CN104720868B - 一种自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置 - Google Patents

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Abstract

一种自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置，包括主体、钻孔板架、升降架和定位钉架四部分；所述主体包括主体底座、主体下侧板、主体上侧板；所述钻孔板架包括滑动架、滑块、导向板、钻孔导向套、钻孔头、导向块；所述定位钉架包括定位钉左侧板、定位钉前侧板、定位钉后侧板、定位钉右侧板；本发明结构简单，定位精准，操作使用方便，可以提高模拟机的屈伸轴线与自然膝关节的实际屈伸轴线的重合精度，对于不同种类不同大小的股骨均能良好地实现屈伸轴线的寻找和定位。

Description

一种自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置
技术领域
本发明涉及膝关节模拟机技术领域，具体涉及一种自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置。
背景技术
膝关节模拟机主要是针对人工关节进行体外摩擦磨损和服役性能测试，它能够模拟自然膝关节的运动、力学环境。若是在体外用膝关节模拟机对自然膝关节进行体外模拟的话，就会存在自然膝关节的运动轴线与模拟机的载荷轴线不重合等问题。其中最显著最关键的问题是：在运动中，自然膝关节的屈伸运动轴线是不断变化的，而膝关节模拟机的屈伸载荷轴线是不变的；因此，在体外用膝关节模拟机模拟自然膝关节运动时首先得保证自然膝关节的屈伸运动轴线与膝关节模拟机的屈伸载荷轴线重合。如果屈伸轴线不重合，就会导致股骨内翻或外翻，引起关节其它运动发生干涉冲突以及胫骨平台一侧压力激增，最终会导致关节软骨和半月板破损、韧带损伤等问题。
在映射体内力学环境的测试系统中对自然关节及组织工程关节等进行关节摩擦磨损、服役性能、临床问题模拟等测试是总的发展趋势，它能够提供关键的性能参数用来体外评估活性关节的功能，指导骨软骨支架优化设计及临床手术优化等。因此，能够在测试系统中复制体内的力学和运动学环境是至关重要的。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置，本发明可以提高模拟机的屈伸轴线与自然膝关节的实际屈伸轴线的重合精度。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置，包括主体、钻孔板架、升降架和定位钉架四部分；
所述主体包括主体底座1、主体下侧板2和主体上侧板3，两个下侧板2与底座1过渡配合连接，两个上侧板3分别与两个下侧板2过渡配合连接，其间形成导向槽，主体底座1与主体下侧板2和主体上侧板3形成主体腔；
所述钻孔板架包括滑动架5、滑块6、导向板8、钻孔导向套9、钻孔头10和导向块11；两个滑动架5的两侧上端设置在主体上侧板3与主体下侧板2间形成的导向槽内，并能够沿导向槽在主体腔内滑动，通过螺钉螺母固定在主体下侧板2上的通槽内；两个滑块6分别间隙配合设置在滑动架5的两端通槽内，导向板8设置在两个滑块6间，螺钉穿过滑块6、导向板8与滑动架5连接在一起，螺母固定；导向块11滑动设置在导向板8上，紧定螺丝固定；钻孔头10通过其下端的凸台与导向块11上端的凹糟间隙配合连接，紧定螺丝固定；钻孔导向套9间隙配合设置在钻孔头10内，紧定螺丝固定；
所述定位钉架包括定位钉左侧板18、定位钉前侧板19、定位钉后侧板20和定位钉右侧板21；四个定位钉侧板通过螺钉螺母连接在一起；定位钉前侧板19和定位钉后侧板20均能够在定位钉左侧板18和定位钉右侧板21的通槽内前后滑动；
所述定位钉架的定位钉左侧板18和定位钉右侧板21与升降架14通过螺钉螺母连接；所述升降架14与主体上侧板3通过螺栓螺母连接，并能够在主体上侧板3的通槽内上下滑动。
所述的主体下侧板2上通槽边上标有刻度，便于钻孔板架在主体腔里定量滑动。
所述的滑动架5上通槽边上标有刻度，便于导向板8定量上下滑动。
所述的导向板8上标有刻度，便于导向块11定量左右滑动。
所述的钻孔头10上标有角度刻度，便于钻孔导向套9定量转动。
所述的定位钉架用于定位固定股骨，在CT扫描获取屈伸轴线钻孔参数时，它作为扫描定位基准；在钻屈伸轴线孔时，它作为钻孔定位基准；定位钉架可在升降架14槽里滑动，便于调节股骨在主体腔里的前后左右位置。
所述的升降架14能够在主体上侧板3槽里上下滑动，便于调节股骨在主体腔内的上下位置。
和现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
1、本发明的定位钉架用于固定股骨，在CT扫描获取屈伸轴线钻孔参数时，它作为扫描定位基准；在钻屈伸轴线孔时，它作为钻孔定位基准。定位钉架的4个定位钉侧板可以相对滑动，从而调节股骨在主体腔里的前后左右位置；升降架可以在主体上侧板上上下滑动，从而调节股骨在主体腔里的上下位置；针对不同种类不同尺寸的股骨，他们在主体腔里的合理位置都可以通过定位钉架和升降架来实现。
2、本发明通过滑动架的前后滑动，可以实现钻孔头贴着股骨髁；通过导向板的上下定量滑动、导向块的左右定量滑动以及钻孔导向套的定量转动可以钻出股骨的屈伸轴线孔，适用于不同种类不同尺寸的股骨。
附图说明
图1为本发明自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置的结构示意图。
图2为装置主体的爆炸结构示意图。
图3为钻孔板架的结构示意图。
图4为定位钉架的结构示意图。
图5为升降架的结构示意图。
图6为钻孔导向套的结构示意图。
图7为钻孔头的结构示意图。
图8为导向块的结构示意图。
图9为屈伸轴线孔钻孔参数示意图(矢状面图)。
图10为屈伸轴线孔钻孔参数示意图(冠状面图)。
附图中标记的说明如下：1-主体底座，2-主体下侧板，3-主体上侧板，4-第一螺钉螺母，5-滑动架，6-滑块，7-第二螺钉螺母，8-导向板，9-钻孔导向套，10-钻孔头，11-导向块，12-第一紧定螺丝，13-第二紧定螺丝，14-升降架，15-螺栓螺母，16-第三螺钉螺母，17-第四螺钉螺母，18-定位钉左侧板，19-定位钉前侧板，20-定位钉后侧板，21-定位钉右侧板，22-导向柱，23-纵向定位轴，24-横向定位轴，25-屈伸轴线外髁横向钻孔参数，26-屈伸轴线内髁横向钻孔参数，27-屈伸轴线外髁纵向钻孔参数，28-屈伸轴线内髁纵向钻孔参数，29-屈伸轴线，30-屈伸轴线偏角钻孔参数。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作出进一步详细描述。
本发明自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置包括主体、钻孔板架、升降架和定位钉架四部分。
参见图2，所述主体包括主体底座1、主体下侧板2、主体上侧板3，两个下侧板2通过4个导向柱22与底座1过渡配合连接，两个上侧板3与两个下侧板2过渡配合连接。主体下侧板2与主体上侧板3过渡配合连接后会形成导向槽，便于钻孔板架在主体腔里滑动。主体下侧板2上通槽边上标有刻度，便于钻孔板架在主体腔里定量滑动。
参见图3，所述钻孔板架包括滑动架5、滑块6、导向板8、钻孔导向套9、钻孔头10和导向块11。钻孔导向套9与钻孔头10间隙配合连接，紧定螺钉固定,且钻孔头10上标有角度刻度，便于钻孔导向套9定量转动。钻孔头10与导向块11间隙配合连接，紧定螺钉固定。导向块11与导向板8间隙配合连接，紧定螺钉固定，且导向板8上标有刻度，便于导向块11定量左右滑动。滑动架5与滑块6间隙配合连接，螺钉穿过滑块6、导向板8与滑动架5连接在一起，螺母固定，且滑动架5上通槽边上标有刻度，便于导向板8定量上下滑动。通过滑动架5的前后滑动，可以实现钻孔头10贴着股骨髁；通过导向板8的上下定量滑动、导向块11的左右定量滑动以及钻孔导向套9的定量转动可以钻出股骨的屈伸轴线孔。
参见图4和图5，所述定位钉架包括定位钉左侧板18、定位钉前侧板19、定位钉后侧板20和定位钉右侧板21。四个定位钉侧板通过螺钉螺母连接在一起，且4个定位钉侧板可以相对滑动，从而调节股骨在主体腔里的前后左右位置。在CT扫描获取屈伸轴线钻孔参数时，定位钉架作为扫描定位基准；在钻屈伸轴线孔时，定位钉架作为钻孔定位基准。所述升降架14可以在主体上侧板3上上下滑动，从而调节股骨在主体腔里的上下位置。
参见图1，所述滑动架5与主体下侧板2通过螺钉螺母连接在一起，且主体下侧板2上通槽边上标有刻度，便于钻孔板架在主体腔里定量滑动；定位钉架与升降架14通过螺钉螺母连接在一起；升降架14与主体上侧板3通过螺栓螺母连接在一起。
参见图6，为钻孔导向套9的结构示意图。
参见图7，为钻孔头10的结构示意图，钻孔头10的下端带有凸台。
参见图8，为导向块11的结构示意图，导向块11的上端开有凹槽。
下面结合具体实施例详细说明本发明用于钻自然膝关节股骨屈伸轴线孔的工作过程。
1、用4个定位钉将定位钉架固定在股骨骨干上，4个定位钉分别旋入股骨骨干前后左右面的中心位置；
2、以定位钉架为基准，在CT上对股骨二维扫面获得股骨的矢状面和冠状面图；
3、参见图9，在矢状面图中根据定位钉确定纵向定位轴23，该轴与滑车部位相切；根据定位钉确定横向定位轴24，该轴与股骨髁面相切。画出内上髁圆和外上髁圆，两圆心即FE轴两端点，可得到两点在参考坐标轴中的位置参数，即屈伸轴线外髁横向钻孔参数25、屈伸轴线内髁横向钻孔参数26、屈伸轴线外髁纵向钻孔参数27、屈伸轴线内髁纵向钻孔参数28；参见图10，在冠状面图中，根据定位钉确定定位轴和屈伸轴线29，可得到屈伸轴线偏角钻孔参数30。
4、将股骨上的定位钉架放到升降架14上，调节定位钉架和升降架14至股骨在主体腔里处于合适位置股骨滑车与主体腔左内壁相切，股骨髁与主体腔底壁相切，然后拧紧螺母固定股骨。
5、根据钻孔参数将钻孔导向套9调至对应参数位置，滑动两个钻孔板架至于股骨内外髁相切，然后拧紧螺母。
6、用电钻沿着钻孔导向套9钻屈伸轴线孔。

Claims (7)

1.一种自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置，其特征在于：包括主体、钻孔板架、升降架和定位钉架四部分；
所述主体包括主体底座(1)、主体下侧板(2)和主体上侧板(3)，两个下侧板(2)与底座(1)过渡配合连接，两个上侧板(3)分别与两个下侧板(2)过渡配合连接，其间形成导向槽，主体底座(1)与主体下侧板(2)和主体上侧板(3)形成主体腔；
所述钻孔板架包括滑动架(5)、滑块(6)、导向板(8)、钻孔导向套(9)、钻孔头(10)和导向块(11)；两个滑动架(5)的两侧上端设置在主体上侧板(3)与主体下侧板(2)间形成的导向槽内，并能够沿导向槽在主体腔内滑动，通过螺钉螺母固定在主体下侧板(2)上的通槽内；两个滑块(6)分别间隙配合设置在滑动架(5)的两端通槽内，导向板(8)设置在两个滑块(6)间，螺钉穿过滑块(6)、导向板(8)与滑动架(5)连接在一起，螺母固定；导向块(11)滑动设置在导向板(8)上，紧定螺丝固定；钻孔头(10)通过其下端的凸台与导向块(11)上端的凹糟间隙配合连接，紧定螺丝固定；钻孔导向套(9)间隙配合设置在钻孔头(10)内，紧定螺丝固定；
所述定位钉架包括定位钉左侧板(18)、定位钉前侧板(19)、定位钉后侧板(20)和定位钉右侧板(21)；四个定位钉侧板通过螺钉螺母连接在一起；定位钉前侧板(19)和定位钉后侧板(20)均能够在定位钉左侧板(18)和定位钉右侧板(21)的通槽内前后滑动；
所述定位钉架的定位钉左侧板(18)和定位钉右侧板(21)与升降架(14)通过螺钉螺母连接；所述升降架(14)与主体上侧板(3)通过螺栓螺母连接，并能够在主体上侧板(3)的通槽内上下滑动。
2.根据权利要求1所述的自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置，其特征在于：所述的主体下侧板(2)上通槽边上标有刻度，便于钻孔板架在主体腔里定量滑动。
3.根据权利要求1所述的自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置，其特征在于：所述的滑动架(5)上通槽边上标有刻度，便于导向板(8)定量上下滑动。
4.根据权利要求1所述的自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置，其特征在于：所述的导向板(8)上标有刻度，便于导向块(11)定量左右滑动。
5.根据权利要求1所述的自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置，其特征在于：所述的钻孔头(10)上标有角度刻度，便于钻孔导向套(9)定量转动。
6.根据权利要求1所述的自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置，其特征在于：所述的定位钉架用于定位固定股骨，在CT扫描获取屈伸轴线钻孔参数时，定位钉架作为扫描定位基准；在钻屈伸轴线孔时，定位钉架作为钻孔定位基准；定位钉架可在升降架(14)槽里滑动，便于调节股骨在主体腔里的前后左右位置。
7.根据权利要求1所述的自然膝关节股骨屈伸轴线的钻孔定位装置，其特征在于：所述的升降架(14)能够在主体上侧板(3)槽里上下滑动，便于调节股骨在主体腔内的上下位置。
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