[发明专利]用于评估骨折长骨的愈合状态的方法和系统

说明书

一种评估肢体中骨折长骨的愈合状态的方法，该方法包括以下步骤：对肢体施加已知力；使用附接在肢体的任一侧上的振动传感器来产生输出信号，该输出信号响应于来自振动传感器的输出信号的已知力而生成；根据输出信号，生成以下各项的频域波形：a)振动传感器输出信号之间的相位差，b)振动传感器输出信号的相干性，和c)振动传感器输出信号的交叉谱；根据对应于交叉谱波形中的峰值的频率处的相位差波形中的相位差来识别振动传感器的同相响应和异相响应；根据相干性波形的幅度来验证相干模式；以及生成骨愈合数据，包括使用相干性波形的幅度和相位差作为加权函数，计算表示骨愈合状态的愈合指数值。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于评估骨折长骨的愈合状态的方法和系统。本发明适用于已经对长骨施加内固定以帮助愈合的应用，并且结合该示例性但非限制性应用来描述本发明将是方便的。

背景技术

“长骨”，即长度大于宽度的骨骼，包括股骨(人体中最长的骨骼)以及相对较小的骨，诸如手指中的那些骨骼。长骨的功能是支撑身体的重量以及促进运动。长骨大部分位于骨架中，并且包括下肢中的骨骼(胫骨、腓骨、股骨、跖骨和指骨)和上肢中的骨骼(腘骨、桡骨、尺骨、掌骨和指骨)。

内固定是骨折长骨的常见疗法，用以校正对齐、提供机械稳定性、允许承重并且在骨骼愈合时尽早使用肢体。与石膏和夹板所允许的相比，内固定允许患者更早回到正常功能，并且减少骨的不连接和连接不正的事件。图1示出为长骨14提供内固定的安装的板10和相关联的螺钉(诸如标记为12的螺钉)的示例。类似地，图2示出了髓内杆的示例，髓内杆也称为髓内钉(IM钉)，包括被强迫进入骨的髓腔中的金属杆16和相关联的螺钉18。

治疗的重要部分是精确地确定固定骨折长骨的愈合进程和连接性。由于正常愈合的合成代谢阶段和分解代谢阶段之间的微妙平衡，骨折骨的愈合过程复杂且延迟连接、连接不正和不连接是常见的情况。在让患者回到以前的功能之前，通常通过X射线或CT扫描的图像的临床解释来评估愈合程度。众所周知，这些射线照相术具有主观性和不确定性。

愈合状态与骨折长骨的增大的刚度之间的关系已得到广泛认可。多种测量技术可用于测量内固定骨折骨的刚度，包括超声、直接静态测量和振动测量。不幸的是，这些已知技术都存在重大误差并且不适合临床使用。

因此，仍然需要提供一种用于评估内固定骨折长骨的愈合状态的方法和系统，该方法和系统改善和/或克服用于评估这种骨的愈合状态的已知方法和系统的缺点。

发明内容

考虑到这一点，本发明的一个方面提供了一种评估肢体中骨折长骨的愈合状态的方法，该方法包括以下步骤：对肢体施加已知力；使用附接在肢体的任一侧上的振动传感器来产生输出信号，所述输出信号响应于来自所述振动传感器的输出信号的已知力而生成；根据输出信号，生成振动传感器输出信号之间的相位差的频域波形、振动传感器输出信号的相干性的频域波形以及振动传感器输出信号的交叉谱的频域波形；根据对应于交叉谱波形中的峰值的频率处的相位差波形中的相位差来识别振动传感器的同相响应和异相响应；根据相干性波形的幅度来验证相干模式；以及生成骨愈合数据，包括使用相干性波形的幅度和相位差作为加权函数，计算表示骨愈合状态的愈合指数值。

在包括这些步骤的方法中，可以通过振动分析测量骨刚度来分析骨折长骨的愈合状态。上述步骤能够分离横向和扭转频率响应以从与肢体对冲击的频率响应隔离开，从而与分析其它响应模式相比能够更好地评估愈合或骨连接的状态。

在一个或多个实施例中，生成骨愈合数据的步骤进一步包括生成指示愈合状态随时间进展的愈合指数值的随时间的第一数据集。

在一个或多个实施例中，生成骨愈合数据的步骤进一步包括：生成交叉谱幅度的随时间的第二数据集；以及生成第一数据集的时间导数的第三数据集。

在一个或多个实施例中，该方法进一步包括显示骨愈合数据的视觉表示以供临床医生解释的步骤。

在一个或多个实施例中，对骨折长骨施加内固定。