[發(fā)明專利]一種骨植入物裂紋檢測(cè)系統(tǒng)及其可植入式射頻識(shí)別傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210087808.2
• 申請(qǐng)日: 2022-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN116531150A
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪俊;田鵬;李銘;吳曉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都澤康智骨科技有限公司
• 主分類號(hào): A61F2/46
• 分類號(hào): A61F2/46
• 代理公司: 成都行之智信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51256
• 代理人: 李林

本發(fā)明公開了骨植入物裂紋檢測(cè)系統(tǒng)及其可植入式射頻識(shí)別傳感器，所述傳感器安裝在骨植入物表面，與所述骨植入物一起被植入生物體內(nèi)；所述傳感器包括基板和設(shè)置在所述基板上的輻射體；所述輻射體和所述骨植入物之間形成諧振腔，以感知所述骨植入物裂紋特征。本發(fā)明采用射頻識(shí)別傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)骨植入物裂紋形狀、位置、尺寸的實(shí)時(shí)和精準(zhǔn)檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于骨植入物裂紋檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種骨植入物裂紋檢測(cè)系統(tǒng)及其可植入式射頻識(shí)別傳感器。

背景技術(shù)

骨植入物是臨床上用于替代、支撐、修復(fù)、補(bǔ)充原始骨骼的醫(yī)療器。骨植入物在人體期間承受復(fù)雜的生理環(huán)境和力學(xué)載荷，常發(fā)生裂紋等失效行為，直接影響骨折愈合效果，導(dǎo)致愈合延遲、不愈合、骨組織壞死等臨床癥狀，給患者生理和心理帶來負(fù)面影響。因此，非常有必要對(duì)骨植入物的體內(nèi)完整性進(jìn)行系統(tǒng)的研究，對(duì)植入物的疲勞危險(xiǎn)點(diǎn)及疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，并做出相應(yīng)的臨床措施。

由于個(gè)體差異性和骨折類型的多樣性，骨植入物裂紋產(chǎn)生及斷裂的具體機(jī)制尚不清晰。此外，目前植入物在人體內(nèi)的失效分析均基于仿真模擬或斷裂后取出進(jìn)行體外測(cè)試，基于仿真模擬的方式無法反映骨植入物在人體內(nèi)的實(shí)際情況，不能對(duì)骨植入物完整性進(jìn)行精準(zhǔn)分析，進(jìn)而為相應(yīng)的臨床措施提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)支撐；基于體外測(cè)試的方式需要進(jìn)行手術(shù)才能實(shí)現(xiàn)完整性分析，且不能及時(shí)對(duì)骨植入物在人體內(nèi)的完整性進(jìn)行檢測(cè)。因此亟需一種能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確進(jìn)行體內(nèi)原位植入物裂紋檢測(cè)的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種可植入式射頻識(shí)別傳感器。本發(fā)明采用射頻識(shí)別傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)骨植入物裂紋形狀、位置、尺寸的實(shí)時(shí)和精準(zhǔn)檢測(cè)。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種可植入式射頻識(shí)別傳感器，所述傳感器安裝在骨植入物表面，與所述骨植入物一起被植入生物體內(nèi)；

所述傳感器包括基板和設(shè)置在所述基板上的輻射體；

所述輻射體和所述骨植入物之間形成諧振腔，以感知所述骨植入物裂紋特征。

目前，通常采用仿真模擬分析的方式對(duì)骨植入物裂紋進(jìn)行預(yù)測(cè)，然而該種方式與生物體內(nèi)骨植入物裂紋萌生和擴(kuò)展實(shí)際情況不相符，不能準(zhǔn)確可靠的實(shí)現(xiàn)對(duì)骨植入物的疲勞危險(xiǎn)點(diǎn)和疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)；而采用體外測(cè)試，該種方式首先需要進(jìn)行手術(shù)將骨植入物取出，同時(shí)無法實(shí)時(shí)獲取骨植入物斷裂情況，實(shí)現(xiàn)及時(shí)響應(yīng)。基于此，本實(shí)施例提出的射頻識(shí)別傳感器利用射頻識(shí)別檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)獲取升入體內(nèi)骨植入物斷裂情況，及時(shí)制定響應(yīng)策略，降低了風(fēng)險(xiǎn)。

優(yōu)選的，本發(fā)明的輻射體包括矩形傳感單元和圓形編碼單元。

優(yōu)選的，本發(fā)明的矩形傳感單元包括兩個(gè)基本的輻射模式：TM₁₀和TM₀₁；兩種基本輻射模式對(duì)應(yīng)的諧振頻率為：

其中，f₁₀為TM₁₀輻射模式對(duì)應(yīng)的諧振頻率，f₀₁為TM₀₁輻射模式對(duì)應(yīng)的諧振頻率，c為真空中的光速，L為矩形傳感單元的長(zhǎng)度，ΔL_c為裂紋引起的矩形傳感單元長(zhǎng)度方向電氣長(zhǎng)度的增加量，W為矩形傳感單元的寬度，ΔW_c為裂紋引起的矩形傳感單元寬度方向電氣長(zhǎng)度的增加量，ε_re為有效介電常數(shù)。

優(yōu)選的，本發(fā)明的圓形編碼單元的諧振頻率為：

其中，c為真空中的光速，R_e為圓形編碼單元的有效半徑，ε_r為基板的介電常數(shù)。

第二方面，本發(fā)明提出了如上所述的一種可植入式射頻識(shí)別傳感器的參數(shù)確定方法，包括：