[发明专利]一种用于人体尸体膝关节交叉韧带生物力学特性的测量系统

摘要

本发明涉及医学领域，涉及一种用于人体尸体膝关节交叉韧带生物力学特性的测量系统，包括定位机器人、力传感器、数据采集卡、视觉跟踪平台、计算机、胫骨固定部分和股骨固定部分等硬件以及存储于计算机内的力信息采集模块、定位机器人运动模块和视觉跟踪模块等软件。力信息采集模块通过实时获取膝关节的力信息，实现精确的力控制。定位机器人运动模块通过以太网通信使计算机和定位机器人建立联系，辅助医生完成运动控制并获取膝关节处精确的位置信息。视觉跟踪模块实时采集胫骨和股骨上Marker的位姿信息，通过比较膝关节运动前后的位姿变化，获取膝关节处的移动量和转动量。辅助医生完成精确的力控制、运动控制，并获取膝关节处的位置和姿态信息，降低实验操作的难度，提高实验结果的准确性。

主权项

1.本发明涉及医学领域，涉及一种用于人体尸体膝关节交叉韧带生物力学特性的测量系统，包括定位机器人、力传感器、数据采集卡、视觉跟踪平台、计算机、胫骨固定部分和股骨固定部分等硬件以及存储于计算机内的力信息采集模块、定位机器人运动模块和视觉跟踪模块等软件。定位机器人1末端安装在机器人底座上，定位机器人1前端连接配重架2，配重架2上装有配重块3；配重架3与胫骨固定部分4、股骨固定部分5连接，胫骨和股骨上分别插入Marker板6，在运动过程中通过视觉跟踪平台来实时监测膝关节的运动量。胫骨固定部分4由力传感器41、连接板42、胫骨卡具43、克氏针44组成。其中，配重架3与力传感器41通过螺钉连接，力传感器41与连接板42通过紧配合连接，胫骨卡具43卡住小腿胫骨，然后从胫骨卡具43的两个导向孔中钻入两根克氏针44固定。股骨固定部分5由支架51、克氏针52、转手53、横杆54、连接块55、股骨卡具56、大螺母57组成。股骨卡具56卡住大腿股骨，然后从股骨卡具56的两个导向孔中钻入两根克氏针52固定。股骨卡具56与连接块55固联，然后连接块55穿入安放在地面支架51的横杆54上(横杆54可以插入支架51上的任意一个孔中，方便调节高度)，横杆54与支架51通过3个大螺母57连接，横杆54一端安装有转手53，可以轻松转动转手53来调节膝关节屈曲角度，待调整到合适角度后，再拧紧大螺母57来固定。本发明涉及的测量人体尸体膝关节交叉韧带生物力学特性的模块包括：力信息采集模块、定位机器人运动模块和视觉跟踪模块。(A)所述力信息采集模块，用于计算机与力传感器连接，通过数据采集卡实时采集力传感器的力信息，实现精确的力控制。(B)所述定位机器人运动模块，用于计算机与定位机器人建立通信，计算机可以实时获取定位机器人的位姿，辅助医生完成运动控制并获取膝关节处精确的位置信息。(C)所述视觉跟踪模块，用于在定位机器人运动过程中，实时记录膝关节胫骨与股骨之间位姿信息，通过比较膝关节运动前后的位姿变化，获取膝关节处的移动量和转动量。