人工膝关节置换术中压力平衡测量装置.pdf

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1、142传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第3O卷第2期≯≯前沿技术fpp、P人工膝关节置换术中压力平衡测量装置万维逸，陈虹，刘鸣，唐竞，张春，王志华(清华大学信息科学与技术国家实验室清华大学微电子所，北京100084)摘要：提出了在人工膝关节置换手术中测量膝关节假体与垫片之间压力的系统，帮助医生定量地了解软组织各部分张力的情况，保证膝关节内外侧软组织张力的平衡。采用触力传感器采集压力信息，用微处理器对系统进行控制和数据处理，通过无线方式进行数据传输，在显示终端以图形化的方式直观实时地显示压力分布。从

2、理论上分析了系统的误差，并给出了测试方案和测试结果，并对结果进行处理以提高系统的精度。结果表明：该系统高效、可靠、精度高，验证了设计方案的可行性。关键词：医疗微系统；触力传感器；通用传感器接口中图分类号：TN914文献标识码：A文章编号：1000--9787(2011)02-0142--03MeasurementappratusforstrainbalanceinthemedicaloperationoftotalkneereplacementWANWei-yi，CHENHong，LIUMing，TANGJing，ZHANGChun，WANGZhi—hua(Nat

3、ionalLaboratoryforInformationScienceandTechnology，MicroelectronicsDepartment，SchoolofInformationScienceandTechnology，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Asystemforstrainmeasurementbetweentheprosthesisandthespacerinthemedicaloperationoftotalkneereplacement(TKR)isproposed．It

4、canhelpdoctorstoknowthestraindistributioninthekneeandcanmakeSilkwhetherthestrainisinbalance．Theforcesensorisusedtogaugethestrain，themicroCPUisusedforsystemcontrolanddataprocessing．Datasaretransmittedbywirelesswayandtheresultsarevisuallyandreal—timedisplayed．Theerrorsareanalyzedtheoret

5、ically．ThetestschemeandtestresultsaregivenaswellandresultsareprocessedtOimprovethesystemprecision．Theresultshowsthesystemhasthefeaturesofhigheficiency，reliability，highprecision，whichverifythefeasibilityofthedesign．Keywords：medicalmicro—electro—mechanicalsystems；forcesensor；universaltr

6、ansducerinterface(UTI)0引言压力不同，病患长期使用后垫片内外侧磨损程度不同，会加关节疾病是一种常见的慢性疾病，大大影响了患者的速垫片磨损，造成手术失败，严重时需要进行二次手术，给生活质量，甚至能缩短患者寿命l0～15年。目前，我国关病人增加更多的痛苦。目前，膝关节置换手术中保持内外节炎患者估计有1亿以上，主要是老年患者。膝关节置换侧平衡主要依靠医生的经验，这就导致了手术的很多不确手术是通过人工关节假体置换已彻底病损的关节，使不能定性。本文提出一种能测量关节内外侧压力系统，用定量活动和疼痛的关节变成活动无痛的关节，是治疗晚期关节的方法帮助医生做

7、出判断，以提高手术的成功率。炎十分理想的手术J。医疗微系统，是指将微米、纳米技术在医疗器械上应膝关节置换手术将关节内已被磨损了的股骨和胫骨的用，实现能通过低损伤性地进入人体内的任意部位、并在体表面削去10mm左右的厚度，然后将制成关节形状的金属内自主进行诊断和治疗的微机器人系统。这种系统的和高分子聚乙烯垫片镶嵌在股骨和胫骨之间。图1表示了实现不仅能采用低损伤性，甚至是无损伤性的诊断与治疗，人工关节的结构包括和股骨相连的股骨假体、胫骨相连的极大地减少患者的痛苦。微小化、集成化、数据传输及处理胫骨假体以及假体之间的垫片。该手术的要点和难点之一等是医疗微系统设计的主要问

8、题。本文提