[发明专利]PS型TKA假体的双模力学检测衬垫

说明书

本公开提供一种PS型TKA假体的双模力学检测衬垫，包括：衬垫顶部，用于连接并限制对应的股骨底端，上表面包括一中央立柱，所述中央立柱内植入了多个应变片；衬垫中部，其与所述衬垫顶部下表面连接处设置有压阻应变阵列单元，所述压阻应变阵列单元将所述应变片受到的横向剪切力和检测衬垫受到的竖向剪切应力转换为电信号；以及衬垫底部，设置有信号处理电路，用于采集所述电信号并转换为数字信号。

技术领域

本公开涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种PS型TKA假体的双模力学检测衬垫。

背景技术

迈入21世纪，中国的人口老龄化问题逐步突出，根据国家统计局相关数据预测，到2033年前后，中国65岁以上人口占我国人口总数的比例将超过20％，标志着我国正式迈入超级老龄化社会。对于中老年群体来说，由于身体机能的衰退以及长期以来的损耗，各式各样的老年疾病严重影响着这一群体的日常生活质量。膝骨关节炎是最为常见的中老年疾病之一，对于晚期膝关节炎的患者来说，想要恢复原有的生活质量较为困难，而全膝关节置换术(total knee arthroplasty，TKA)在一定程度上是治疗晚期关节炎最为理想的手段之一，通过切除病损严重的关节将其替换为结实耐磨损的人工关节假体，使原本因疼痛无法活动的关节能够自由活动，从而提升病患的生活质量。

人工关节假体主要由三部分组成，分别为股骨假体、假体衬垫以及胫骨假体，其中假体衬垫的作用等同于半月板，承受着来自股骨的压力同时维持着整个关节的稳定，因此在实际使用过程中容易受到磨损。合理的放置衬垫同时动态调节衬垫的厚度一定程度上能够避免受力集中，从而避免衬垫的某一区域在使用中磨损过度。而在实际手术过程中，假体衬垫的厚度以及放置位置并没有固定的标准，完全依靠主刀医生个人的手术经验，这就导致每一例病例的手术效果都存在差异。

由此，如何提供一种压力检测衬垫，在手术中实时监测出假体所受应力的大小及分布情况是一个亟需解决的技术课题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种PS型TKA假体的双模力学检测衬垫，以缓解现有技术中假体衬垫的厚度以及放置位置没有标准导致个体间效果差异较大，以及中央立柱横向剪切力难以检测等技术问题。

(二)技术方案

本公开提供一种PS型TKA假体的双模力学检测衬垫，包括：衬垫顶部，用于连接并限制对应的股骨底端，上表面包括一中央立柱，中央立柱内植入了多个应变片；衬垫中部，其与衬垫顶部下表面连接处设置有压阻应变阵列单元，压阻应变阵列单元将应变片受到的横向剪切力和检测衬垫受到的竖向剪切应力转换为电信号；以及衬垫底部，设置有信号处理电路，用于采集电信号并转换为数字信号。

在本公开实施例中，压阻应变阵列单元包括上电极结构层，下电极结构层，以及位于上电极结构层和下电极结构层之间的压阻敏感层。

在本公开实施例中，压阻敏感层包括应变阵列和压阻阵列。

在本公开实施例中，信号处理电路包括阵列扫描电路，用于连接并扫描应变阵列和压阻阵列。

在本公开实施例中，应变阵列包括多个分别与多个应变片相连的第一压阻敏感块；当中央立柱受到横向的剪切应力时，应变片会发生形变，从而使得阵列扫描电路获得反应中央立柱受到的横向剪切应力的第一电信号。

在本公开实施例中，压阻阵列包括多个第二压阻敏感块，当第二压阻敏感块收到竖向的剪切应力时产生形变，从而使得阵列扫面电路获得反应检测衬垫受到的竖向剪切应力的第二电信号。

在本公开实施例中，衬垫中部整体呈软板状，使用铜箔做压阻应变阵列单元的电极接触点以及连接电极的导线，末端通过金手指引出，连接压阻应变阵列的各行与列的金属线分布在不同层上，使用金属电极位点引出电信号。