一種體外骨缺損模型及形狀回復(fù)力檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于骨修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種體外骨缺損模型及形狀回復(fù)力檢測(cè)裝 置及其檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 骨不連是骨折和骨缺損修復(fù)中常見(jiàn)的并發(fā)癥，它通常是指骨折或骨缺損部位在修 復(fù)過(guò)程中未形成骨連接，正常的骨愈合過(guò)程停止。形成骨不連的原因包括骨折間隙或人工 骨與自體骨間隙太大、應(yīng)力遮擋、固定不穩(wěn)定和供血不足等。針對(duì)骨不連問(wèn)題，大多數(shù)研究 都是集中在骨不連形成之后的治療方法和治療方案研究上，但骨不連形成之后的二次治療 在給患者身屯、造成痛苦的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生甚至不低于一次治療的費(fèi)用。本專利發(fā)明人開(kāi)發(fā) 一種基于形狀記憶聚合物的形狀記憶人工骨，該人工骨在體溫附近發(fā)生形狀回復(fù)時(shí)，可W 完全填充人工骨與自體骨間隙，產(chǎn)生的形狀回復(fù)力可部分補(bǔ)償應(yīng)力遮擋產(chǎn)生的應(yīng)力不足， 通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)初步證明，該人工骨可W預(yù)防骨不連形成。
[0003] 但人骨的理化性質(zhì)與年齡、性別、部位有關(guān)，也與人的健康狀態(tài)、生理周期等有關(guān)， 不同病人其骨缺損的幾何尺寸（主要是長(zhǎng)度和直徑）也不盡相同。該導(dǎo)致其對(duì)人工骨的長(zhǎng) 度、直徑、回復(fù)應(yīng)力等的要求也不同。而目前，由于對(duì)于骨修復(fù)人工骨材料還沒(méi)有定量的力 學(xué)性能檢測(cè)裝置，因而還不能指導(dǎo)研究人員對(duì)人工骨材料進(jìn)行力學(xué)性能設(shè)計(jì)，也即得不到 合適的人工骨尺寸，在一定程度上，影響了采用形狀記憶人工骨進(jìn)行骨修復(fù)方法的治療效 果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種體外骨缺損模型及形狀回復(fù)力檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方 法，利用該人工骨缺損模型可W任意調(diào)整骨缺損長(zhǎng)度和直徑，并能模擬自體骨的彈性系數(shù)， 定量檢測(cè)自體骨的變形量，克服了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法得到合適的人工骨尺寸存在影響治療效果 的問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明的目的之一是通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 一種體外骨缺損模型，包括可由不同作用位點(diǎn)處的彈性系數(shù)表征不同自體骨的模 性系數(shù)的懸臂梁結(jié)構(gòu)，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)包括樣品臺(tái)和置于其上的懸臂梁，所述樣品臺(tái)包括 底座和在豎直方向間隔設(shè)置的上樣品托及下樣品托，所述上樣品托的上端部和下樣品托的 下端部均設(shè)置有面積可調(diào)的支撐墊，所述上樣品托可滑動(dòng)的設(shè)置在懸臂梁上，所述下樣品 托可滑動(dòng)的設(shè)置在底座上。
[0007] 進(jìn)一步，所述上樣品托上設(shè)置有懸臂梁滑槽，所述底座上設(shè)置有下樣品托滑槽。 [000引進(jìn)一步，所述上樣品托上設(shè)置有可將上樣品托固定在懸臂梁上的鎖緊螺釘。
[0009] 進(jìn)一步，所述下樣品托的上端設(shè)置有調(diào)整與上樣品托距離的上下調(diào)整螺釘。
[0010] 進(jìn)一步，所述懸臂梁上設(shè)置有可精確測(cè)量上樣品托水平位置的刻度I，所述底座上 設(shè)置有與刻度I對(duì)應(yīng)的刻度II，所述上樣品托上設(shè)置有用于對(duì)準(zhǔn)刻度I的對(duì)準(zhǔn)刻線I，所述 下樣品托設(shè)置有用于對(duì)準(zhǔn)刻度II的對(duì)準(zhǔn)刻線II。
[0011] 進(jìn)一步，所述上樣品托在懸臂梁滑槽處開(kāi)有觀察窗，所述對(duì)準(zhǔn)刻線I設(shè)置有觀察 窗的上部或下部。
[0012] 進(jìn)一步，還包括設(shè)置在上樣品托和下樣品托之間對(duì)人工骨進(jìn)行加熱的溫度控制 室。
[0013] 本發(fā)明的目的之二是通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0014] 一種基于上述一種體外骨缺損模型的形狀回復(fù)力的檢測(cè)裝置，包括體外骨缺損模 型，還包括線性示差位移傳感器、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)，所述線性示差位移傳 感器由線性示差位移傳感器探頭和裝有傳感器線圈的套筒組成，其下方通過(guò)套筒固定在底 座上，其上方通過(guò)抗磁質(zhì)桿固定在懸臂梁的自由端上，所述線性示差位移傳感器探頭與信 號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)相連。
[0015] 本發(fā)明的目的之S是通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0016] 采用上述一種形狀回復(fù)力檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其具體方法為：
[0017] 1)任意預(yù)定懸臂梁作用位點(diǎn)，W表征不同自體骨的模性系數(shù)；
[0018] 2)任意預(yù)定上、下樣品托支撐墊的支撐面積；
[0019] 3)任意預(yù)定上、下樣品托支撐墊之間的距離；
[0020] 4)設(shè)置與2)、3)相匹配的人工骨，并將其置于溫度控制室內(nèi)；
[0021] 5)待人工骨溫度達(dá)到記憶溫度且充分變形后，測(cè)量懸臂梁自由端的提度5
[002引 6)根據(jù)懸臂梁原理，通過(guò)下式計(jì)算得到回復(fù)力F:
[0023]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種體外骨缺損模型，其特征在于：包括可由不同作用位點(diǎn)處的彈性系數(shù)表征不同 自體骨的彈性系數(shù)的懸臂梁結(jié)構(gòu)，所述懸臂梁結(jié)構(gòu)包括樣品臺(tái)和置于其上的懸臂梁，所述 樣品臺(tái)包括底座和在豎直方向間隔設(shè)置的上樣品托及下樣品托，所述上樣品托的上端部和 下樣品托的下端部均設(shè)置有面積可調(diào)的支撐墊，所述上樣品托可滑動(dòng)的設(shè)置在懸臂梁上， 所述下樣品托可滑動(dòng)的設(shè)置在底座上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種體外骨缺損模型，其特征在于：所述上樣品托上設(shè)置有懸 臂梁滑槽，所述底座上設(shè)置有下樣品托滑槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種體外骨缺損模型，其特征在于：所述上樣品托上設(shè)置有可 將上樣品托固定在懸臂梁上的鎖緊螺釘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種體外骨缺損模型，其特征在于：所述下樣品托的上端設(shè)置 有調(diào)整與上樣品托距離的上下調(diào)整螺釘。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種體外骨缺損模型，其特征在于：所述懸臂梁上設(shè)置有可精 確測(cè)量上樣品托水平位置的刻度I，所述底座上設(shè)置有與刻度I對(duì)應(yīng)的刻度II，所述上樣品 托上設(shè)置有用于對(duì)準(zhǔn)刻度I的對(duì)準(zhǔn)刻線I，所述下樣品托設(shè)置有用于對(duì)準(zhǔn)刻度II的對(duì)準(zhǔn)刻 線II。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種體外骨缺損模型，其特征在于：所述上樣品托在懸臂梁滑 槽處開(kāi)有觀察窗，所述對(duì)準(zhǔn)刻線I設(shè)置在觀察窗的上部或下部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種體外骨缺損模型，其特征在于：還包括設(shè)置在上樣品托和 下樣品托之間對(duì)人工骨進(jìn)行加熱的溫度控制室。
8. -種基于如權(quán)利要求1-7任一所述一種體外骨缺損模型的形狀回復(fù)力的檢測(cè)裝置， 包括體外骨缺損模型，其特征在于：還包括線性示差位移傳感器、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡 和計(jì)算機(jī)，所述線性示差位移傳感器由線性示差位移傳感器探頭和裝有傳感器線圈的套筒 組成，其下方通過(guò)套筒固定在底座上，其上方通過(guò)抗磁質(zhì)桿固定在懸臂梁的自由端上，所述 線性示差位移傳感器探頭與信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)相連。
9. 采用如權(quán)利要求8所述一種形狀回復(fù)力檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其具體方法為： 1) 任意預(yù)定懸臂梁作用位點(diǎn)，以表征不同自體骨的模性系數(shù)； 2) 任意預(yù)定上、下樣品托支撐墊的支撐面積； 3) 任意預(yù)定上、下樣品托支撐墊之間的距離； 4) 設(shè)置與2)、3)相匹配的人工骨，并將其置于溫度控制室內(nèi)； 5) 待人工骨溫度達(dá)到記憶溫度且充分變形后，測(cè)量懸臂梁自由端的撓度Sch 6) 根據(jù)懸臂梁原理，通過(guò)下式計(jì)算得到回復(fù)力F :
其中，a為懸臂梁支點(diǎn)O與上樣品托之間的距離，L、b、h分別為懸臂梁的長(zhǎng)、寬和厚，E 為懸臂梁的彈性模量。 7) 通過(guò)下式計(jì)
算得到人工骨接觸點(diǎn)懸臂梁的撓度δ a: 8)重復(fù) 1)、5)、6)、7)或 2)、4)、5)、6)、7)或 3)、4)、5)、6)、7)，直至完成試驗(yàn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種形狀回復(fù)力檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于：懸臂梁不 同作用位點(diǎn)a與不同自體骨的模性系數(shù)K的關(guān)系為：
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種體外骨缺損模型及形狀回復(fù)力檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，屬于骨修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明的模型包括樣品臺(tái)和置于其上的懸臂梁，所述樣品臺(tái)包括底座和在豎直方向間隔設(shè)置的上樣品托及下樣品托，所述上樣品托的上端部和下樣品托的下端部均設(shè)置有面積可調(diào)的支撐墊，所述上樣品托可滑動(dòng)的設(shè)置在懸臂梁上，所述下樣品托可滑動(dòng)的設(shè)置在底座上；本發(fā)明的檢測(cè)裝置包括線性示差位移傳感器、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)，本發(fā)明的測(cè)量方法包括任意預(yù)定懸臂梁作用位點(diǎn)以表征不同自體骨的彈性系數(shù)，本發(fā)明依據(jù)懸臂梁結(jié)構(gòu)、檢測(cè)裝置可進(jìn)行形狀記憶人工骨材料的形狀回復(fù)力定量檢測(cè)，對(duì)運(yùn)用形狀記憶人工骨解決缺損骨的臨床應(yīng)用具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。
【IPC分類】G01N3-20, G01N3-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104749026
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510187081
【發(fā)明人】羅彥鳳, 王遠(yuǎn)亮, 肖國(guó)敏, 何浩
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月20日