CN101449967A - 用于辅助人体下肢生物力线测量的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于辅助人体下肢生物力线测量的方法及装置，它采用了一种以机械装置固定股骨和胫骨，并通过机械结构调节股骨和胫骨相对位置关系的方法，来辅助下肢生物力线的测量。其装置包括支撑座、股骨固定机构和胫骨固定机构，股骨固定机构置于支撑座顶部可以转动，胫骨固定机构置于支撑座前侧与所述股骨固定机构组成一个7字形的下肢固定机构，胫骨固定机构上端与支撑座活动连接，胫骨固定机构与支撑座之间设定位机构。本发明方法和装置能够控制股骨、胫骨的相对位置并能保持相对位置稳定，提高了下肢生物力线测量的可重复性和稳定性，从而能更好地进行试验研究和更好地选择合理的生物力线恢复方案。
Description
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，尤其涉及医疗技术领域中辅助测量人体下肢生物力线的方法和装置。
背景技术
在医疗技术领域中经常需要了解肢体位置、角度偏转等几何参数的测量，并通过控制一定的几何参数来研究肢体的生物力学特性等。例如，在全膝关节置换(Total Knee Arthroplasty，TKA)手术中，下肢生物力线的正确复位是整个手术的关键因素之一，对提高人工关节寿命起到决定作用，为此需要测量股、胫骨的生物力线的位置和方向，以及股、胫骨生物力线的相对位置，以便临床医生及时纠正膝关节中股骨和胫骨的姿态，从而比较准确地恢复下肢生物力线。目前，测量下肢生物力线基本是在临床上完成的，有通过拍摄X光片，然后用笔尺画出股、胫骨的生物力线，然后测量股、胫骨生物力线之间的夹角；也有采用专门的手术器械，通过外固定和内固定的方法，根据股骨生物力线和生理解剖力线夹角大致为3度，胫骨的生物力线和解剖力线基本重合的先验知识，大致确定下肢生物力线在冠状面的投影位置，而且只能测量到二维的位置。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于辅助人体下肢生物力线测量的方法及装置，以实现下肢生物力线的三维测量、重复测量和分析，以能够更好地进行试验研究和选择合理的生物力线恢复方案。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
用于辅助人体下肢生物力线测量的方法：在一个支撑座上设置股骨固定机构和胫骨固定机构，分别采用股骨固定机构和胫骨固定机构固定股骨和胫骨，通过机械调节的方法调节股骨固定机构和胫骨固定机构的相对位置，实现股骨和胫骨的相对拉伸、旋转等运动，实现下肢生物力线中的股、胫骨生物力线的相对位置的机械固定和调节。
一种用于辅助人体下肢生物力线测量的装置，包括支撑座、股骨固定机构和胫骨固定机构，股骨固定机构置于支撑座顶部且可以绕垂直于支撑座顶面的轴转动，胫骨固定机构置于支撑座前侧与所述股骨固定机构组成一个7字形的下肢固定机构，胫骨固定机构上端与支撑座活动连接以调节胫骨固定机构与股骨固定机构之间的夹角，胫骨固定机构与支撑座之间设定位机构以锁定胫骨固定机构的位置。
所述胫骨固定机构包括由底板和侧板组成的槽形主体，以及设于该槽形主体内的至少两套夹持组件；每套夹持组件包括设于槽形主体的底板和侧板内侧的可沿槽形主体的槽向滑动的三个滑块，与三个滑块螺纹配合的三个调节螺杆，以及设置于三个调节螺杆末端的三个压块。进一步，压块用于与胫骨接触的端面为凹弧面，压块在调节螺杆末端可活动。
所述股骨固定机构包括由底板和侧板组成的槽形主体，以及设于该槽形主体内的至少两套夹持组件；每套夹持组件包括设于槽形主体的底板和侧板内侧的可沿槽形主体的槽向滑动的三个滑块，与三个滑块螺纹配合的三个调节螺杆，以及设置于三个调节螺杆末端的三个压块。
所述定位机构包括两个弧形旋转臂和定位螺杆，两个弧形旋转臂的一端分别固定于胫骨固定机构的主体两侧，弧形旋转臂上设有弧形孔，所述定位螺杆穿过弧形旋转臂上的弧形孔与支撑座连接。
本发明通过股骨固定机构和胫骨固定机构分别固定股骨和胫骨，并通过机械机构调节股骨和胫骨相对位置关系，能够控制股骨和胫骨在水平方向上的位置和垂直方向上的位置，从而能实现下肢生物力线的三维测量。用本发明装置来辅助下肢生物力线的测量，能够控制股骨、胫骨的相对位置并能保持相对位置稳定，提高了下肢生物力线测量的可重复性和稳定性，能更好地进行试验研究和更好地选择合理的生物力线恢复方案。
附图说明
图1为本发明中股、胫骨固定和调节示意图；
图2为本发明用于辅助人体下肢生物力线测量的装置的结构图；
图3为本发明用于辅助人体下肢生物力线测量的装置的装配图。
具体实施方式
本发明为了能够在下肢生物力线测量时，提供一个能调节股骨、胫骨的位置和锁定股、胫骨相对位置的条件，采用了一种以机械装置固定股骨和胫骨，并通过机械机构调节股骨和胫骨相对位置关系的方法，来辅助下肢生物力线的测量。
其具体实施的说明如下：
图1是固定和调节股骨和胫骨相对位置关系的原理图。如图1所示，将股骨111固定在股骨固定机构113上，股骨固定机构113通过旋转轴115能够相对于支撑座114做水平方向的旋转，这样可以调节股骨111相对于胫骨112在左右方向的位置变化；另外胫骨112固定在胫骨固定机构117上，胫骨固定机构117通过旋转臂116绕膝关节中心作上下运动，从而完成股骨111和胫骨112在垂直方向的相对运动。
参照图2和图3，本用于辅助人体下肢生物力线测量的装置，包括支撑座1、股骨固定机构2和胫骨固定机构3，股骨固定机构2置于支撑座1顶部且可以绕垂直于支撑座1顶面的轴转动，胫骨固定机构3置于支撑座1前侧与所述股骨固定机构2组成一个7字形的下肢固定机构，胫骨固定机构3上端与支撑座1活动连接以调节胫骨固定机构3与股骨固定机构2之间的夹角，胫骨固定机构3与支撑座1之间设定位机构4以锁定胫骨固定机构3的位置。
胫骨固定机构3包括由底板31和侧板32、33组成的槽形主体，以及设于该槽形主体内的两套夹持组件；每套夹持组件包括设于槽形主体的底板31和侧板32、33内侧的可沿该槽形主体的槽向滑动的三个滑块34、35、36，与三个滑块34、35、36螺纹配合的三个调节螺杆34’、35’、36’，以及设置于三个调节螺杆34’、35’、36’末端的三个压块34”、35”、36”，拧松滑块螺杆，滑块可沿槽形主体的槽向滑动，拧紧滑块螺杆，滑块被固定在底板31和侧板32、33内侧，控制调节螺杆34’、35’、36’可以使三个压块34”、35”、36”将胫骨夹紧。压块34”、35”、36”用于与胫骨接触的端面为凹弧面，调节螺杆与压块连接的端部呈球形(如图3中标号38所示)，使压块在调节螺杆末端可活动，从而使压块能更好地与胫骨相适配，更好地将胫骨固定。胫骨固定机构3下部设有拉杆37，以拉动胫骨固定机构3旋转。
股骨固定机构2包括由底板21和侧板22、23组成的槽形主体，以及设于该槽形主体内的两套夹持组件；每套夹持组件包括设于槽形主体的底板21和侧板22、23内侧的可沿该槽形主体的槽向滑动的三个滑块24、25、26，与三个滑块24、25、26螺纹配合的三个调节螺杆24’、25’、26’，以及设置于三个调节螺杆24’、25’、26’末端的三个压块24”、25”、26”，拧松滑块螺杆，滑块可沿槽形主体的槽向滑动，拧紧滑块螺杆，滑块被固定在底板21和侧板22、23内侧，控制调节螺杆24’、25’、26’可以使三个压块24”、25”、26”将股骨夹紧。压块24”、25”、26”用于与股骨接触的端面为凹弧面，调节螺杆与压块连接的端部呈球形，使压块在调节螺杆末端可活动，从而使压块能更好地与股骨相适配，更好地将股骨固定。
定位机构4包括两个弧形旋转臂41和定位螺杆42，两个弧形旋转臂41的一端分别固定于胫骨固定机构3的侧板32、33上端，弧形旋转臂41上设有弧形孔41’，所述定位螺杆42穿过弧形旋转臂上的弧形孔41’与支撑座1连接，胫骨固定机构3转动时，带动弧形旋转臂41转动，拧紧定位螺杆42将弧形旋转臂41与支撑座1固定，即可实现对胫骨固定机构3的定位。
支撑座1顶部中心处设置一个垂直顶面的轴孔11，轴孔11内安装一个连接套12，所述股骨固定机构2固定在该连接套12上；支撑座1上端的两侧设置用于安装所述胫骨固定机构3的支臂13，胫骨固定机构3的两侧板32、33顶端分别通过短轴与支撑座1上端的两支臂13连接。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (9)
1、一种用于辅助人体下肢生物力线测量的方法，其特征在于：在一个支撑座上设置股骨固定机构和胫骨固定机构，分别采用股骨固定机构和胫骨固定机构固定股骨和胫骨，通过调节股骨固定机构和胫骨固定机构的相对位置，实现下肢生物力线中的股、胫骨生物力线的相对位置的机械固定和调节。
2、一种用于辅助人体下肢生物力线测量的装置，其特征在于：包括支撑座、股骨固定机构和胫骨固定机构，股骨固定机构置于支撑座顶部且可以绕垂直于支撑座顶面的轴转动，胫骨固定机构置于支撑座前侧与所述股骨固定机构组成一个7字形的下肢固定机构，胫骨固定机构上端与支撑座活动连接以调节胫骨固定机构与股骨固定机构之间的夹角，胫骨固定机构与支撑座之间设定位机构以锁定胫骨固定机构的位置。
3、根据权利要求2所述的用于辅助人体下肢生物力线测量的装置，其特征在于：所述胫骨固定机构包括由底板和侧板组成的槽形主体，以及设于该槽形主体内的至少两套夹持组件；每套夹持组件包括设于槽形主体的底板和侧板内侧的可沿该槽形主体的槽向滑动的三个滑块，与三个滑块螺纹配合的三个调节螺杆，以及设置于三个调节螺杆末端的三个压块。
4、根据权利要求3所述的用于辅助人体下肢生物力线测量的装置，其特征在于：所述压块用于与胫骨接触的端面为凹弧面，调节螺杆与压块连接的端部呈球形。
5、根据权利要求2或3或4所述的用于辅助人体下肢生物力线测量的装置，其特征在于：所述股骨固定机构包括由底板和侧板组成的槽形主体，以及设于该槽形主体内的至少两套夹持组件；每套夹持组件包括设于槽形主体的底板和侧板内侧的可沿该槽形主体的槽向滑动的三个滑块，与三个滑块螺纹配合的三个调节螺杆，以及设置于三个调节螺杆末端的三个压块。
6、根据权利要求5所述的用于辅助人体下肢生物力线测量的装置，其特征在于：所述定位机构包括两个弧形旋转臂和定位螺杆，两个弧形旋转臂的一端分别固定于胫骨固定机构的主体两侧，弧形旋转臂上设有弧形孔，所述定位螺杆穿过弧形旋转臂上的弧形孔与支撑座连接。
7、根据权利要求2或3或4所述的用于辅助人体下肢生物力线测量的装置，其特征在于：所述定位机构包括两个弧形旋转臂和定位螺杆，两个弧形旋转臂的一端分别固定于胫骨固定机构的主体两侧，弧形旋转臂上设有弧形孔，所述定位螺杆穿过弧形旋转臂上的弧形孔与支撑座连接。
8、根据权利要求7所述的用于辅助人体下肢生物力线测量的装置，其特征在于：所述支撑座顶部中心处设置一个垂直顶面的轴孔，轴孔内安装一个连接套，所述股骨固定机构固定在该连接套上；所述支撑座上端的两侧设置用于安装所述胫骨固定机构的支臂。
9、根据权利要求2或3或4或6所述的用于辅助人体下肢生物力线测量的装置，其特征在于：所述支撑座顶部中心处设置一个垂直顶面的轴孔，轴孔内安装一个连接套，所述股骨固定机构固定在该连接套上；所述支撑座上端的两侧设置用于安装所述胫骨固定机构的支臂。
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