CN110584739A - 截骨量的测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种截骨量的测量装置，该装置包括：定位结构，包括安装槽；支撑件，包括第一端和第二端，第一端位于安装槽内，第二端突出于定位结构；测量结构，包括测量本体部、测距模块、滑动测量模块和角度测量模块。通过测量股骨髁表面上的各测量点在预定空间坐标系中的坐标，包括X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标，进而根据测量得到的坐标值，得到各测量点的精确的位置，进而根据坐标值可以准确地计算出截骨量。

Description

截骨量的测量装置

技术领域

本申请涉及医疗领域，具体而言，涉及一种截骨量的测量装置。

背景技术

作为主要关节置换术之一的全膝关节置换术是一项成熟的手术，全膝关节置换术的成功与否及对其临床疗效的影响因素的研究，一直是人们关注的问题。要取得好的临床远期疗效，适应症的选择、假体的选定、手术技巧的准确、围手术前的管理都很重要，尤其对手术技巧的要求较高，既要在三维空间上准确截骨、假体立体摆置，还要注意屈伸膝关节时间隙及韧带等软组织平衡、稳定，保证股骨、胫骨和髌骨假体部件的置位准确无误。

全膝关节置换术的最重要目标是恢复下肢力线与平衡膝关节屈伸间隙。下肢力线是一条起于股骨头旋转中心止于内外踝中点的一条假想直线，表示正常人体下肢在负重位时的力学传导线路。对于正常人来说，下肢的远端股骨侧与该力线存在着5°～7°的外翻角，而近端胫骨侧与该线存在着2°～3°的内翻角，因此在进行TKA手术中的膝关节截骨时，必须考虑到上述解剖学因素，以使下肢力线重建至内外翻趋于0°的理想状态，准确的截骨是保证下肢力线准确的关键环节。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种截骨量的测量装置，以解决现有技术中难以准确确定截骨量的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种截骨量的测量装置，该装置包括：定位结构，包括安装槽；支撑件，包括第一端和第二端，所述第一端位于所述安装槽内，所述第二端突出于所述定位结构；测量结构，包括测量本体部、测距模块、滑动测量模块和角度测量模块，所述测量本体部具有容纳腔，所述测量本体部与所述第二端连接，所述测距模块、所述滑动测量模块和所述角度测量模块位于所述容纳腔内，所述测距模块用于测量股骨髁表面上的各测量点与参考平面之间的距离，所述参考平面为所述测距模块的预定点所在的平面，且所述参考平面与预定空间坐标系中的XY平面平行，所述滑动测量模块用于测量投影点与坐标原点的距离，所述坐标原点为所述预定空间坐标系的原点，所述投影点为所述测量点在所述预定空间坐标系中的XY平面上的投影，所述角度测量模块用于测量预定连线与X轴之间的夹角，所述预定连线为所述投影点与所述坐标原点的连线。

进一步地，所述测量结构可以所述支撑件为轴线旋转且可沿所述测量结构的长度方向移动。

进一步地，所述测距模块包括：激光发射结构，用于从所述预定点向所述测量点发射测距激光；激光接收结构，用于接收从所述测量点反射回所述预定点的所述测距激光。

进一步地，所述测量本体部包括第三端和第四端，所述测量本体部还包括位于所述第三端和所述第四端之间的连接部，所述连接部与所述第二端连接，所述测距模块位于所述第三端对应的容纳腔内。

进一步地，所述滑动测量模块和所述角度测量模块间隔地位于所述连接部对应的容纳腔内。

进一步地，所述定位结构包括：定位本体部，所述安装槽位于所述定位本体部上，所述定位本体部具有定位孔；定位件，穿设在所述定位孔中。

进一步地，所述定位件为克氏针。

进一步地，所述测量装置还包括：数据处理单元，位于所述容纳腔内，用于根据所述测量结构测量得到的数据计算截骨量。

进一步地，所述数据处理单元包括：数据存储模块，用于对测量数据进行存储；无线数据传输模块，用于将所述测量数据传输至电脑或者移动设备；微控制模块，对所述测量数据进行计算；供电电路，与所述数据存储模块、所述无线数据传输模块和所述微控制模块分别电连接。

进一步地，所述数据处理单元还包括，预处理电路，包括滤波模块、放大模块和模数转换模块。

应用本申请的技术方案，本申请的上述的测量结构中，在使用过程中，将上述测距模块用于测量第一距离，上述第一距离为股骨髁表面上的各测量点与参考平面之间的距离，上述参考平面为上述测量本体部靠近上述股骨髁表面的平面。第二距离为参考平面与预定空间坐标系中的XY平面之间的距离，参考平面与预定空间坐标系中的XY平面平行。上述滑动测量模块用于测量第三距离，上述第三距离为投影点与坐标原点的距离，上述坐标原点为预定空间坐标系的原点，上述投影点为上述测量点在上述预定空间坐标系中的XY平面上的投影。上述角度测量模块用于测量测量角度，上述测量角度为预定连线与X轴之间的夹角，上述预定连线为上述投影点与上述坐标原点的连线，通过上述第三距离和上述测量角度，利用三角函数，可以确定上述测量点的X轴坐标和Y轴坐标，通过第二距离和上述第一距离的差值确定上述测量点的Z轴坐标，其中，第二距离为上述参考平面与预定空间坐标系中的XY平面之间的距离。

本申请的测量装置，通过测量股骨髁表面上的各测量点在预定空间坐标系中的坐标，包括X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标，进而根据测量得到的坐标值，得到各测量点的精确的位置，进而根据坐标值可以准确地计算出截骨量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请实施例的一种截骨量的测量装置在使用时的结构示意图；

图2示出了根据本申请实施例的一种截骨量的测量装置的部分结构示意图；

图3示出了根据本申请实施例的一种截骨量测量方法原理图；以及

图4示出了根据本申请实施例的又一种截骨量的测量装置的部分结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、待测股骨；10、定位结构；11、安装槽；12、定位本体部；13、定位件；20、支撑件；21、第一端；22、第二端；30、测量结构；31、测量本体部；32、测距模块；320、激光发射结构；321、激光接收结构；33、滑动测量模块；34、角度测量模块；35、容纳腔；36、第三端；37、第四端；40、数据处理单元；41、数据存储模块；42、无线数据传输模块；43、微控制模块；44、供电电路；45、预处理电路；450、滤波模块；451、放大模块；452、模数转换模块；50、电源单元。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术所介绍的，现有技术中，难以准确确定截骨量，为了解决如上难以准确确定截骨量的问题，本申请提出了一种截骨量的测量装置。

图1和图2都示出了本申请实施例的一种截骨量的测量装置的至少部分的结构示意图。如图1和图2所示，该装置包括：

定位结构10，包括安装槽11，在使用过程中，定位结构10固定在待测股骨1上，从而使得测量装置固定在待测股骨1上；

支撑件20，包括第一端21和第二端22，上述第一端21位于上述安装槽11内，上述第二端22突出于上述定位结构10；

测量结构30，包括测量本体部31、测距模块32、滑动测量模块33和角度测量模块34，上述测量本体部31具有容纳腔35，上述测量本体部31与上述第二端22连接，上述测距模块32、上述滑动测量模块33和上述角度测量模块34位于上述容纳腔35内，上述测量结构30可绕上述第二端22旋转且可沿上述测量结构30的长度方向移动，上述测距模块32用于测量股骨髁表面上的各测量点与参考平面之间的距离，上述参考平面为上述测距模块的预定点所在的平面，且上述参考平面与预定空间坐标系中的XY平面平行，上述滑动测量模块33用于测量投影点与坐标原点的距离，上述坐标原点为预定空间坐标系的原点，上述投影点为上述测量点在上述预定空间坐标系中的XY平面上的投影，上述角度测量模块34用于测量预定连线与X轴之间的夹角，上述预定连线为上述投影点与上述坐标原点的连线。

上述的测量结构中，在使用过程中，将上述测距模块用于测量第一距离，上述第一距离为股骨髁表面上的各测量点与参考平面之间的距离。上述滑动测量模块用于测量第三距离，上述第三距离为投影点与坐标原点的距离，上述坐标原点为预定空间坐标系的原点，上述投影点为上述测量点在上述预定空间坐标系中的XY平面上的投影。上述角度测量模块用于测量测量角度，上述测量角度为预定连线与X轴之间的夹角，上述预定连线为上述投影点与上述坐标原点的连线，通过上述第三距离和上述测量角度，利用三角函数，可以确定上述测量点的X轴坐标和Y轴坐标，通过第二距离和上述第一距离的差值确定上述测量点的Z轴坐标，其中，第二距离为上述参考平面与预定空间坐标系中的XY平面之间的距离，参考平面与预定空间坐标系中的XY平面平行。由于在实际的使用过程中，上述预定空间坐标系和参考平面均为预先定义的，所以二者之间的距离即第二距离为已知量。

本方案通过测量股骨髁表面上的各测量点在预定空间坐标系中的坐标，包括X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标，进而根据测量得到的坐标值，得到各测量点的精确的位置，进而根据坐标值可以准确地计算出截骨量。

例如，如图3所示，股骨髁表面上的某个测量点P在预定空间坐标系中的XY平面上的投影点P’与坐标原点的距离为L，测量得到的夹角设置为与X轴的正向夹角，夹角大小为θ，则有，该测量点的X轴坐标为Lcosθ，该测量点的Y轴坐标为Lsinθ。第二距离设置为H1，第一距离设置为H2，则测量点的Z轴坐标为H1-H2，

本申请的一种实施例中，上述测量结构30可以上述支撑件20为轴线旋转且可沿上述测量结构的长度方向移动且可沿上述测量结构30的长度方向移动，进而保证了足够大的测量范围，使得股骨髁表面上的各测量点均能被测量到。

本申请的一种实施例，如图2所示，上述测距模块32包括激光发射结构320和激光接收结构321，由于激光发射结构320和激光接收结构321间隔地位于上述连接部对应的容纳腔35内，从外部无法看到，为了示出激光发射结构320和激光接收结构321的位置，图2中用虚线表示。激光发射结构320用于从上述预定点向上述测量点发射测距激光；激光接收结构321用于接收从上述测量点反射回上述预定点的上述测距激光。如图3所示，激光发射结构从预定点O向测量点P发射激光，上述预定点O为上述参考平面上的点，上述参考平面与上述预定空间坐标系中的XY平面平行且具有预定距离；激光接收结构在上述预定点O接收从上述测量点P反射回的上述激光；根据发射上述激光和接收上述激光的时间差和上述激光的传播速度，确定第一距离。激光具有高精度，高能量的性质，利用激光测距可以测得较精确的距离，利用激光的反射特性，进而结合时间差和激光的传播速度可以精确地确定第一距离，从而可以更加精确地确定截骨量。

本申请的一种实施例，如图2所示，上述测量本体部31包括第三端36和第四端37，上述测量本体部31还包括位于上述第三端36和上述第四端37之间的连接部，上述连接部与上述第二端22连接，上述测距模块32位于上述第三端36对应的容纳腔35内，将测距模块32设置在第三端36对应的容纳腔35内有利于增大测量范围。

本申请的一种实施例，如图2所示，上述滑动测量模块33和上述角度测量模块34间隔地位于上述连接部对应的容纳腔35内，使得滑动测量模块33和角度测量模块34测得的测量数据更为准确，另外，滑动测量模块33和角度测量模块34的相对位置关系如何设置，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置。

本申请的一种实施例，如图1所示，上述定位结构10包括定位本体部12和定位件13，上述安装槽11位于上述定位本体部12上，上述定位本体部12具有定位孔(图中未示出)；定位件13穿设在上述定位孔中。定位件13进一步保证了在使用过程中，测量装置可以稳定地固定在待测股骨1上。

本申请的一种实施例，上述定位件为克氏针，克氏针较细，能够进一步保证该测量装置可以更可靠地固定在被测的股骨上。

为了进一步保证该方法能够准确地得到截骨量，且可以进一步保证了可高效智能地得到截骨量，本申请的一种实施例，如图2所示，上述测量装置还包括数据处理单元40，数据处理单元40位于上述容纳腔35内，该数据处理单元40用于根据上述测量结构30测量得到的数据计算截骨量。

本申请的一种实施例，如图1和图4所示，上述数据处理单元40包括数据存储模块41、无线数据传输模块42、微控制模块43和供电电路44，数据存储模块41用于对测量数据进行存储；无线数据传输模块42用于将上述测量数据传输至电脑或者移动设备；微控制模块43用于对上述测量数据进行计算；供电电路44与上述数据存储模块41、上述无线数据传输模块42和上述微控制模块43分别电连接。

本申请的一种实施例，如图1和图4所示，上述数据处理单元40还包括预处理电路45，预处理电路45包括滤波模块450、放大模块451和模数转换模块452。一般而言，由于外部噪声的影响，测量数据中往往掺杂着噪声信号，所以对测量数据进行滤波处理滤除测量数据中的噪声信号，从而可以得到更为准确的测量数据，进而根据该测量数据得到更为准确的截骨量。具体地，滤波处理可以为低通滤波处理、高通滤波处理和带通滤波处理等，具体选择哪种滤波处理方式，由本领域技术人员根据所检测到的测量数据的具体的性质决定。另外，测得的测量数据往往较小，例如，大小为0～30mV，所以对滤波后的测量数据进行放大处理，具体地，放大处理可以通过连接前端放大电路实现，前端放大电路的选择由本领域技术人员根据实际情况选择；为了方便信息处理，将模拟信号转化为数字信号，进而可以通过微处理器处理。

本申请的一种实施例，如图2所示，上述测量装置还包括电源单元50，电源单元50位于上述容纳腔35内。电源单元50为上述测距模块32、滑动测量模块33、角度测量模块34和数据处理单元40供电，另外，实际应用中数据处理单元可以放置在电源单元内，以节省测量空间。

还需要说明的是，由于测距模块32、激光发射结构320、激光接收结构321、滑动测量模块33、角度测量模块34、数据处理单元40和电源单元50均位于容纳腔35内，从外部无法看到，为了示出以上结构的位置，图2中用虚线表示。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请的测量装置，在使用过程中，将上述测距模块用于测量第一距离，上述第一距离为股骨髁表面上的各测量点与参考平面之间的距离。上述滑动测量模块用于测量第三距离，上述第三距离为投影点与坐标原点的距离，上述坐标原点为预定空间坐标系的原点，上述投影点为上述测量点在上述预定空间坐标系中的XY平面上的投影。上述角度测量模块用于测量测量角度，上述测量角度为预定连线与X轴之间的夹角，上述预定连线为上述投影点与上述坐标原点的连线，通过上述第三距离和上述测量角度，利用三角函数，可以确定上述测量点的X轴坐标和Y轴坐标，通过第二距离和上述第一距离的差值确定上述测量点的Z轴坐标，其中，第二距离为上述参考平面与预定空间坐标系中的XY平面之间的距离，参考平面与预定空间坐标系中的XY平面平行。由于在实际的使用过程中，上述预定空间坐标系和参考平面均为预先定义的，所以二者之间的距离即第二距离为已知量。

本申请的测量装置，通过测量股骨髁表面上的各测量点在预定空间坐标系中的坐标，包括X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标，进而根据测量得到的坐标值，得到各测量点的精确的位置，进而根据坐标值可以准确地计算出截骨量。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种截骨量的测量装置，其特征在于，包括：

定位结构，包括安装槽；

支撑件，包括第一端和第二端，所述第一端位于所述安装槽内，所述第二端突出于所述定位结构；

测量结构，包括测量本体部、测距模块、滑动测量模块和角度测量模块，所述测量本体部具有容纳腔，所述测量本体部与所述第二端连接，所述测距模块、所述滑动测量模块和所述角度测量模块位于所述容纳腔内，所述测距模块用于测量股骨髁表面上的各测量点与参考平面之间的距离，所述参考平面为所述测距模块的预定点所在的平面，且所述参考平面与预定空间坐标系中的XY平面平行，所述滑动测量模块用于测量投影点与坐标原点的距离，所述坐标原点为所述预定空间坐标系的原点，所述投影点为所述测量点在所述预定空间坐标系中的XY平面上的投影，所述角度测量模块用于测量预定连线与X轴之间的夹角，所述预定连线为所述投影点与所述坐标原点的连线。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量结构可以所述支撑件为轴线旋转且可沿所述测量结构的长度方向移动。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测距模块包括：

激光发射结构，用于从所述预定点向所述测量点发射测距激光；

激光接收结构，用于接收从所述测量点反射回所述预定点的所述测距激光。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量本体部包括第三端和第四端，所述测量本体部还包括位于所述第三端和所述第四端之间的连接部，所述连接部与所述第二端连接，所述测距模块位于所述第三端对应的容纳腔内。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述滑动测量模块和所述角度测量模块间隔地位于所述连接部对应的容纳腔内。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述定位结构包括：

定位本体部，所述安装槽位于所述定位本体部上，所述定位本体部具有定位孔；

定位件，穿设在所述定位孔中。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述定位件为克氏针。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：

数据处理单元，位于所述容纳腔内，用于根据所述测量结构测量得到的数据计算截骨量。

9.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于，所述数据处理单元包括：

数据存储模块，用于对测量数据进行存储；

无线数据传输模块，用于将所述测量数据传输至电脑或者移动设备；

微控制模块，对所述测量数据进行计算；

供电电路，与所述数据存储模块、所述无线数据传输模块和所述微控制模块分别电连接。

10.根据权利要求9所述的测量装置，其特征在于，所述数据处理单元还包括：

预处理电路，包括滤波模块、放大模块和模数转换模块。