一种用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置和系统的制作方法

本发明属于医疗器械，特别涉及一种用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置和系统。

背景技术：

1、在全髋关节置换手术中，软组织失衡是导致术后脱位的最重要因素之一，然而软组织平衡这一问题目前还没有引起医生的足够重视。其中的一个主要原因是目前实践中，软组织平衡主要是依靠医生的经验，并没有一个具体的测量标准，不同医生实际操作时的差异性比较大，特别是对经验不甚丰富的医生来说更是一个难题。据发明人所知，现有技术中还没有涉及到此类技术的相关内容。

技术实现思路

1、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髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置和系统，以解决现有技术中依靠医生的主观经验做手术而产生的差异性和不确定性的问题，用直观的测量数据辅助医生进行判断，为医生的手术操作提供客观的依据。

2、为了达到上述目的，一方面，本发明提供了一种用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置，包括外壳、电路板、多个压力传感器和多个悬臂梁；其中，

3、外壳为半球形或包括半球形的一部分，其上部具有圆形敞口，其内部具有容置空间，用于容纳电路板、压力传感器和悬臂梁；

4、压力传感器和电路板之间通过导线电连接，从而使得电路板能够为压力传感器供电，且压力传感器得到的压力数据能够传输至位于电路板上的微处理器；

5、多个悬臂梁沿着外壳的圆形敞口的周缘等距分布且向外壳内部的容置空间的底部延伸，悬臂梁具有内侧表面和外侧表面，多个压力传感器分别一一对应地固定在多个悬臂梁的内侧表面上，多个悬臂梁的外侧表面所围成的空间形状大致与股骨假体的圆形头部形状相匹配。

6、进一步地，由于本发明的外壳为半球形或包括半球形的一部分，其形状与人工髋关节假体中的髋臼内衬大致相同，且类似于日常生活中的圆形碗的碗体。事实上，人工髋关节假体的实际安装方向是大致按照图4所示的方向安装的。但是，为了便于表述方向，本发明所说的上方、下方、上部、下部、顶部、底部是针对外壳大致按照如图1所示的放置状态而言，即日常生活中的圆形碗正常使用时的放置状态而言的。

7、进一步地，电路板位于外壳内部的容置空间的底部。

8、进一步地，压力传感器为电阻式应变计。

9、进一步地，微处理器为嵌入式可编程控制器，例如fpga、cpld、单片机等，其用于分析处理数据并控制电路板上的其他模块。

10、进一步地，电路板还包括内部电源，用于为电路板上的模块供电。

11、进一步地，电路板还包括开关，用于开启或关闭微处理器。

12、进一步地，电路板还包括放大转换模块，用于将压力传感器测量的压力信号放大并转换为数字信号，并传输给微处理器。

13、进一步地，电路板还包括无线传输模块，用于将压力传感器测量的压力数据传输至外部设备，例如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机等智能终端设备。

14、进一步地，无线传输模块为蓝牙、wifi、zig-bee或蜂窝网络(例如3g、4g、5g)通讯模块，优选为蓝牙模块。

15、进一步地，悬臂梁为6个。

16、进一步地，悬臂梁的外侧表面为弧形面，用于和股骨假体的圆形头部表面相贴合；悬臂梁的内侧表面为平面，用于和压力传感器相贴合。这样有利于压力传感器更好地采集股骨假体的圆形头部在工作过程中对悬臂梁的压力，从而更准确地测量髋臼窝所受压力大小及分布情况。

17、进一步地，悬臂梁的内侧表面的宽度为8～10mm，长度为6～8mm，例如典型的尺寸为8.8mm*6.8mm。悬臂梁的的内侧表面的宽度与相邻悬臂梁之间的间距之比为0.6～1，这主要是考虑到在悬臂梁的强度和形变性能之间取得平衡，宽度太小则悬臂梁的强度不足以承受股骨假体的圆形头部所施加的压力，宽度太大则不利于悬臂梁产生合适的形变。

18、进一步地，悬臂梁的材质优选为不锈钢，更优选为医用不锈钢，其厚度为0.85～2mm，悬臂梁的内侧表面的底端距外壳的内壁的最短距离大于1mm，更优选的大于1.5mm。通过对不锈钢材质的悬臂梁进行有限元分析，不锈钢0.85mm的厚度承受200n的压力时，垂直位移量约0.3mm，而悬臂梁与外壳内壁至少留有1mm的间隙，这样可以防止悬臂梁的垂直位移量过大时与外壳的内壁接触，导致测量不准确。

19、进一步地，压力传感器通过镶嵌或粘贴的方式固定在悬臂梁的内侧表面上。

20、进一步地，本发明的用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置还包括保护盖，保护盖位于电路板的上方，用于对电路板进行保护。

21、进一步地，保护盖的顶部中间具有凹面，这样是为了更好地与股骨假体的圆形头部的表面进行匹配，有利于更好地进行测量。

22、进一步地，保护盖的材质为硅胶，保护盖的周缘通过医用密封胶与外壳的内壁粘接，从而可以对电路板起到密封防水的保护作用。

23、另一方面，本发明还提供了一种用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量系统，其除了包括上述用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置外，还包括智能终端，智能终端包括：

24、无线接收模块，用于接收测量装置发出的压力数据；

25、数据处理模块，用于对压力数据进行处理；以及，

26、显示模块，用于显示髋臼窝所受压力大小及分布情况。

27、进一步地，智能终端为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑或智能手机等具有数据接收、处理和显示功能的一体化电子计算机设备。

28、本发明的用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置和系统至少具有以下有益技术效果：

29、(1)本发明的测量系统能够在髋关节置换手术中实时地显示髋臼窝所受的压力大小及分布情况，解决了医生依靠手感和经验调节软组织平衡的问题；

30、(2)本发明的测量装置结构简单，成本低廉，且操作方便，其特殊的悬臂梁设计和压力传感器布置方式使得其能够与股骨假体的圆形头部之间很好地贴合接触，从而更精准地采集压力数据；

31、(3)本发明的测量装置将电路板布置在外壳内部的容置空间的底部，并采用医用密封胶进行粘接密封，可以起到防水保护作用，增加了装置的安全性。

技术特征：

1.一种用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置，其特征在于，包括外壳、电路板、多个压力传感器和多个悬臂梁；其中，

2.如权利要求1所述的用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置，其特征在于，所述电路板位于所述外壳内部的所述容置空间的底部。

3.如权利要求2所述的用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置，其特征在于，所述压力传感器为电阻式应变计；所述微处理器为嵌入式可编程控制器。

4.如权利要求3所述的用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置，其特征在于，所述电路板还包括：

5.如权利要求4所述的用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置，其特征在于，所述无线传输模块为蓝牙、wifi、zig-bee或蜂窝网络通讯模块。

6.如权利要求1所述的用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置，其特征在于，所述悬臂梁为6个。

7.如权利要求6所述的用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置，其特征在于，所述悬臂梁的所述外侧表面为弧形面，用于和股骨假体的圆形头部表面相贴合；所述悬臂梁的所述内侧表面为平面，用于和所述压力传感器相贴合。

8.如权利要求7所述的用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置，其特征在于，所述悬臂梁的所述内侧表面的宽度为8～10mm，长度为6～8mm；所述悬臂梁的材质为不锈钢，其厚度为0.85～2mm，所述悬臂梁的所述内侧表面的底端距所述外壳的内壁的最短距离大于1mm；所述压力传感器通过镶嵌或粘贴的方式固定在所述悬臂梁的所述内侧表面上。

9.如权利要求1所述的用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括保护盖，所述保护盖位于所述电路板的上方，用于对所述电路板进行保护；所述保护盖的顶部中间具有凹面；所述保护盖的材质为硅胶，所述保护盖的周缘通过医用密封胶与所述外壳的内壁粘接。

10.一种用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量系统，其特征在于，所述测量系统除了包括如权利要求1-9中任一项所述的用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置外，还包括智能终端，所述智能终端包括：

技术总结
本发明提供了一种用于髋关节置换术的髋臼窝压力分布测量装置和系统，以解决现有技术中依靠医生的主观经验做手术而产生的差异性和不确定性的问题，用直观的测量数据辅助医生进行判断，为医生的手操术作提供客观的依据。本发明的测量装置包括外壳、电路板、多个压力传感器和多个悬臂梁；其中，外壳为半球形，其上部具有圆形敞口，其内部具有容置空间；压力传感器和电路板之间通过导线电连接；多个悬臂梁沿着外壳的圆形敞口的周缘等距分布且向外壳内部的容置空间的底部延伸，悬臂梁具有内侧表面和外侧表面，多个压力传感器分别一一对应地固定在多个悬臂梁的内侧表面上，多个悬臂梁的外侧表面所围成的空间形状大致与股骨假体的圆形头部形状相匹配。

技术研发人员：常涛,袁方,吴卫珂,蔡振,朱允海
受保护的技术使用者：爱乔（上海）医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15