一种组织工作载荷的检测装置和检测方法转让专利

申请号 : CN202210490460.1

文献号 : CN114910197B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 屠攀

申请人 : 上海汇禾医疗科技股份有限公司

摘要 :

本发明公开了一种组织工作载荷的检测装置和检测方法,包括:植入单元,其一端与组织连接以定位检测装置;测量单元,其用于检测组织的工作载荷;所述测量单元可拆卸地安装在植入单元的另一端,所述的另一端与植入单元连接组织的一端相对;其中,所述组织的工作载荷通过植入单元传递至测量单元,并被测量单元采集。其能够实现介入条件的组织工作载荷测量,使得获取的数据贴近真实;为植入器械的设计提供了真实、可靠的实验数据。且降低检测装置的设计、制造成本,同时也便于操作人员使用装置。

权利要求 :

1.一种组织工作载荷的检测装置,包括:植入单元,其一端与组织连接以定位检测装置;

测量单元,其用于检测组织的工作载荷;

其特征在于:

所述测量单元可拆卸地安装在植入单元的另一端,所述的另一端与植入单元连接组织的一端相对;其中,所述组织的工作载荷通过植入单元传递至测量单元,并被测量单元采集;

所述植入单元包括止挡部;

所述测量单元包括测量基体;

检测装置还包括止位组件;

其中,测量基体卡接在止挡部和止位组件之间,以采集通过止挡部传递至测量单元的组织工作载荷。

2.根据权利要求1所述的组织工作载荷的检测装置,其特征在于,所述止挡部为旋转臂基座,所述的植入单元还包括夹持臂基座,夹持臂基座靠近测量单元的一侧设置有连接部;其中,所述的连接部穿过旋转臂基座后与所述的止位组件可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的组织工作载荷的检测装置,其特征在于,所述的连接部的外周侧设置有锯齿特征,所述的止位组件包括止位卡件;

所述的止位卡件与所的锯齿特征卡合连接后将所述的测量单元卡接在旋转臂基座和止位卡件之间。

4.根据权利要求2‑3任一所述的组织工作载荷的检测装置,其特征在于,所述的测量基体包括基体部、检测部和导线;

所述的基体部套设在所述连接部上,所述的检测部设置在所述基体部上,所述的检测部与所述的导线连接。

5.根据权利要求2‑3任一所述的组织工作载荷的检测装置,其特征在于,所述的植入单元还包括夹持臂和旋转臂;

所述的夹持臂的一端枢接在夹持臂基座上;

所述旋转臂的一端枢接在夹持臂的中部,另一端枢接在所述的旋转臂基座上。

6.根据权利要求5所述的组织工作载荷的检测装置,其特征在于,所述的夹持臂和旋转臂均为两个,两个所述的夹持臂和旋转臂相向运动以夹持组织。

7.根据权利要求6所述的组织工作载荷的检测装置,其特征在于,所述的夹持臂和旋转臂面向组织的一侧均设置有倒刺。

8.根据权利要求3所述的组织工作载荷的检测装置,其特征在于,所述连接部远离夹持单元的端部设置有卡扣,所述的连接部通过卡扣与基座管可拆卸连接。

9.根据权利要求8所述的组织工作载荷的检测装置,其特征在于,所述的止位组件还包括止位输送杆,所述的止位卡件远离植入单元的端部设置有卡扣,所述的止位卡件通过卡扣与所述的止位输送杆可拆卸连接;

所述的止位卡件和止位输送杆套设在所述基座管上;所述基座管的内部穿设有内芯杆。

10.根据权利要求1所述的组织工作载荷的检测装置,其特征在于,所述的植入单元包括锚定部和锚定器,锚定部和锚定器之间通过拉线连接,所述的锚定器作为止位组件,拉线上远离锚定部和锚定器的端部设置有拉线锁紧器,所述的拉线锁紧器作为所述止挡部。

11.根据权利要求10所述的组织工作载荷的检测装置,其特征在于,所述的测量基体包括基体部、检测部和导线;

所述的基体部套设在所述拉线上且夹持在止挡部和止位组件之间,所述的检测部设置在所述基体部上,所述的检测部与所述的导线连接。

12.一种组织工作载荷的检测方法,其使用权利要求1‑11任一所述的检测装置,其特征在于:所述检测方法包括,操作检测装置的植入单元,使其一端连接组织;

通过测量单元检测组织的工作载荷。

13.一种组织工作载荷的检测方法,其使用权利要求5‑9任一所述的检测装置,其特征在于:所述检测方法包括,操作检测装置的植入单元,使其一端连接组织;

采集测量单元检测的止挡部的载荷,并获取植入单元介入状态下的姿态;

通过止挡部的载荷和植入单元的姿态计算组织的工作载荷。

14.根据权利要求13所述的组织工作载荷的检测方法,其特征在于,所述的计算组织的工作载荷包括:

通过如下公式计算工作载荷: ;其中,F为工作载荷,Fm为止挡部的载荷,α为两个夹持臂之间的夹角,β为夹持臂和旋转臂之间的夹角。

说明书 :

一种组织工作载荷的检测装置和检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及医疗器械技术领域,尤其涉及一种组织工作载荷的检测装置和检测方法。

背景技术

[0002] 在组织修复领域中,一般通过植入器械的作用力改变被修复组织的形态以达到修复目的。实践中,植入器械常常受到组织收缩和/或舒张作用而承受不断变化的载荷,并且植入器械在体内需要数月到1年的时间才能完全内皮化而与组织成为一体。但在此之前,植入器械一直承受组织或器官的工作载荷。以心脏瓣膜修复为例,要求以1年来计,植入器械能够承受4000万次的交变载荷而不失效,部分行业标准中甚至要求植入器械满足10年4亿次的交变载荷而不失效。由此,植入器械的可靠性设计显得尤为重要。如何准确的获得器械在植入后的受力情况,比如力的大小和频率等参数,对设计植入器械非常重要。但现有技术中,鲜有能够直接地、真实的测量器械作用在柔性组织内部后的受力情况的检测装置和相应的检测方法。也缺乏能够模拟器械介入组织后的受力情况的检测装置或检测方法。造成此种现象的主要原因是柔性组织内部空间狭小、测量难度大,现有的测量仪器无法布置在目标测量点、且也无法真实地、直接的反映柔性组织的工作载荷,而导致测量误差过大。

发明内容

[0003] 为克服上述问题,本发明提供一种组织工作载荷的检测装置和检测方法。其能够有效兼容现有的植入器械,使检测装置直达柔性组织目标点位,准确测量组织的载荷数据,为植入器械提供准确的设计依据。
[0004] 为实现上述目的,根据本发明实施例的一个方面,提供了一种组织工作载荷的检测装置,包括:
[0005] 植入单元,其一端与组织连接以定位检测装置;
[0006] 测量单元,其用于检测组织的工作载荷;
[0007] 所述测量单元可拆卸地安装在植入单元的另一端,所述的另一端与植入单元连接组织的一端相对;其中,
[0008] 所述组织的工作载荷通过植入单元传递至测量单元,并被测量单元采集。
[0009] 可选的,所述植入单元包括止挡部;
[0010] 所述测量单元包括测量基体;
[0011] 检测装置还包括止位组件;
[0012] 其中,测量基体卡接在止挡部和止位组件之间,以采集通过止挡部传递至测量单元的组织工作载荷。
[0013] 可选的,所述止挡部为旋转臂基座,所述的植入单元还包括夹持臂基座,夹持臂基座靠近测量单元的一侧设置有连接部;其中,
[0014] 所述的连接部穿过旋转臂基座后与所述的止位组件可拆卸连接。
[0015] 可选的,所述的连接部的外周侧设置有锯齿特征,所述的止位组件包括止位卡件;
[0016] 所述的止位卡件与所的锯齿特征卡合连接后将所述的测量单元卡接在旋转臂基座和止位卡件之间。
[0017] 可选的,所述的测量基体包括基体部、检测部和导线;
[0018] 所述的基体部套设在所述连接部上,所述的检测部设置在所述基体部上,所述的检测部与所述的导线连接。
[0019] 可选的,所述的植入单元还包括夹持臂和旋转臂;
[0020] 所述的夹持臂的一端枢接在夹持臂基座上;
[0021] 所述旋转臂的一端枢接在夹持臂的中部,另一端枢接在所述的旋转臂基座上。
[0022] 可选的,所述的夹持臂和旋转臂均为两个,两个所述的夹持臂和旋转臂相向运动以夹持组织。
[0023] 可选的,所述的夹持臂和旋转臂面向组织的一侧均设置有倒刺。
[0024] 可选的,所述连接部远离夹持单元的端部设置有卡扣,所述的连接部通过卡扣与基座管可拆卸连接。
[0025] 可选的,所述的卡位组件还包括止位输送杆,所述的止位卡件远离植入单元的端部设置有卡扣,所述的止位卡件通过卡扣与所述的止位输送杆可拆卸连接;
[0026] 所述的止位卡件和止位输送杆套设在所述基座管上;所述基座管的内部穿设有内芯杆。
[0027] 可选的,所述的植入单元包括锚定部和锚定器,锚定部和锚定器之间通过拉线连接,所述的锚定器作为止位组件,拉线上远离锚定部和锚定器的端部设置有拉线锁紧器,所述的拉线锁紧器作为所述止挡部。
[0028] 可选的,所述的测量基体包括基体部、检测部和导线;
[0029] 所述的基体部套设在所述拉线上且夹持在止挡部和止位组件之间,所述的检测部设置在所述基体部上,所述的检测部与所述的导线连接。
[0030] 根据本发明实施例的另一个方面,提供了一种组织工作载荷的检测方法,其使用第一方面任一所述的检测装置,
[0031] 所述检测方法包括,
[0032] 操作检测装置的植入单元,使其一端连接组织;
[0033] 通过测量单元检测组织的工作载荷。
[0034] 根据本发明实施例的又一个方面,提供了一种组织工作载荷的检测方法,其使用第一方面任一所述的检测装置,
[0035] 所述检测方法包括,
[0036] 操作检测装置的植入单元,使其一端连接组织;
[0037] 采集测量单元检测的止挡部的载荷,并获取植入单元介入状态下的姿态;
[0038] 通过止挡部的载荷和植入单元的姿态计算组织的工作载荷。
[0039] 可选的,所述的计算组织的工作载荷包括:通过如下公式计算工作载荷:其中,F为工作载荷,Fm为止挡部的载荷,α为两个夹持臂之间的夹角,β为夹持臂和旋转臂之间的夹角。
[0040] 本发明的技术方案具有如下优点或有益效果:
[0041] (1)通过在植入单元上连接测量单元,也即在植入器械上集成定制化的测量单元,如力值传感器,可以实现介入条件的组织工作载荷测量,使得获取的数据贴近真实;为植入器械的设计提供了真实、可靠的实验数据。
[0042] (2)通过将测量单元夹持在止挡部和止位组件之间,达到通过机构转化,将难以表征和测试的柔性组织产生的工作载荷转为刚性结构间的作用力,使得通过测量单元测量组织工作载荷的方案可以有效实施。解决了现有技术中无法直接测量组织工作载荷的问题。
[0043] (3)通过简便可重复的检测装置和检测方法,为植入器械设计和校核提供了临床数据来源。
[0044] (4)通过采用模块化设计思路,方便测量单元集成在现有器械上,有效降低了检测装置的设计和制造成本,同时也方便操作人员使用,降低了用户的学习成本。

附图说明

[0045] 附图用于更好地理解本发明,不构成对本发明的不当限定。其中:
[0046] 图1是根据本发明实施例的检测装置的装配状态的示意图;
[0047] 图2是根据本发明实施例的检测装置的装配状态的爆炸结构的示意图;
[0048] 图3是根据本发明实施例的检测装置的夹持臂基座的安装状态示意图;
[0049] 图4是根据本发明实施例的检测装置的测量单元的结构示意图;
[0050] 图5是根据本发明实施例的检测装置的测量单元的另一视角的示意图;
[0051] 图6是根据本发明实施例的检测装置的基体的变形示意图;
[0052] 图7是根据本发明实施例的检测装置的止位卡件的示意图;
[0053] 图8是根据本发明实施例的检测装置的受力的示意图;
[0054] 图9是根据本发明实施例的检测装置的测量原理的示意图;
[0055] 图10是根据本发明实施例的检测装置的另一测量原理的示意图;
[0056] 图11是根据本发明实施例的检测装置的测量结果示意图;
[0057] 图12是根据本发明实施例的检测装置的关闭角度与系数C的映射关系示意图;
[0058] 图13是根据本发明实施例的检测装置的工作载荷测量结果示意图;
[0059] 图14是根据本发明实施例的检测装置的另一测量原理的示意图;
[0060] 图15是根据本发明实施例的分体型检测装置测量原理的示意图;
[0061] 图16是根据本发明实施例的检测装置又一检测结果的示意图。

具体实施方式

[0062] 以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明,其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解,应当将它们认为仅仅是示范性的。因此,本领域普通技术人员应当认识到,可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改,而不会背离本发明的范围和精神。同样,为了清楚和简明,以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
[0063] 为了解决背景技术中的至少一个问题,根据本发明实施例的一个方面,提供了一种组织工作载荷的检测装置,包括:植入单元,其一端与组织连接以定位检测装置;测量单元,其用于检测组织的工作载荷;所述测量单元可拆卸地安装在植入单元的另一端,所述的另一端与植入单元连接组织的一端相对;其中,所述组织的工作载荷通过植入单元传递至测量单元,并被测量单元采集。
[0064] 本发明的一个实施例中提供的组织工作载荷测量装置可以用于测量多种人体组织的载荷,尤其是用于测量心脏瓣膜修复器械在植入状态下所受到的周期性的载荷。所述的载荷为心脏组织的收缩和/或舒张过程对介入器械产生的周期性的作用力。尤为重要的是,本发明的检测装置具有模块化设计的特点,其仅需要对现有的植入器械稍作修改,即可将本发明的测量单元集成在植入器械上,简化了检测装置结构的设计复杂性,降低了生产成本,也便于操作人员使用。具体的,所述的检测装置包括植入单元和测量单元;其中,植入单元用于连接组织,实现对检测装置的固定。所述的植入单元可以采用如图1‑2所示的紧凑型的植入器械,也可采用如图15所示的分体型植入器械。所述的连接组织可包括多种方式,如夹持、螺纹锚定等,上述仅是一种示例,不构成对本发明的技术方案保护范围的限定。在完成连接后,即可通过测量单元检测组织的工作载荷。由于测量单元与植入单元集成在一起,所述的检测装置可以采用现有的输送系统运输至目标组织处,达到实时采样,真实反映受力情况的精确测量效果。测量单元贴近待测量目标,测量更为直观,数据的真实性得到保证。具体的,所述测量单元可拆卸地安装在植入单元的另一端,所述的另一端与植入单元连接组织的端部相对;所述组织的工作载荷通过植入单元传递至测量单元,并被测量单元采集。可以理解的是,该实施例采用可拆卸的方式设计测量单元充分体现了模块化的设计思想,该设计方式使测量单元具有通用性,其可以适配在不同类型的植入单元上,完成多种测量目的。进一步的,通过植入单元传递组织的工作载荷至测量单元,能够真实的测量组织的载荷大小和频率等参数,从而为植入器械的结构设计提供准确的设计参数。
[0065] 优选的,所述植入单元包括止挡部;所述测量单元包括测量基体;检测装置还包括止位组件5;其中,测量基体卡接在止挡部和止位组件之间,以采集通过止挡部传递至测量单元的组织工作载荷。
[0066] 如图1所示的实施例中,所述的检测装置(或称作测量单元)4通过夹持单元(或称作夹合单元、夹合器)3实现与组织1的连接,所述的组织包括但不限于心肌组织。需要说明的是本发明一个实施例中所述的夹持单元3的主体结构与常规使用的植入器械相同或可对常规使用的植入器械的主体结构稍作调整,或者说,其是通过改进常规的植入器械而得到的,即仅需要在植入器械上设置相应的接口便可与测量单元连接起来,形成检测装置。示例性的,所述的夹持单元通过对夹的方式夹持在组织的夹合部111处。以心肌组织为例,其在正常工作状态下将沿着舒张方向21或收缩方向往复运动,进而其工作载荷22通过组织上的夹合部111作用在夹持单元3上。为了真实、准确的采集组织运动过程对夹持单元的作用力,本发明的一个实施例中,所述的夹持单元远离组织的一端设置有旋转臂基座。相应的,测量单元的测量基体41通过止位组件卡接在旋转臂基座和止位组件之间。可以理解的是,所述的测量基体上设置有力传感单元以测量组织的工作载荷。例如,所述的力传感单元可以为应变片,其贴合在测量基体的表面,另一端通过导线42将测量的信号传递至信号收集单元。具体的,由于测量基体夹持在旋转臂基座和止位组件之间,组织的收缩或舒张运动产生的作用力23传递至旋转臂基座,并引起旋转臂基座运动,进而使测量基座形变而在应变片上产生信号。通过对信号的收集和数据处理即可获得组织正常生理活动在夹持单元上产生的工作载荷的特性。最终为植入器械的设计提供真实可靠的实验数据。需要说明的是,上述是以紧凑型器械为例描述的检测装置的结构和工作原理,相应的分体型器械也可安装本发明的测量单元,并实现相同的检测功能,具体见后文描述。
[0067] 可选的,所述止挡部为旋转臂基座,所述的植入单元还包括夹持臂基座,夹持臂基座靠近测量单元的一侧设置有连接部;其中,所述的连接部穿过旋转臂基座后与所述的止位组件可拆卸连接。
[0068] 如图2和3所示的实施例中,夹持单元还包括夹持臂基座33,所述的夹持臂基座的右端设置有连接部。实践中,所述的连接部与基座管35可拆卸的连接,并且通过控制基座管的前后运动以推动夹持臂基座远离或靠近旋转臂基座34,从而控制夹持单元的开合和收拢状态,最终达到调整夹持力的作用。优选的,所述的旋转臂基座的轴线处设置有通孔,所述的连接部穿过旋转臂基座的通孔后与所述的止位组件可拆卸连接。如图3所示,所述的连接部上可设置锯齿特征331,所述的锯齿特征可在连接部的周向设置多组,所述的多组之间间隔分布。相应的,所述的止位组件可设置有卡扣。优选的,所述的卡扣可以为两个,且相对设置。使用时,先将测量基体套设在所述的连接部上,然后转动止位组件使其卡扣位于锯齿特征的间隔处后,推动所述卡扣向前移动至预定位置。上述的移动过程中,卡扣与锯齿特征不接触,在到达目标位置后再次转动卡扣使其与锯齿特征接触并卡接在齿槽内,进而将测量基体固定在旋转臂基座和止位组件之间。当然,通过合理设置卡扣的形状后,可将卡扣直接对准锯齿特征并推动卡扣沿着锯齿特征前进,并到达预定位置。进一步的,当需要拆卸测量基体时,可将止位组件的卡扣转动至锯齿特征的间隔处,并反向拉动止位组件远离夹持单元以解决对测量基体的约束作用。
[0069] 可选的,所述的连接部的外周侧设置有锯齿特征,所述的止位组件包括止位卡件51;所述的止位卡件与所的锯齿特征卡合连接后将所述的测量单元卡接在旋转臂基座和止位卡件之间。
[0070] 可选的,所述的测量基体包括基体部、检测部和导线;所述的基体部套设在所述连接部上,所述的检测部设置在所述基体部上,所述的检测部与所述的导线连接。
[0071] 如图4‑5所示的实施例中,测量基体包括基体部、检测部411和导线42。所述的检测部包括但不限于应变片,其可贴合在基体部的表面上。所述的基体部优选为U形,U形的中部设置有通孔412;U形结构的两个臂中的一个与旋转臂基座抵靠,另一个与卡位组件抵靠;当旋转臂基座前后移动时,能够将组织的工作载荷通过U形结构的臂传递至测量单元。如图6所示,当组织舒张时,其工作载荷传递至旋转臂基座后推压基体部变形,即从图中的实线位置变化至虚线位置,当组织收缩时,所示的基体部在自身弹力的恢复作用下从图6中的虚线位置变化至实线位置。而上述形变过程将使检测部411随之产生形变并产生测量信号,所述的信号通过导线42采集。可以理解的是,组织工作载荷大小的变化将引起基体部形变的不同和检测部形变的不同,从而实时的、精确的测量组织工作载荷的变化。其中,各个部件的受力情况如图8所示,图中a为旋转臂32与夹持臂31之间的连接点,α为夹持臂之间的夹角,β为夹持臂与旋转臂之间的夹角,F为组织作用在连接点a上的工作载荷,Fm为测量单元受到的载荷。
[0072] 优选的,所述的夹持单元包括夹持臂和旋转臂;所述的夹持臂的一端枢接在夹持臂基座上;所述旋转臂的一端枢接在夹持臂的中部,另一端枢接在所述的旋转臂基座上。为了充分利用现有的植入器械,降低组织工作载荷的检测成本,如图2至3所示的实施例中的检测装置的植入单元主体采用常规的植入器械的结构。但是,为了提高本发明描述的测量单元的通用性,需要对植入单元的夹持臂基座的结构进行优化,使其能够与测量单元兼容。在此基础上,通过在夹持单元中设置夹持臂和旋转臂来锚定或夹持组织,增强组织的锚定稳固性。具体的,所述的夹持臂和旋转臂均采用对夹的方式,夹持臂和旋转臂的一端分别枢接在夹持臂基座上和旋转臂基座上,而旋转臂的另一端枢接在夹持臂的中部。使用时,通过基座管35控制夹持臂基座相对于旋转臂基座前后移动,即可同步控制夹持臂和旋转臂扩张或收缩,从而方便操作人员使用。
[0073] 优选的,所述的夹持臂和旋转臂均为两个,两个所述的夹持臂和旋转臂相向运动以夹持组织。
[0074] 优选的,所述的夹持臂和旋转臂面向组织的一侧均设置有倒刺。倒刺结构的设置增加了夹持单元锚定组织的稳定性。本领域技术人员可以理解的是,根据需要可以灵活调整所述的倒刺的长度、数量和分布,此处不做具体限定。
[0075] 优选的,所述连接部远离夹持单元的端部设置有卡扣332,所述的连接部通过卡扣与基座管35可拆卸连接。如图3所示的实施例中,为了便于控制夹持臂和旋转臂的开合角度,方便操作者控制器械,本发明进一步在检测装置中设置基座管,所述的基座管和连接部对接的位置可分别设置卡扣,从而通过卡扣结构将两者连接起来。并且,在完成植入操作后,可解锁所述卡扣,将基座管撤离。
[0076] 优选的,所述的卡位组件还包括止位输送杆,所述的止位卡件远离夹持单元的端部设置有卡扣,所述的止位卡件通过卡扣与所述的止位输送杆可拆卸连接;所述的止位卡件和止位输送杆套设在所述基座管上;所述基座管的内部穿设有内芯杆。如图2和7所示的实施例中,所述的卡位组件包括止位输送杆52和止位卡件51,两者之间连接的端部设置有卡扣521,通过卡扣实现两者之间的连接或拆卸。进一步的止位卡件面向锯齿特征331的部分设置有至少一对卡齿511。进一步的,为了方便安装和操作器械,本发明的一个实施例中,各个管状零件之间采用多层嵌套结构,由于多个结构均采用管状、卡扣等设计方式,降低了设计和制造难度,有效降低了生产成本。具体的,所述的止位卡件和止位输送杆套设在所述基座管上,从而使止位卡件和止位输送杆可相对基座管相对滑动。进一步的,所述基座管的内部穿设有内芯杆36。使用时,可先将基座管与连接部通过卡扣卡接起来,并将内芯杆穿设在基座管和连接部内,利用内芯杆外壁的限位作用防止基座管与连接部之间的卡扣解锁。而当需要解锁该卡扣时,只需抽离内芯杆即可解除上述的限位作用。在完成基座管与连接部的安装后,可将测量单元套设在所述连接部上,然后将卡扣连接的止位卡件和止位输送杆套设在基座管上,并沿着基座管向前输送至锯齿特征处。由于基座管和连接部外壁的限位作用,止位卡件与止位输送杆之间的卡扣连接保持锁定状态。
[0077] 优选的,所述的植入单元包括锚定部和锚定器,锚定部和锚定器之间通过拉线连接,所述的锚定器作为止位组件,拉线上远离锚定部和锚定器的端部设置有拉线锁紧器,所述的拉线锁紧器作为所述止挡部。
[0078] 如图15所示的分体型器械的实施例中,所述的植入单元采用分体设计,其包括锚定部9和锚定器11,锚定部和锚定器之间通过拉线10连接。其中锚定部的锚定位置远离锚定器11的固定位置。该实施例中,所述的锚定器作为止位组件,拉线上远离锚定部和锚定器的端部设置有拉线锁紧器122,所述的拉线锁紧器作为所述止挡部。组织在正常工作状态下,其载荷顺次通过锚定部9、拉线10传递至锚定器11处。该实施例中,靠近锚定器的拉线的端部通过拉线锁紧器将拉线的端部固定在锚定器11处。本发明基于该植入器械安装特性,有效利用结构间的力传递特点而将测量单元夹持在拉线锁紧器和锚定器之间,有效采集组织的工作载荷。
[0079] 优选的,与前述的实施例类似,图15所示的实施例中,所述的测量基体也包括基体部、检测部和导线;所述的基体部套设在所述拉线上且夹持在止挡部和止位组件之间,所述的检测部设置在所述基体部上,所述的检测部与所述的导线连接。
[0080] 优选的,为了检验本发明实施例展示的检测装置的有效性和准确性,本发明进一步设计了一种实验方案。所述的方案也可用于采集其它组织的工作载荷。所述的实验方案如图9所示,其中检测装置植入于心脏内,以测量瓣膜修复所用的植入器械受到的组织工作载荷。其中,检测装置由输送系统通过上腔静脉12植入目标组织处,如心脏三尖瓣后瓣,检测装置的导线与体外设置的力值采集器6连接。心脏组织周期性的收缩或舒张对夹持器械产生的力通过旋转臂基座专递至测量基体,从而引起检测部周期性的形状变化,如引起应变片周期性的形变而使其自身电阻值发生变化,所述变化产生的电信号的变化由力值采集器测得。从而得到组织对植入器械的作用力大小和频率等数据。
[0081] 除了介入状态下验证或使用本发明的器械以测量组织工作载荷外,也可在离体状态下使用本发明的器械。如图10所示的在脉动流离体试验中,通过搭建脉动流平台来测量组织工作载荷。电机泵77通过管道与心脏连接为其提供心脏动力,例如可以水为介质模拟猪心的搏动。测量时可同时植入本发明的检测装置和检测压力的传感器,通过植入两个测量装置分别监测工作载荷和压力的变化,以验证本发明的检测装置的准确性。例如,压力传感器7设置在心脏内且位于夹持单元的附近,当心脏收缩或舒张时,组织内的压力和工作载荷同步变化。当压力P最大时,则心室处于收缩状态,此时瓣叶关闭,瓣环收缩,夹在瓣环上的夹持单元的夹持力最小,反之瓣环扩张到最大的时候(此时瓣口打开,瓣环扩张到最大,相应的压力P最小),夹持力也最大。为了便于观察心脏的工作状态,图10所示的实施例中进一步安装了内窥镜101以观察瓣环的开合情况。本领域技术人员可以理解的是,在活体组织实验中,内窥镜可用超声设备替代,以减小组织的创伤。
[0082] 以一次脉动流测试采集到的数据为例,如图11展示了采集到的压力P和力值Fm(或称作止挡部载荷)在同一时间的波形图,两者的波形类似,且周期基本相同,其有效证明了本发明的器械测量的准确性。此外,需要说明的是图11中测量的Fm是检测部直接测得的力的数值,其不是工作载荷。因此,需要通过数值求解以获得真实的工作载荷。如图8所示的受力分析图中,Fm与工作载荷F存在转化关系,对应关闭角度(即两个夹持臂之间的夹角)α下有力的平衡关系如下:
[0083]
[0084] 在对应的关闭角度α下,两者为正相关关系,记系数:
[0085]
[0086] 系数C与关闭角度α有关,其对应关系如图12所示。示例性的,当关闭角度为58°,可求出C=0.182,进而可将图11所示的Fm转化为工作载荷F在心动周期下的波形图,具体如13所示。通过上述描述可知,瓣环组织在周期性的收缩或扩张时,夹合器(或称作夹持单元或夹持器械)3作用在组织上的力值(即工作载荷)的波动范围为2.02N至2.52N。所述的力值可以作为器械设计和疲劳验证的输入数据,从而为设计者提供有力的实验支撑,确保设计的植入器械满足安全性和可靠性的要求。
[0087] 需要说明的是,上述实验过程需要α的数值。通常可通过控制旋转臂基座与夹持臂基座之间的距离来计算获得该数值,当然也可以通过实验手段获得该数值。如图14为两种测试环境的测试流程,其展示了如何在介入情况下获得α的数值,并最终获得夹持力F(或称作工作载荷)。
[0088] 如图15、16所示,是针对另一个介入瓣环修复技术所采用的植入器械进行的工作载荷的测量示意图。该实施例展示了在活体动物上测试二尖瓣后瓣随心动周期的力值(或称作工作载荷)随时间的波动。所述的植入器械为分体结构,且锚定在二尖瓣后瓣瓣环8处,所述的器械包括锚定部9和锚定器11;其中锚定部9锚定在后瓣上,锚定器11锚定在房间隔上,锚定器和锚定部之间通过拉线10连接起来,所述拉线10上远离锚定器和锚定部的一端设置有拉线锁紧器122。导线42通过下腔静脉13引出体外。在此术式中,通过拉线10和瓣环锚定器9,将后瓣拉向锚定器11,拉线锁紧器122锁紧拉线后,测量单元夹持在拉线锁紧器122和锚定器11之间并承受工作载荷。在心脏工作时,测量单元受力也随之波动,通过导线
42传递到力值采集器6内,图16为一次实验中采集到的10s内拉力的力值波形。
[0089] 需要说明的是,上述各个实施例的测试中,力值大小与被测对象心脏的环境有关,此外心脏搏动的程度、夹合组织的多少、拉线牵拉的程度的不同,测试得到的力值也不同,具体应用时须根据需要定制测试条件和参数。但本发明提供的检测装置和检测方法具备可重复性,并可适用于多种植入器械。使用者在测试之前对检测部进行校核或标定,即可保证测试数据的准确性,本发明的技术方案在保证测量准确性的前提下,极大简化了用户的操作性。
[0090] 本发明另外一个方面提供一种组织工作载荷的检测方法,其使用本发明第一方面任一所述的检测装置,所述检测方法包括,操作检测装置的植入单元,使其一端连接组织;通过测量单元检测组织的工作载荷。
[0091] 本发明又一个方面提供另外一种组织工作载荷的检测方法,其使用本发明第一方面描述的具有旋转臂基座的任一所述的检测装置,所述检测方法包括,操作检测装置的植入单元,使其一端连接组织;采集测量单元检测的止挡部的载荷,并获取植入单元介入状态下的姿态;通过止挡部的载荷和植入单元的姿态计算组织的工作载荷。
[0092] 优选的,所述的计算组织的工作载荷包括:通过如下公式计算工作载荷:其中,F为工作载荷,Fm为止挡部的载荷,α为两个夹持臂之间的夹角,β为夹持臂和旋转臂之间的夹角。
[0093] 上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,取决于设计要求和其他因素,可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。