向延伸。具体地，最大角α所对的边与外壳的对称轴的夹角在0～5°之间。

进一步地，悬臂梁的长度为0.5～2cm，悬臂梁沿其长度方向的纵剖面为梯形，其在靠近受力柱的一端较细，以便于悬臂梁在受到压力时发生形变；而在远离受力柱的一端较粗，以保证悬臂梁具有足够的强度。悬臂梁在受力柱处的压力位移量为0.004～0.006mm/N，优选为0.005mm/N，即当受力柱受到100N压力时，其竖直方向的位移量为0.5mm。

进一步地，电源与电路板上的微处理器、模数转换器、无线通讯模块等电子设备电连接并为其供电。电源可以为纽扣电池、干电池或可充式锂电池，优选为纽扣电池。