[發(fā)明專利]用于評估骨折長骨的愈合狀態(tài)的方法和系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN113438918A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 馬蒂亞斯·魯斯;馬克·菲茨杰拉德;趙永剛
• 申請（專利權）人: 莫納什大學;阿爾弗雷德健康
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G01N3/30;G01N29/04;G01N3/22
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 達小麗;夏凱

一種評估肢體中骨折長骨的愈合狀態(tài)的方法，該方法包括以下步驟：對肢體施加已知力；使用附接在肢體的任一側上的振動傳感器來產生輸出信號，該輸出信號響應于來自振動傳感器的輸出信號的已知力而生成；根據(jù)輸出信號，生成以下各項的頻域波形：a)振動傳感器輸出信號之間的相位差，b)振動傳感器輸出信號的相干性，和c)振動傳感器輸出信號的交叉譜；根據(jù)對應于交叉譜波形中的峰值的頻率處的相位差波形中的相位差來識別振動傳感器的同相響應和異相響應；根據(jù)相干性波形的幅度來驗證相干模式；以及生成骨愈合數(shù)據(jù)，包括使用相干性波形的幅度和相位差作為加權函數(shù)，計算表示骨愈合狀態(tài)的愈合指數(shù)值。

技術領域

本發(fā)明總體上涉及一種用于評估骨折長骨的愈合狀態(tài)的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明適用于已經(jīng)對長骨施加內固定以幫助愈合的應用，并且結合該示例性但非限制性應用來描述本發(fā)明將是方便的。

背景技術

“長骨”，即長度大于寬度的骨骼，包括股骨(人體中最長的骨骼)以及相對較小的骨，諸如手指中的那些骨骼。長骨的功能是支撐身體的重量以及促進運動。長骨大部分位于骨架中，并且包括下肢中的骨骼(脛骨、腓骨、股骨、跖骨和指骨)和上肢中的骨骼(腘骨、橈骨、尺骨、掌骨和指骨)。

內固定是骨折長骨的常見療法，用以校正對齊、提供機械穩(wěn)定性、允許承重并且在骨骼愈合時盡早使用肢體。與石膏和夾板所允許的相比，內固定允許患者更早回到正常功能，并且減少骨的不連接和連接不正的事件。圖1示出為長骨14提供內固定的安裝的板10和相關聯(lián)的螺釘(諸如標記為12的螺釘)的示例。類似地，圖2示出了髓內桿的示例，髓內桿也稱為髓內釘(IM釘)，包括被強迫進入骨的髓腔中的金屬桿16和相關聯(lián)的螺釘18。

治療的重要部分是精確地確定固定骨折長骨的愈合進程和連接性。由于正常愈合的合成代謝階段和分解代謝階段之間的微妙平衡，骨折骨的愈合過程復雜且延遲連接、連接不正和不連接是常見的情況。在讓患者回到以前的功能之前，通常通過X射線或CT掃描的圖像的臨床解釋來評估愈合程度。眾所周知，這些射線照相術具有主觀性和不確定性。

愈合狀態(tài)與骨折長骨的增大的剛度之間的關系已得到廣泛認可。多種測量技術可用于測量內固定骨折骨的剛度，包括超聲、直接靜態(tài)測量和振動測量。不幸的是，這些已知技術都存在重大誤差并且不適合臨床使用。

因此，仍然需要提供一種用于評估內固定骨折長骨的愈合狀態(tài)的方法和系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)改善和/或克服用于評估這種骨的愈合狀態(tài)的已知方法和系統(tǒng)的缺點。

發(fā)明內容

考慮到這一點，本發(fā)明的一個方面提供了一種評估肢體中骨折長骨的愈合狀態(tài)的方法，該方法包括以下步驟：對肢體施加已知力；使用附接在肢體的任一側上的振動傳感器來產生輸出信號，所述輸出信號響應于來自所述振動傳感器的輸出信號的已知力而生成；根據(jù)輸出信號，生成振動傳感器輸出信號之間的相位差的頻域波形、振動傳感器輸出信號的相干性的頻域波形以及振動傳感器輸出信號的交叉譜的頻域波形；根據(jù)對應于交叉譜波形中的峰值的頻率處的相位差波形中的相位差來識別振動傳感器的同相響應和異相響應；根據(jù)相干性波形的幅度來驗證相干模式；以及生成骨愈合數(shù)據(jù)，包括使用相干性波形的幅度和相位差作為加權函數(shù)，計算表示骨愈合狀態(tài)的愈合指數(shù)值。

在包括這些步驟的方法中，可以通過振動分析測量骨剛度來分析骨折長骨的愈合狀態(tài)。上述步驟能夠分離橫向和扭轉頻率響應以從與肢體對沖擊的頻率響應隔離開，從而與分析其它響應模式相比能夠更好地評估愈合或骨連接的狀態(tài)。

在一個或多個實施例中，生成骨愈合數(shù)據(jù)的步驟進一步包括生成指示愈合狀態(tài)隨時間進展的愈合指數(shù)值的隨時間的第一數(shù)據(jù)集。

在一個或多個實施例中，生成骨愈合數(shù)據(jù)的步驟進一步包括：生成交叉譜幅度的隨時間的第二數(shù)據(jù)集；以及生成第一數(shù)據(jù)集的時間導數(shù)的第三數(shù)據(jù)集。

在一個或多個實施例中，該方法進一步包括顯示骨愈合數(shù)據(jù)的視覺表示以供臨床醫(yī)生解釋的步驟。

在一個或多個實施例中，對骨折長骨施加內固定。