[发明专利]一种骨科智能截骨导航装置及其使用方法

说明书

本发明涉及一种骨科智能截骨导航装置及其使用方法，该装置包括：运动感知单元，用于实时采集和记录患者下肢的运动加速度和运动角速度数据；中央处理单元，用于将获取的数据转化成描述截骨导航装置所指方向与下肢力线所成角度，并计算出截骨导航装置的偏移角度；通讯模块，用于将中央处理单元传输过来的角度信息传输给近场移动设备；激光定位模块，用于在待截骨表面投射线性激光以形成截骨指示标志。本发明可以在术中实时和迅速地追踪截骨角度，并进一步地通过激光定位器进行截骨导向，可以实现简便、准确、高效地截骨，从而提高假体安装位置的满意度，进而使安装后人工关节受力更为合理，减少磨损，延长关节使用寿命，降低翻修率，提高关节置换的远期效果。

技术领域

本发明涉及一种截骨导航装置，具体是关于一种基于运动传感器的骨科智能截骨导航装置及其使用方法。

背景技术

在骨科临床中，关节外科发展迅速，目前关节置换是严重关节炎的主要治疗方法。在关节外科领域，关节置换技术不断普及，并逐渐被基层医院应用，但关节置换后远期效果取决于多种因素，包括人工关节设计、术中假体安装、软组织平衡、术后康复等，这其中最为重要因素的为术中假体安装，在安装假体前需要进行关节面的截骨，主要是指膝关节的股骨髁截骨和胫骨平台截骨。

此外，随着关节置换技术日臻成熟，越来越多的严重关节畸形患者接受手术治疗，在手术过程中，由于关节畸形严重带来截骨难度的增加。关节置换过程一般包括显露关节、截骨导向器安装、关节面截骨、试模安装、确认假体型号、安装植入假体以及缝合伤口，如何进行精准合理的截骨一直是关节置换手术操作中的重要环节。目前较为常见的方法是通过解剖学标志进行定位并安装复杂的截骨导向器，但在实际安装过程中受畸形、器械的固定效果影响，往往存在一定误差，主要原因是术中无法确定虚拟的下肢力线，因为下肢力线不同于解剖轴，是一个虚拟的受力方向，因此目前没有合理的方法进行确认。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于运动传感器的骨科智能截骨导航装置及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种骨科智能截骨导航装置，包括：运动感知单元，用于实时采集和记录患者下肢的运动加速度和运动角速度数据；中央处理单元，与所述运动感知单元连接，用于将获取的运动加速度和运动角速度数据转化成描述截骨导航装置所指方向与下肢力线所成角度，同时所述中央处理单元根据预设的目标截骨角度与截骨导航装置所指方向与下肢力线所成角度之差计算出截骨导航装置的偏移角度；通讯模块，与所述中央处理单元连接，用于将所述中央处理单元传输过来的角度信息传输给近场移动设备，并在所述近场移动设备的用户交互界面上进行显示；激光定位模块，用于在待截骨表面投射线性激光以形成截骨指示标志。

所述的骨科智能截骨导航装置，优选的，该截骨导航装置还包括：输入/输出单元，所述输入/输出单元的输入端与所述运动感知单元连接，用于接收所述运动感知单元传输的运动加速度和运动角速度数据并进行过滤；数据存储单元，所述数据存储单元的输入端与所述输入/输出单元的输出端连接，所述数据存储单元的输出端与所述中央处理单元的输入端连接，用于将运动加速度和运动角速度数据传输至所述中央处理单元之前进行存储。

所述的骨科智能截骨导航装置，优选的，所述运动感知单元包括加速度传感器和陀螺仪，其中所述加速度感应器为可编程满量程为±2g，±4g，±8g，±16g的三轴加速度计，最高敏感度为1mg/LSB；所述陀螺仪为数字输出X-、Y-和Z-轴角速率且全量程为±250、±500、±1000和±2000°/sec的芯片。

所述的骨科智能截骨导航装置，优选的，所述中央处理单元采用基于ARM架构的Cortex-A/Coretex-M系列处理器。

所述的骨科智能截骨导航装置，优选的，该截骨导航装置还包括供电模块，用于为所述中央处理单元、通讯模块和激光定位模块供电。

所述的骨科智能截骨导航装置，优选的，所述通讯模块通过蓝牙、NFC或Wi-Fi与所述外场移动设备连接。