[发明专利]快速组配式人工膝关节软组织动态平衡测量仪及其方法

权利要求书

1.快速组配式人工膝关节软组织动态平衡测量仪，其特征在于：包括膝关节内置测量组件、信号传输采集装置及光学位置示踪装置，所述膝关节内置测量组件包括依次层叠的基座、组配式厚度调节片和关节面耦合垫片，

所述基座作为组件的基底，与骨面接触并传导应力；

所述组配式厚度调节片设置于所述基座的顶部，根据厚度不同设置多个规格，通过不同规格的调节片调节测量组件的厚度，使测量组件分别与胫骨及股骨的完全接触；

所述关节面耦合垫片设置于所述组配式厚度调节片的顶部，所述关节面耦合垫片的表面设置有用于容纳股骨髁曲面的浅碟形凹陷面，实现自由屈伸膝活动所需要的自由度；

所述信号传输采集装置包括压力测量块、应力传导模块和显示器，所述压力测量块设置在组配式厚度调节片和基座之间，所述应力传导模块固定在所述压力测量块上，用以感受组件所承受的应力，并传送应力信号，所述显示器与所述应力传导模块电连接，接收应力信号并显示应力值；

所述光学位置示踪装置包括光学标靶、NDI光学定位仪和数据处理中心，所述光学标靶在胫骨和股骨各设置一个，用以显示胫骨和股骨的绝对空间坐标位置，所述NDI光学定位仪对光学标靶的靶点进行摄像捕捉，并将捕捉数据发送到数据处理中心，所述数据处理中心与摄像头电连接，对捕捉数据进行实时处理，以确定胫骨和股骨的空间位置，计算膝关节弯曲角度和相应角度时软组织的长度变化量。

2.根据权利要求1所述的快速组配式人工膝关节软组织动态平衡测量仪，其特征在于：所述组配式厚度调节片的规格按1mm厚度递增。

3.根据权利要求1所述的快速组配式人工膝关节软组织动态平衡测量仪，其特征在于：所述组配式厚度调节片设置有上卡块和下卡块，所述压力测量块上设置有与下卡块滑动配合的上卡槽，所述关节面耦合垫片设置有与上卡块滑动配合的下卡槽。

4.根据权利要求1所述的快速组配式人工膝关节软组织动态平衡测量仪，其特征在于：所述基座的顶部设置有用于放置压力测量块的保护槽。

5.根据权利要求1所述的快速组配式人工膝关节软组织动态平衡测量仪，其特征在于：所述压力测量块的顶部设置有阻止组配式厚度调节片移动的限位止口。

6.根据权利要求1所述的快速组配式人工膝关节软组织动态平衡测量仪，其特征在于：所述光学标靶包括四个成矩形分布的具备红外线反光效能的红外线反光体和一个支撑杆，所述NDI光学定位仪对四个光学靶标的对角线的交点进行捕捉，所述支撑杆用于与人体肢体固定。

7.采用权利要求1－6任一所述的快速组配式人工膝关节软组织动态平衡测量仪的测量方法，其特征在于：建立膝关节数学模型，在数学模型上标定软组织的长度和连接位置，在股骨和胫骨上分别装上光学标靶，用NDI光学定位仪确定光学标靶的靶点，在数学模型里设置靶点相应的参照点，用数学模型和参照点确定初始状态时膝关节和靶点的位置关系，垫入适当厚度的膝关节内置测量组件，使测量组件分别与胫骨及股骨的完全接触，测量并记录此时压力值和股骨与胫骨的相对距离，通过此时靶点位置的改变计算软组织的长度变化量，进一步，改变屈膝角度，动态测量软组织的变化量。