文摘

本文描述了一个模糊系统全髋关节置换术的干细胞植入的超声波设备。系统可以执行自动、准确评估手术。在这个系统中,我们采用一个单一的超声波探头的中心频率为1000赫兹。我们检测到声音信号时用锤子敲打插入阀杆。然后我们有一个紧缩的程度之间的相关性和听觉信号的衰减时间。紧度越高,意味着更短的衰减。支持系统选择最合适的阀杆尺寸通过模糊推理对衰减时间及其差异从正确的杆大杆的动态适应每个病人。因此,我们成功地确定了合适的干细胞相比,实际手术的结果。

1。介绍

全髋关节置换术(THA),这是一种外科髋关节的置换人工假肢,是一个重建的过程,提高了管理的髋关节疾病的常规药物治疗反应不佳。它是一个整形手术,包括手术切除头部和颈部近端股骨和删除的髋臼的软骨和软骨下骨。这个关节置换由替换和修复受损的关节。整形外科手术,关节炎或功能失调的节理面被替换为一个矫形假肢(1]。那重建受损的髋关节植入物和操作治疗髋关节骨关节炎等疾病。那植入物主要包括杯、衬垫、头部和杆,扮演一个角色的髋臼,髋关节软骨,股骨,分别和股骨。那是位错后的主要并发症2]。错位的原始机制杯衬股见鬼的撞击,撞击股骨的骨盆,自发的位错由于过度外力对肌肉的力量。例如,髋关节骨关节炎的影响可能被完全替代人工髋关节。这将涉及更换髋臼,臀部插座,股骨的头部和颈部。这个过程的目的是缓解疼痛,恢复运动范围,提高步行能力,从而导致肌肉力量的提高。

关节置换手术变得更常见的做法(3,4]。髋关节置换术中使用的假体植入由不同的部分组成:髋臼的杯,股骨组件,和关节界面。股骨组件的组件符合股骨。全髋关节置换术cementless股植入物的使用越来越流行在过去的几十年里(5]。众多植入设计基于不同的观点关于植入固定目前可用。股骨骨切除,接受股茎状连接(或球的人工股骨头。选择存在不同的病人和适应症。正确选择的假体是很重要的6,7]。的最佳规模和类型的选择植入适合个别患者的解剖特征很重要,为了避免术后并发症如位错或放松8- - - - - -10]。不管植入设计、主要股cementless植入物的稳定性股管时必须达到操作和骨整合是非常重要的,长期固定,和临床成功(11- - - - - -13]。

外科医生的经验选择植入茎的大小是基本实现固定好。然而,尤其是在复杂的情况下,它仍然有阀杆尺寸选择的风险可能是不合适的。解决问题,描述当时的机械稳定性的植入。很难预测的精确大小植入在术前计划特别是干细胞移植计划。因此,这个系统估计的水平稳定通过分析超声波测量。为了执行更多的定量测定和合理的评估的基础上14- - - - - -17),提出了一种模糊系统更合理的评价全髋关节置换术的干细胞植入的超声波设备。手术,植入干细胞的大小是决定外科医生后适应病人的小茎到更大的规模。这取决于外科医生的技能,和我们没有定量决策措施。因此,我们提出一个系统,可以执行自动和准确评估手术。它是有价值的对于外科医生和病人。在这个系统中,我们采用一个单一的超声波探头的中心频率为1000赫兹。我们检测到声音信号时用锤子敲打插入阀杆。然后我们有一个紧缩的程度之间的相关性和听觉信号的衰减时间,也就是说,紧度越高意味着更短的衰减。阀杆决心支持系统选择最合适的干细胞通过模糊推理动态适应每个病人。作为一个结果,我们成功地确定了合适的干细胞相比,实际手术的结果。 Consequently, we indicated the indexes in order to judge which degree the stem fits in the clinical treatment for total hip arthroplasty. Thus, we indicated how to select the most suitable stem for the patients by using the ultrasonic system. The fuzzy inference which dynamically adapts for each patient solved some problems of the individual difference. As a results, this system selected the suitable stem with higher accuracy.

2。全髋关节置换术

髋部骨折发生的主要或次要的创伤。老年患者骨骼骨质疏松,削弱了相对较少的创伤,甚至走路,可能会导致髋部骨折。臀部是一个球和一个套接字接头,连接圆顶的股骨,和杯骨盆骨如图1。一个全髋关节假体植入手术在髋关节替换受损的骨头。然后一个金属球和金属杆插入股骨和一个塑料插座放在扩大骨盆杯。人工组件是固定的。对肌肉和肌腱骨取代,关闭切口。每个病人都有每个不同的骨骼在臀部。所以医生为病人找到最合适的干细胞,同时操作。在目前的情况下,选择合适的杆有一些差异。因此,我们提出了确定系统为病人选择合适的杆。

3所示。初步的实验

我们进行了初步实验,分析紧缩干细胞临床测量的程度。我们确认一个紧缩的程度之间的相关性和听觉信号的衰减时间。图2显示了初步实验系统。阀杆是由虎钳固定和缓冲材料是一个20毫米厚的海绵。我们比较的差异程度当阀杆松和紧固定。图3显示了一些大小的茎杆数是干细胞的比例大小。

如图4,紧度越高意味着衰减时间短。因此,加强学位控制振幅的衰减时间(16]。在我们的实验中,我们使用三个尺寸的茎与6号,8号和10号。通过使用一个压力感知影片,我们量化固定压力60 N, 80 N, 100 N,如图5。

因此,衰减时间的变化在每个阀杆如图6。这个数字显示,茎的衰减时间6号(浅蓝色栏)和茎10号(淡黄色栏)变得短固定压力变得强大从60 N - 100 N。至于干8号,衰减时间会缩短只有当改变固定压力从60 N - 80 N。在固定压力相同的情况下,衰减时间往往是长杆尺寸变大。在手术中,外科医生试图适应病人的小尺寸大茎的茎。在临床实践中,减少阀杆尺寸变大的衰减时间意味着的固定压杆成为斯特兰。因此,干细胞适应更好的为病人。

4所示。测量系统

我们雇佣了一个超声波探头的中心频率1000赫兹在图7。获得的超声波形分析了个人电脑(17]。

图8显示该测量系统的框架。获得的数据,衰减时间和不同的时间用于模糊推理。计算拟合率后,我们选择合适的干细胞。通过比较它与实际干,我们评估结果。

首先,我们做一个敲上的阀杆插入用锤子作为触发信号。通过使用爆震信号,我们测量了声信号。测量麦克风(10毫米)是固定在阀杆上的一面与一个内置的磁铁。声数据更改为模数转换器的数字数据(Picoscope ADC-212/100)和发送到个人电脑。在临床治疗中,一个指数来判断该学位阀杆适合病人被锤子敲了敲门的声音,当插入阀杆。外科医生承认迟钝的敲门声音意味着宽松的固定。从物理的观点,在宽松的固定的情况下,振幅的衰减时间很长,因为声波能量继续传送到茎。另一方面,在严格固定的情况下,振幅的衰减时间短是因为干细胞的声能传递到外部固定对象和被吸收的早期阶段。

我们将展示该系统的流程图如图9。在手术中,外科医生适应病人的小尺寸杆依次到更大的规模。首先,我们获得插入衰减时间最小的干细胞。其次,我们获得的衰减时间和计算不同时间使用的衰减时间第一个插入阀杆和一个第二个插入的茎。我们与模糊推理、判断是否插入的茎是最合适的。

5。衰减时间

生波,如图10,我们执行信封处理声波的积极的区域,如图11。

在这个图中,我们定义的茎大小(茎数)和最大的衰减值在那个时间和时间。被定义为。我们定义的时间在价值。

衰减时间干细胞的数量计算(1)。我们估计的固定程度通过使用这种衰减时间:

茎4号和6号的衰减时间图所示12。的和是相同的值。如这个图所示,符号小于符号。这个结果意味着干细胞比茎6号4号是固定的紧缩。

6。模糊推理

我们提出一个模糊评价体系有两个特性,衰减时间茎数和不同时间。时间的差异计算(2):

时间被定义为时间的差异之间的衰减时间的阀杆和一个规模较小的杆。从知识获得的系数,1、2、3和4。

知识1
紧固定衰减时间短。

知识2
紧密的修复作用时间短。

知识3
衰减时间依赖于固定的程度。

知识4
时间取决于固定程度的差异。

这些模糊if - then规则转换为以下。

规则1。如果衰减时间是短,然后修复的程度很高。

规则2。如果不同的时间是短,然后修复的程度很高。

所表示的模糊if - then规则是模糊隶属函数如图13。

在这个图中,符号,和,表示阈值衰减时间和不同时间的分别。输入的模糊隶属度函数定义的方式和标准偏差(SDs)的衰减时间和时间的差异,分别。

的符号确定随着时间的标准差比平均的衰减时间短。的符号确定的时间比的均值标准差被短时间的差异。两个模糊度,和计算了(3):

模糊集合函数,和,是由(4):

我们计算的固定程度干细胞的数量由(5): 的符号,这一比率;这是实验决定。

7所示。实验结果

在考虑阈值的表1和2的阈值衰减时间,,比这更具有适应能力的差异,。因此,我们计算的比率(),把适应性比模糊隶属度函数。总程度计算(6):

我们应用提出了系统全髋关节置换术8病人。的结果固定杆尺寸和分析了阀杆尺寸表所示3。衰减时间以实际手术如图14。在这个图中,横轴是阀杆和纵轴的大小意味着衰减时间。

通过使用我们的方法,我们选择合适的杆7的病人。关于主题1号和7号,我们选择了两个尺寸的确定。因为这些科目有固定杆是一种尺寸大于阀杆随着时间最短的衰减,排除考虑,决定干细胞有两种类型的固定大小的阀杆和一个规模较小的杆。关于2号和5号,我们没有选择合适的杆,因为时间的差异相对较大,如图14。因此,选择合适的杆是87.5%的有效性。

8。结论

在本文中,我们提出了一个阻止决心系统全髋关节置换术的患者。获得的超声波形与单一超声波探头中心频率1000赫兹分析了个人电脑。首先,我们做一个敲上的阀杆插入用锤子的触发信号。通过使用爆震信号,我们测量了声信号。测量的超声波探头固定在阀杆上的一面与一个内置的磁铁。声数据更改为模数转换器的数字数据和发送到个人电脑。在手术中,外科医生试图适应病人的小尺寸大茎的茎。因此,我们的系统,选择最合适的干细胞通过使用衰减时间是宝贵的全髋关节置换术的外科医生和病人。

结果,我们成功地确定了合适的干细胞相比,获得的结果与实际手术。它变成了一个索引来判断哪些学位茎符合全髋关节置换术的临床治疗。它仍然是未来考虑更好的有效的工作方法和全髋关节置换术的方法应用于患者。