CN102846418A - 体外人工膝关节——无创伤膝关节骨关节病矫治装置 - Google Patents

Abstract

一种体外人工膝关节——无创伤膝关节骨关节病矫治装置。它是由小腿支架、远端连接螺钉、调节系统、近端连接螺钉、大腿支架、调节搬手组成。调节系统是本发明的核心部件，其一端的蜗轮用远端连接螺钉与小腿支架的小腿支板做固紧连接，调节系统的另一端的旋转板用近端连接螺钉与大腿支架上的大腿支板做固紧连接，组成本发明主体，调节搬手插套在调节系统的蜗杆上，转动调节搬手便通过调节系统改变本发明小腿支架与大腿支架的角度，进而实现对膝关节的成角完成膝关节骨关节病的矫治。它可以对膝关节骨关节病进行有效的矫治，也可以对膝内翻或膝外翻的患者进行实时矫正。

Description

体外人工膝关节——无创伤膝关节骨关节病矫治装置

技术领域

本发明涉及骨科器械领域。一种对于膝内翻、膝外翻的膝关节骨关节病的患者进行无创伤矫正治疗的器械，尤其涉及一种体外人工膝关节——无创伤膝关节骨关节病矫治装置。

背景技术

膝关节骨关节病无论原发性或继发性的均属常见的疾病，多见女性。继发性膝关节骨关节病多发生于膝内翻、膝外翻畸形，使应力集中，关节软骨发生退行性改变，以及半月板撕裂、韧带损伤、髌骨软化症、剥脱软骨炎等。这是由于保持膝关节稳定性的关节囊、内侧副韧带(或外侧副韧带)、内半月板(或外半月板)、十字韧带、髁胫束等某些出现问题，膝关节失去某方向的稳定，关节间隙的应力分布异常，软骨内应力分布不均衡，因而造成局部软骨退变、关节间隙偏移，加重了膝内翻或膝外翻，进而更加大了关节内的部分点的压强，使患者行走疼痛、行动不便，严重影响了这些患者的生活质量。

对于无明显畸形的患者，以往都采用保守治疗：要求不做过多的行走运动、减轻体重等。对于有明显畸形，尤其有软骨退变的患者多采取手术的方法治疗：采用截骨矫正，甚至采用置换人工膝关节的手术方法来解决病痛和畸形。这些手术都有一定的局限性：对体重、活动量、畸形程度、病变程度、近期是否有感染、以致韧带是否正常等都有一定限制，而且手术对患者精神上和经济上都有极大的压力。术后还易出现伤口愈合不良、感染、关节不稳定、假体松动、断裂、腓总神经损伤等。迄今尚没有一种理想的人工假体在功能上可达到正常膝关节生理要求，因此，医学上建议应严格掌握人工膝关节的手术指正。

发明内容

既然膝关节骨关节病多发生膝内翻、膝外翻畸形使应力集中关节软骨发生退行性改变等，是膝关节稳定的因素，如关节囊、内侧副韧带(或外侧副韧带)、内半月板(或外半月板)、十字韧带等也随之产生异变，那么反过来用一种预使内翻(或外翻)畸形改变的、机械的外部工程力学力使畸形予以矫正，根据人体适应理念在工程力学力和生物力学力的作用下，关节囊、内侧(或外侧)副韧带等都将作相应的改变，恢复其结构、使关节间隙均衡、应力分布均匀，破坏退变的软骨修复或生成纤维软骨组织，使畸形矫正，疼痛消失。为此本发明提供一种基于人体适应理念的装卸方便、结构紧凑、调节灵活的体外人工膝关节——无创伤膝关节骨关节病矫治装置。

本发明解决其技术难题所采用的技术方案是由小腿支架、远端连接螺钉、调节系统、近端连接螺钉、大腿支架、调节扳手组成。调节系统是本发明的核心部件，其一端的蜗轮用远端连接螺钉与小腿支架的小腿支板做固紧连接，调节系统的另一端的旋转板用近端连接螺钉与大腿支架上的大腿支板做固紧连接，组成本发明主体，调节搬手插套在调节系统的蜗杆上，转动调节搬手便通过调节系统改变本发明小腿支架与大腿支架的角度，进而实现对膝关节的成角改变完成膝关节骨关节病的矫治。

小腿支架是一个框架结构，由小腿支板、小腿外护套、小腿内护套、加力带、铆钉、固定螺钉组成。小腿外护套与小腿支板通过铆钉和固定螺钉组合在一起。加力带用固定螺钉拧在小腿支板的相应位置，并穿套在小腿内护套上组成小腿支架。小腿支板是一个周边带加强边的板件，中心线上设计了通孔和相应的螺纹孔，以便与小腿外护套、加力带连接。小腿外护套是一个半圆形扇体与患者小腿贴合，它由外皮面、弹性护片、衬垫、包布组成。小腿内护套结构与小腿外护套相似，小腿内护套的外侧设计有粘扣组合。加力带是一个带式部件由卡式连接件、拉带、粘扣毛件、乌眼、粘扣勾件组成。卡式连接件是一个可拔插的分合件，拉带一端固定在卡式连接件的一端，拉带的端头缝合着粘扣勾件，中后部缝合着粘扣毛件，在相应位置加工有几个通孔并铆上乌眼以便让固定螺钉穿过乌眼孔将加力带固定在小腿支板上。

调节系统由蜗轮、上压板、蜗杆、定位螺钉、外旋支架、转轴、挡片、锁定螺钉、旋转板、转动关节、螺钉、销轴、锁片、限位螺钉组成。外旋支架是调节系统的中心件，蜗轮通过销轴、锁片与外旋支架呈转动铰链接合，蜗杆插装在外旋支架内，下端插入用螺钉连固在外旋支架上的转动关节内，蜗杆上端插入用定位螺钉拧固在外旋支架上的上压板的中心孔中。旋转板通过转轴、挡片与转动关节组合在一起。蜗轮蜗杆相啮合组成运动副。蜗轮是一个一端带耳片，圆轮部分只在一定中心角内加工有蜗轮齿，耳片部分设计有三个螺纹孔以便与小腿支板组合，圆轮部分中间加工一通孔。上压板是一个矩形板件，中心加工一大通孔以便在组合时让蜗杆穿过，两边加工有两个带沉孔的小孔。蜗杆是与涡轮相配的阶梯式柱形件，一端为小直径轴结构，另一端加工成六面体易与调节搬手相配。旋转板是一头为圆饼形另一头为矩形耳的板式件，矩形耳上设计有三个螺纹孔，以便与大腿支架的大腿支板相连，圆饼形部分中间加工一通孔沿周边加工有两个通槽。外旋支架是一个带双耳的零件，双耳中心加工有圆通孔并在非耳部分设计两个通螺纹孔，以便于上压板、转动关节相组合。转动关节是一个带平面双耳的板型件，一端为半圆双耳，一端为楔形，边上加工有三个通孔，中心为单直径园孔，两边为带沉孔的螺钉孔，半圆双耳上设计了五个孔，中心为单直径通孔，周边在一片耳上设计为四个小孔，对应耳的对应位置加工成相应的四个螺纹孔。转轴是一个一端为半圆帽的阶梯式轴结构，中间为光轴、另一端为螺纹。调节搬手为折角的板型件，一端加工有六方通孔，一端钻有圆通孔。

大腿支架由大腿支板、大腿外护套、大腿内护套、加力带、铆钉、固定螺钉组成。其各部零部件结构形式与小腿支架的相应零部件的结构形式相似。

使用时，将组合好的本发明的四根拉带从卡式连接件中抽出，使大腿支架的大腿外护套与大腿内护套分离：小腿外护套与小腿内护套分离，将大腿护架套在大腿适当位置：小腿护架套在小腿适当位置，原则是让调节系统位于患腿外侧且其转轴中心与患腿膝关节屈曲中心相一致，然后将相应的拉带穿入相应的卡式连接件中，拉紧使大腿外护套与大腿内护套分别置于大腿的外侧和大腿的内侧；小腿外护套、小腿内护套分别置于小腿的外侧和小腿的内侧(要求卡式连接件在内侧平放，不应出现倾斜现象，以免影响拉紧度。为了确保卡式连接件摆平，可通过窜动加力带上的乌眼孔在小腿支板及大腿支板的位置来实现，即拧下固定螺钉，窜动加力带使其上的卡式连接件正好位于患腿内侧小腿内护套及大腿内护套外的较平处，将固定螺钉穿入加力带正对着的小腿支板及大腿支板的相应螺纹孔的乌眼内拧固)，这时将拉带穿入卡式连接件中拉紧，将拉紧后的拉带粘牢，完成本发明的使用安装过程，适当屈曲膝关节感觉适应为宜。(有的患者有反张趋势需要限制过伸，此时可将限位螺钉拧入相应的孔中，将限制其膝关节伸直的角度，本发明设计有两个限位，一个是10度，一个是30度)。此后便可将调节搬手套插在蜗杆的六方头上，旋转调节搬手使蜗杆逐渐改变角度，进而带动小腿绕膝关节内收或外展，对于膝内翻患者应调解使患者小腿向外展变化，在逐渐调节变化的过程也就人为的逐渐改变了患者小腿与大腿的成角，使膝关节间隙改变，用时改变了膝关节的受力状态，关节内应力由不均匀变得均匀，压痛点减轻压力，减轻了疼痛，逐渐改变角度并坚持一定时间，使受损部位修复。根据人体适应理念膝关节周围各组织发生适应性改变，逐渐恢复膝关节周围组织的稳定性，使膝关节骨关节病予以缓解与矫治。注意：1.调节要逐渐进行，2.拉紧加力带的力度要适度不易过紧或过松，3.携带时间视恢复进度而定，不可过急。

本发明的积极效果在于：

1.本发明结构简单、装拆方便、调节灵活。

2.本发明是一个对患者无任何伤害的器械。

3.它可以对膝关节骨关节病进行有效的矫治，也可以对膝内翻或膝外翻的患者进行实时矫正。

4.使用本发明不影响患者正常行走，尤其对于因膝关节骨关节病而行走不稳的患者，使用本发明则会使其行走稳定。

5.本发明设计了屈曲限位10度和30度两个位置的结构用限位螺钉来选定，可限制和防止患者的反张现象，并能对反张进行矫治。

6.每一件本发明均可用于左腿，也可用于右腿，因为其反张限位也设计的适应左、右两套。

7.本发明设计的最大屈曲角度大于120度可以完全满足人们正常的屈曲运动需要。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的小腿支架结构示意图。

图3是本发明的小腿支板结构示意图。

图4是本发明的小腿外护套结构示意图。

图5是本发明加力带结构示意图。

图6是本发明的调节系统结构示意图。

图7是本发明的蜗轮结构示意图。

图8是本发明的上压板结构示意图。

图9是本发明的蜗杆结构示意图。

图10是本发明的旋转板结构示意图。

图11是本发明的外旋支架结构示意图。

图12是本发明的转动关节结构示意图。

图13是本发明的转轴结构示意图。

图14是本发明的调节搬手结构示意图。

图15是本发明的大腿支架结构示意图。

图16是本发明的使用状态示意图。

具体实施方式

如图1所示，体外人工膝关节——无创伤膝关节骨关节病矫治装置。是由小腿支架(1)、远端连接螺钉(2)、调节系统(3)、近端连接螺钉(4)、大腿支架(5)、调节搬手(6)组成。调节系统(3)是本发明的核心部件，其一端的蜗轮(3-1)用远端连接螺钉(2)与小腿支架(1)的小腿支板(1-1)做固紧连接，调节系统(3)的另一端的旋转板(3-9)用近端连接螺钉(4)与大腿支架(5)上的大腿支板(5-1)做固紧连接，组成本发明主体，调节搬手(6)插套在调节系统(3)的蜗杆(3-3)上，转动调节搬手(6)便通过调节系统(3)改变本发明小腿支架(1)与大腿支架(5)的角度，进而实现对膝关节的成角改变。

如图2所示，小腿支架(1)是一个框架结构，由小腿支板(1-1)、小腿外护套(1-2)、小腿内护套(1-3)、加力带(1-4)、铆钉(1-5)、固定螺钉(1-6)组成。小腿外护套(1-2)与小腿支板(1-1)通过铆钉(1-5)和固定螺钉(1-6)组合在一起。加力带(1-4)用固定螺钉(1-6)拧在小腿支板(1-1)的相应位置，并穿套在小腿内护套(1-3)上组成小腿支架(1)。如图3所示，小腿支板(1-1)是一个周边带加强边的板件，中心线上设计了通孔和相应的螺纹孔，以便于小腿外护套(1-2)、加力带(1-4)连接。如图4所示，小腿外护套(1-2)是一个半圆形扇体与患者小腿贴合，它由外皮面(1-2-1)、弹性护片(1-2-2)、衬垫(1-2-3)、包布(1-2-4)组成。小腿内护套(1-3)结构与小腿外护套(1-2)相似，小腿内护套(1-3)的外侧设计有粘扣组合。如图5所示，加力带(1-4)是一个带式部件由卡式连接件(1-4-1)、拉带(1-4-2)、粘扣毛件(1-4-3)、乌眼(1-4-4)、粘扣勾件(1-4-5)组成。卡式连接件(1-4-1)是一个可拔插的分合件，拉带(1-4-3)一端固定在卡式连接件(1-4-1)的一端，拉带(1-4-2)的端头缝合着粘扣勾件(1-4-5)，中后部缝合着粘扣毛件(1-4-3)，在相应位置加工有几个通孔并铆上乌眼(1-4-4)以便让固定螺钉(1-6)穿过乌眼(1-4-4)孔将加力带(1-4)固定在小腿支板(1-1)上。

如图6所示，调节系统(3)由蜗轮(3-1)、上压板(3-2)、蜗杆(3-3)、定位螺钉(3-4)、外旋支架(3-5)、转轴(3-6)、挡片(3-7)、锁定螺钉(3-8)、旋转板(3-9)、转动关节(3-10)、螺钉(3-11)、销轴(3-12)、锁片(3-13)、限位螺钉(3-14)组成。外旋支架(3-5)是调节系统(3)的中心件，蜗轮(3-1)通过销轴(3-12)、锁片(3-13)与外旋支架(3-5)呈转动铰链接合，蜗杆(3-3)插装在外旋支架(3-5)内，下端插入用螺钉(3-11)连固在外旋支架(3-5)上的转动关节(3-10)内，蜗杆(3-3)上端插入用定位螺钉(3-4)拧固在外旋支架(3-5)上的上压板(3-2)的中心孔中。旋转板(3-9)通过转轴(36)、挡片(3-7)与转动关节(3-10)组合在一起。蜗轮(3-1)蜗杆(3-3)相啮合组成运动副。如图7所示，蜗轮(3-1)是一个一端带耳片，圆轮部分只在一定中心角内加工有蜗轮齿，耳片部分设计有三个螺纹孔以便与小腿支板(1-1)组合，圆轮部分中间加工一通孔。如图8所示，上压板(3-2)是一个矩形板件，中心加工一大通孔以便在组合时让蜗杆(3-3)穿过，两边加工有两个带沉孔的小孔。如图9所示，蜗杆(3-3)是与涡轮(3-1)相配的阶梯式柱形件，一端为小直径轴结构，另一端加工成六面体易与调节搬手(6)相配。如图10所示，旋转板(3-7)是一头为圆饼形另一头为矩形耳的板式件，矩形耳上设计有三个螺纹孔，以便与大腿支架(5)的大腿支板(5-1)相连，圆饼形部分中间加工一通孔沿周边加工有两个通槽。如图11所示，外旋支架(3-5)是一个带双耳的零件，双耳中心加工有圆通孔并在非耳部分设计两个通螺纹孔，以便与上压板(3-2)、转动关节(3-10)相组合。如图12所示，转动关节(3-10)是一个带平面双耳的板型件，一端为半圆双耳，一端为楔形，边上加工有三个通孔，中心为单直径园孔，两边为带沉孔的螺钉孔，半圆双耳上设计了五个孔，中心为单直径通孔，周边在一片耳上设计为四个小孔，对应耳上的对应位置加工成相应的四个螺纹孔。如图13所示，转轴(3-6)是一个一端为半圆帽的阶梯式轴结构，中间为光轴、另一端为螺纹。如图14所示，调节搬手(6)为折角的板型件，一端加工有六方通孔，一端钻有圆通孔。

如图15所示，大腿支架(5)由大腿支板(5-1)、大腿外护套(5-2)、大腿内护套(5-3)、加力带(1-4)、铆钉(1-5)、固定螺钉(1-6)组成。其各部零部件结构形式与小腿支架(1)的相应零部件的结构形式相似。

使用时，将组合好的本发明的四根拉带(1-4-2)从卡式连接件(1-4-1))中抽出，使大腿支架(5)的大腿外护套(5-2)与大腿内护套(5-3)分离：小腿外护套(1-2)与小腿内护套(1-3)分离，将大腿支架(5)套在大腿适当位置：小腿支架(1)套在小腿适当位置，原则是让调节系统(3)位于患腿外侧且其转轴(3-6)中心与患腿膝关节屈曲中心相一致，然后将相应的拉带(1-4-2)穿入相应的卡式连接件(1-4-1)中，拉紧使大腿外护套(5-2)与大腿内护套(5-3)分别置于大腿的外侧和大腿的内侧；小腿外护套(1-2)、小腿内护套(1-3)分别置于小腿的外侧和小腿的内侧(要求卡式连接件(1-4-1)在内侧平放，不应出现倾斜现象，以免影响拉紧度。为了确保卡式连接件(1-4-1)摆平，可通过窜动加力带(1-4)上的乌眼(1-4-4)孔对准小腿支板(1-1)及大腿支板(5-1)的位置来实现，即拧下固定螺钉(1-6)，窜动加力带(1-4)使其上的卡式连接件(1-4-1)正好位于患腿内侧小腿内护套(1-3)及大腿内护套(5-3)外的较平处，将固定螺钉(16)穿入加力带(1-4)正对着的小腿支板(1-1)及大腿支板(5-1)的相应螺纹孔的乌眼(1-4-4)内拧固)，这时将拉带(1-4-2)穿入卡式连接件(1-4-4)中拉紧，将拉紧后的拉带(1-4-2)粘牢，完成本发明的使用安装过程，适当屈曲膝关节感觉适应为宜。(有的患者有反张趋势需要限制过伸，此时可将限位螺钉(3-14)拧入相应的孔中，将限制其膝关节伸直的角度，本发明设计有两个限位，一个是10度，一个是30度)。此后便可将调节搬手(6)套插在蜗杆(3-3)的六方头上，旋转调节搬手(6)使蜗杆(3-3)逐渐改变角度，进而带动小腿绕膝关节内收或外展，对于膝内翻患者应调解使患者小腿向外展变化；对于膝外翻患者应调解使患者小腿向内收变化。在逐渐调节变化的过程也就人为的逐渐改变了患者小腿与大腿的成角，使膝关节间隙改变，用时改变了膝关节的受力状态，关节内应力由不均匀变得均匀，压痛点减轻压力，减轻了疼痛，逐渐改变角度并坚持一定时间，使受损部位修复。根据人体适应理念膝关节周围各组织发生适应性改变，逐渐恢复膝关节周围组织的稳定性，使膝关节骨关节病予以缓解与矫治。注意：1.调节要逐渐进行，2.拉紧加力带的力度要适度不易过紧或过松，3.携带时间视恢复进度而定，不可过急。

Claims (4)

1.一种体外人工膝关节——无创伤膝关节骨关节病矫治装置，由小腿支架、远端连接螺钉、调节系统、近端连接螺钉、大腿支架、调节搬手组成，其特征是：调节系统是本发明的核心部件，其一端的蜗轮用远端连接螺钉与小腿支架的小腿支板做固紧连接，调节系统的另一端的旋转板用近端连接螺钉与大腿支架上的大腿支板做固紧连接，组成本发明主体，调节搬手插套在调节系统的蜗杆上。

2.根据权利要求1所述的体外人工膝关节——无创伤膝关节骨关节病矫治装置，其特征是：小腿支架是一个框架结构，由小腿支板、小腿外护套、小腿内护套、加力带、铆钉、固定螺钉组成，小腿支板是一个周边带加强边的板件，中心线上设计了通孔和相应的螺纹孔，小腿外护套是一个半圆形扇体与患者小腿贴合，它由外皮面、弹性护片、衬垫、包布组成，加力带是一个带式部件由卡式连接件、拉带、粘扣毛件、乌眼、粘扣勾件组成，卡式连接件是一个可拔插的分合件，拉带一端固定在卡式连接件的一端，拉带的端头缝合着粘扣勾件，中后部缝合着粘扣毛件，在相应位置加工有几个通孔并铆上乌眼。

3.根据权利要求1所述的体外人工膝关节——无创伤膝关节骨关节病矫治装置，其特征是：调节系统由蜗轮、上压板、蜗杆、定位螺钉、外旋支架、转轴、挡片、锁定螺钉、旋转板、转动关节、螺钉、销轴、锁片、限位螺钉组成，蜗轮是一个一端带耳片，圆轮部分只在一定中心角内加工有蜗轮齿，耳片部分设计有三个螺纹孔，圆轮部分中间加工一通孔，上压板是一个矩形板件，中心加工一大通孔，两边加工有两个带沉孔的小孔，蜗杆一端为小直径轴结构，另一端加工成六面体，旋转板是一头为圆饼形另一头为矩形耳的板式件，矩形耳上设计有三个螺纹孔，圆饼形部分中间加工一通孔沿周边加工有两个通槽，外旋支架是一个带双耳的零件，双耳中心加工有圆通孔并在非耳部分设计两个通螺纹孔，转动关节是一个带平面双耳的板型件，一端为半圆双耳，一端为楔形，边上加工有三个通孔，中心为单直径园孔，两边为带沉孔的螺钉孔，半圆双耳上设计了五个孔，中心为单直径通孔，周边在一片耳上设计为四个小孔，对应耳的对应位置加工成相应的四个螺纹孔，转轴是一个一端为半圆帽的阶梯式轴结构，中间为光轴、另一端为螺纹。调节搬手为折角的板型件，一端加工有六方通孔，一端钻有圆通孔。

4.根据权利要求1所述的体外人工膝关节——无创伤膝关节骨关节病矫治装置，其特征是：大腿支架由大腿支板、大腿内护套、大腿外护套、加力带、铆钉、固定螺钉组成。

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