[實用新型]一種膝關節穩定性與運動學特性測試裝置

有效

• 申請號: 201720974963.0
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN206609615U
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 劉平;熬英芳;龔熹
• 申請（專利權）人: 北京大學第三醫院
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本實用新型屬于生物力學領域，具體來說，是一種膝關節穩定性與運動學特性測試裝置,主要應用于膝關節前、后交叉韌帶的功能測試與損傷后韌帶重建技術的評估。

背景技術

膝關節是人體最大、最復雜的關節，也是韌帶損傷發病率最高的關節。膝關節韌帶是維持膝關節穩定性與運動學特性的主要結構，膝關節韌帶損傷的治療已經成為目前運動創傷領域的主要內容。

測量膝關節穩定性與運動學特性，可以明確膝關節韌帶的功能，對于膝關節韌帶損傷的診斷、治療與康復具有重要意義。測量膝關節韌帶損傷重建后膝關節的穩定性與運動學特性可以對該手術方法進行客觀評估，以往在術式創立與改進過程中僅有解剖學依據，在解剖學方面合理即可，解剖學研究屬于形態學研究，不能代表功能學，因此僅靠解剖學依據進行手術的創立與改進必然有很大的盲目性，該類手術的效果只能依靠臨床研究來驗證，給患者帶來不必要的高風險。因此，建立一套測量膝關節穩定性與運動學特性的測量設備可以為手術方法的創立與改進提供科學的研究平臺與客觀依據，避免手術的盲目性，具有巨大的科研與臨床價值。

膝關節結構復雜，運動學上具有6個自由度(3個平移平面與3個旋轉軸)，造成其運動學測量十分困難。目前國際上測量膝關節穩定性與運動學特性的設備均為自制設備，其中絕大多數設備僅能測量膝關節的穩定性，不能同時測量膝關節的運動學特征。即該類設備在測量某個自由度上的平移或旋轉時，限制了其他平面或軸上的運動，造成測量結果不準確。目前較為理想的測試設備是美國匹斯堡大學肌肉骨骼研究中心開發的機器人/萬用載荷力矩傳感器測試系統，但該系統價格昂貴，軟件程序復雜，需要專業人員進行操作，不利于普及。如何在現有條件下，建立一種膝關節穩定性與運動學特性測試裝置具有重要意義。

發明內容

針對上述問題，本實用新型提出一種膝關節穩定性與運動學特性測試裝置，可實現膝關節穩定性及多自由度運動學測量。本實用新型可測量正常膝關節韌帶在維持膝關節穩定性與運動學特性中的作用，即明確該韌帶的功能；測量膝關節韌帶損傷治療后膝關節的穩定性與運動學情況，即明確該手術方法在治療膝關節韌帶損傷中的作用，完成術式評估。

本實用新型是一種膝關節穩定性與運動學特性測試裝置，其特征在于：包括力學材料試驗機、分度盤、擺桿、旋轉機構、滑動機構與扭轉機構；

所述分度盤由力學材料試驗機夾頭夾持，擺桿末端安裝于分度盤上；沿分度盤的半圓形周邊等間隔15度設計的定位孔；將擺桿與不同定位孔配合連接,使擺桿與水平面夾角在0～90度間可調；擺桿前端固定安裝膝關節股骨；

所述扭轉機構通過扭轉機構底座安裝于平臺上，具有沿豎直z軸轉動的扭轉軸，扭轉軸上安裝有軸承套，扭轉機構安裝架借助軸承套安裝于扭轉軸上；滑動機構由十字交叉設置的上滑軌與下滑軌構成；上滑軌沿x軸排列，安裝于旋轉機構的底座下表面，具有沿x軸的平移自由度；下滑軌沿y軸排列，安裝于扭轉機構安裝架上，具有沿y軸的平移自由度；；旋轉機構安裝于滑動機構上面，具有沿x軸轉動的旋轉旋轉軸；旋轉軸末端固定安裝膝關節脛骨；由此在測量時，使膝關節脛骨具2個旋轉自由度與3個平移自由度，通過扭轉機構使膝關節脛骨具有繞豎直扭轉軸(z軸)的轉動自由度；通過旋轉機構使膝關節脛骨具有繞旋轉軸(x軸)轉動自由度；通過滑動機構使脛骨具有沿十字交叉滑軌的兩個方向的平移自由度(x軸與y軸)；通過力學材料試驗機夾頭使脛骨具有前后移自由度(z軸)。

滑動機構安裝架兩側還安裝有扭轉牽引臺；扭轉牽引臺具有一條圓弧形邊，且沿弧形邊設計有線繩槽；牽引繩一端固定后，設置于線繩槽內，隨后繞過平臺上安裝的定滑輪后，另一端加載配重，實現扭轉機構的加載后轉動；

旋轉軸端部安裝有旋轉牽引輪盤；旋轉牽引輪盤周向設計有線繩槽；牽引繩一端固定于牽引輪盤上，并正向或反向纏繞于線繩槽內，端部加載配重，實現旋轉軸的正向或反向旋轉。

本實用新型可完成膝關節穩定性與多自由度運動學測量，在測量中膝關節保留2個旋轉自由度與3個平移自由度，共5個自由度。通過向膝關節脛骨進行前后向加載，實現脛骨前后向穩定性及運動學特性的多自由度測試；通過向旋轉機構加載扭矩，實現脛骨內外旋穩定性及運動學特性的多自由度測試；通過向扭轉機構加載扭矩，實現脛骨內外翻穩定性及運動學特性的多自由度測試。

本實用新型的優點在于：

1、本實用新型膝關節穩定性與運動學特性測試裝置，可完成膝關節穩定性與多自由度運動學測量；

2、本實用新型膝關節穩定性與運動學特性測試裝置，可完成正常膝關節韌帶功能的測量；