CN108106768A - 一种用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具 - Google Patents
一种用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及夹具设备技术领域，尤其涉及一种用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具。该膝关节固定夹具的第一固定部包括第一连接杆和第一固定套筒，第一连接杆通过角度调节装置与第一固定套筒连接，第二固定部包括第二连接杆和第二固定套筒，第二连接杆的一端与第二固定套筒连接，第一固定套筒和第二固定套筒间隔相对设置，在第一固定套筒和所述第二固定套筒上均设有用于夹持膝关节标本的夹持部，夹持部的一端伸入第一固定套筒和第二固定套筒内，且能够沿第一固定套筒和第二固定套筒的径向移动。在调整膝关节标本的姿态时，均无需将膝关节标本从膝关节夹具上拆除，避免膝关节标本发生移动，进而避免因膝关节标本移动而导致的测试数据不准确。
Description
技术领域
本发明涉及夹具设备技术领域，尤其涉及一种用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具。
背景技术
半月板后根部损伤一般多为内侧半月板后根部损伤(posterior medicalmeniscus root tear，简称PMMRT)和外侧半月板后根部损伤(posterior lateralmeniscus root tear，简称PLMRT)。而相对于内侧半月板后根部损伤来说，外侧半月板后根部损伤较为少见，常见于合并前交叉韧带完全断裂或部分断裂的病例。
对于前交叉韧带损伤伴发PLMRT的病例，目前还没有统一的治疗标准。有的学者建议只进行单纯前交叉韧带损伤重建，而对PLMRT进行局部清创术或保守治疗。另有学者认为PLMRT的膝关节生物力学改变类似于PMMRT的膝关节生物力学改变，因此他们建议在前交叉韧带重建时，同时修复损伤的外侧半月板后根部，但目前来说，PLMRT合并前交叉韧带损伤对膝关节生物力学的影响，以及采用哪种治疗方法，哪种固定和修复方式能够有更高的愈合率或者有效的恢复受损半月板的生理功能，目前还没有确切的定论和相关的研究，因此，还需要通过对膝关节进行接触力学测试来研究半月板对膝关节的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具，能够固定膝关节并辅助膝关节进行不同状态下的力学测试。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具，包括：
第一固定部，所述第一固定部包括第一连接杆和第一固定套筒，所述第一连接杆通过角度调节装置与所述第一固定套筒连接，能够改变所述第一连接杆与所述第一固定套筒之间的连接角度；
第二固定部，所述第二固定部包括第二连接杆和第二固定套筒，所述第二连接杆的一端与所述第二固定套筒连接；
所述第一固定套筒和所述第二固定套筒间隔相对设置，且所述第一固定套筒和所述第二固定套筒上均设有用于夹持膝关节标本的夹持部，所述夹持部的一端伸入所述第一固定套筒和所述第二固定套筒内，且能够沿所述第一固定套筒和第二固定套筒的径向移动。
优选地，所述角度调节装置包括套筒转轴、U型连接件、锁紧螺栓、第一止推轴承和第二止推轴承；
所述套筒转轴的一端与所述第一套筒连接，另一端穿过所述U型连接件，所述第一止推轴承和所述第二止推轴承均套设在所述套筒转轴上，且分别位于所述U型连接件的内外两侧，所述锁紧螺栓与所述套筒转轴螺纹连接，锁紧所述第一止推轴承、第二止推轴承和U型连接件；
所述第一连接杆的一端通过铰接轴与所述U型连接件铰接，在所述U型连接件的两侧壁上设有多个角度调节孔，且多个所述角度调节孔以所述铰接轴为中心呈圆周分布，在所述第一连接杆上设有至少一个与所述角度调节孔相匹配的固定孔，固定螺栓穿过所述角度调节孔和所述固定孔，固定所述第一连接杆与所述第一固定套筒的相对位置。
优选地，所述夹持部为螺栓。
优选地，所述第一固定套筒上设有多个所述夹持部，多个所述夹持部沿所述第一固定套筒的周向分布；
所述第二固定套筒上设有多个夹持部，多个所述夹持部沿所述第二固定套筒的周向分布。
优选地，所述第一固定套筒上的多个所述夹持部在所述第一固定套筒的轴向上呈两圈间隔设置，每圈中的所述夹持部沿所述第一固定套筒的周向均匀分布；
所述第二固定套筒上的多个所述夹持部在所述第二固定套筒的轴向上呈两圈间隔设置，每圈中的所述夹持部沿所述第二固定套筒的周向均匀分布。
优选地，还包括角度测量装置，所述角度测量装置包括角度定位部和角度盘，所述角度盘固定在所述第二固定套筒上，随所述第二固定套筒移动；
所述角度定位部的一端固定在所述第一固定套筒，另一端与所述角度盘同轴铰接固定，所述第一固定套筒转动时，所述角度定位部随所述第一固定套筒转动，使所述角度定位部在所述角度盘上的位置发生变化。
优选地，所述角度定位部包括第一定位杆和第二定位杆，所述第一定位杆和所述第二定位杆上均设有调节长孔；
所述第一定位杆的一端与所述第一固定套筒连接，所述第二定位杆的一端与所述第二固定套筒铰接，所述第一定位杆和所述第二定位杆的另一端部分重合，调节螺栓穿过所述第一定位杆和所述第二定位杆上的调节长孔，固定所述第一定位杆和所述第二定位杆。
优选地，所述夹持部包括夹持螺栓和夹持片，所述夹持片的一侧与所述夹持螺栓连接，另一侧具有与膝关节标本贴合的曲面。
优选地，所述夹持螺栓通过万向球与所述夹持片连接；
所述第一固定套筒和所述第二固定套筒上均设有限位凹部，每个所述限位凹部内设有可转动螺纹连接部，所述夹持螺栓与所述可转动螺纹连接部螺纹连接，所述可转动螺纹连接部能够带动所述夹持螺栓转动。
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具，其第一固定部包括第一连接杆和第一固定套筒，所述第一连接杆通过角度调节装置与所述第一固定套筒连接，能够改变所述第一连接杆与所述第一固定套筒之间的连接角度，其第二固定部包括第二连接杆和第二固定套筒，所述第二连接杆的一端与所述第二固定套筒连接，所述第一固定套筒和所述第二固定套筒间隔相对设置，且所述第一固定套筒和所述第二固定套筒上均设有用于夹持膝关节标本的夹持部，所述夹持部的一端伸入所述第一固定套筒和所述第二固定套筒内，且能够沿所述第一固定套筒和第二固定套筒的径向移动。通过夹持部使膝关节标本固定的更牢固，并且在调整膝关节的不同状态时，无需将膝关节标本拆除，只需将膝关节固定夹具整体从力测试设备上部分或整体拆除，在调整膝关节标本的姿态时，均无需将膝关节标本从膝关节夹具上拆除，避免膝关节标本发生移动，进而避免因膝关节标本移动而导致的测试数据不准确。
附图说明
图1是本发明实施例中一种膝关节固定夹具的结构示意图；
图2是本发明实施例中第一固定套筒的结构示意图；
图3是本发明实施例中另一种膝关节固定夹具的结构示意图；
图4是图3的A部放大示意图；
图5本发明实施例中另一种膝关节固定夹具的结构示意图；
图6是本发明实施例中一种夹持部的结构示意图；
图7是本发明实施例中一种夹持部安装与第一固定套筒或第二固定套筒上的结构示意图。
图中：1：第一固定部；11：第一连接杆；12：第一固定套筒；2：第二固定部；21：第二连接杆；22：第二固定套筒；3：夹持部；31：夹持螺栓；32：万向球滚珠；33：万向球外壳；34：夹持片；4：角度测量装置；41：角度定位部；411：第一定位杆；412：第二定位杆；413：调节长孔；414：调节螺栓；42：角度盘；5：角度调节装置；51：套筒转轴；52：U型连接件；521：角度调节孔；53：第一止推轴承；54：第二止推轴承；55：固定螺栓；56：锁紧螺栓；6：限位凹部；7：可转动螺纹连接部；100：膝关节标本。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的一种用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具，包括第一固定部1和第二固定部2，其中，第一固定部1包括第一连接杆11和第一固定套筒12，第一连接杆11通过角度调节装置5与第一固定套筒12连接，该角度调节装置5能够改变第一连接杆11与1第一固定套筒12之间的连接角度。
在第一固定套筒12上设有用于夹持膝关节标本100的夹持部3，在本实施例中，具体夹持膝关节标本100的股骨。
具体地，夹持部3的一端伸入第一固定套筒12内，且能够沿所述第一固定套筒12的径向移动，以夹紧股骨。
第二固定部2包括第二连接杆21和第二固定套筒22，其中，第二连接杆21的一端与第二固定套筒22连接。
第二固定套筒22上也设有用于夹持膝关节标本100的夹持部3，在本实施例中，具体夹持膝关节标本100的胫骨。
夹持部3的一端伸入第二固定套筒22内，且能够沿第二固定套筒22的径向移动，以夹紧胫骨。
第一固定套筒12和第二固定套筒22间隔相对设置，两者之间用于容纳膝关节标本100。
该膝关节固定夹具对膝关节标本100固定牢固，并且在调整膝关节标本100的姿态时，无需将膝关节标本100从膝关节夹具上拆除，避免膝关节标本100发生移动，进而避免导致测试数据不准确。
使用时，膝关节标本100的股骨伸入第一固定套筒12内，旋紧夹持部3使股骨相对第一固定套筒1固定。膝关节标本100的胫骨伸入第二固定套筒22内，旋紧夹持部3使胫骨相对第二固定套筒12固定，第一连接杆11和第二连接杆21分别与力测试设备连接，例如与微机控制电子万向试验机连接，膝关节固定夹具夹持膝关节标本100模拟膝关节的各种状态，分析膝关节各部的受力情况。该膝关节固定夹具结构简单，第一固定套筒12与第一连接杆11之间通过角度调节装置5连接，能够模拟股骨相对躯干转动的状态下，分析此状态下膝关节的受力情况，通过调节夹持部3夹紧股骨和径骨，使膝关节标本100固定的更牢固，并且在调整膝关节的不同状态时，无需将膝关节标本100拆除，只需将膝关节固定夹具从力测试设备上部分或整体拆除，在调整膝关节标本100的姿态时，均无需将膝关节标本100从膝关节夹具上拆除，避免膝关节标本100发生移动，进而避免因膝关节标本100移动而导致的测试数据不准确。
优选地，夹持部3为螺栓，直接与第一固定套筒12和第二固定套筒22螺纹连接，调节方便。
需要说明的是，膝关节标本100可以是膝关节模型也可以是尸体膝关节，在此不做限定。
在一些优选实施例中，如图1和图2所示，角度调节装置5包括套筒转轴51、U型连接件52、锁紧螺栓56、第一止推轴承53和第二止推轴承54，其中，套筒转轴51的一端与第一固定套筒12连接，另一端穿过U型连接件52的底部，第一止推轴承53和第二止推轴承54均套设在套筒转轴51上，且分别位于U型连接件52的内外两侧(底部两侧)，套筒转轴51沿轴向设有螺纹孔，锁紧螺栓56与套筒转轴51螺纹连接，锁紧第一止推轴承53、第二止推轴承54和U型连接件2，防止第一固定套筒12轴向移动，使测试更准确。
第一连接杆11的一端通过铰接轴与U型连接件52铰接，在U型连接件52的两侧壁上设有多个角度调节孔521，且多个角度调节孔521以铰接轴为中心呈圆周分布，在第一连接杆11上设有至少一个与角度调节孔521相匹配的固定孔，固定螺栓55穿过角度调节孔521和固定孔，固定第一连接杆11与第一固定套筒12的相对位置，当需要调整两者之间的角度时，拆除固定螺栓55，转动第一固定套筒12或第一连接11，使固定孔与不同的角度调节孔521配合，然后利用固定螺栓55再次固定，使用两者的角度调整。
同时，第一固定套筒12通过套筒转轴51、第一止推轴承53和第二止推轴承54与U型连接件52连接，套筒转轴51能够带动第一固定套筒12绕套筒转轴51的轴向转动，能够测试膝关节旋转状态时的受力情况。
优选地，固定孔有三个，即通过三个固定螺栓55固定第一连接杆11和U型连接件52。
在以上任一优选实施例或者其组合的基础上，优选地，如图1所示，第一固定套筒12上设有多个夹持部3，且多个夹持部3沿第一固定套筒12的周向分布。第二固定套筒22上同样也设有多个夹持部3，且多个夹持部3沿第二固定套筒22的周向分布。
进一步优选地，第一固定套筒12上的多个夹持部3在第一固定套筒12的轴向上呈两圈间隔设置，每圈中的夹持部3沿3第一固定套筒12的周向均匀分布。
在第二固定套筒22上多个夹持部3在第二固定套筒22的轴向上呈两圈间隔设置，每圈中的所述夹持部沿所述第二固定套筒的周向均匀分布。
在一些优选的实施例中，如图3和图4所示，膝关节固定夹具还包括角度测量装置4，该角度测量装置4包括角度定位部41和角度盘42，角度盘42固定在第二固定套筒22上，随第二固定套筒22移动，角度定位部41的一端固定在第一固定套筒12上，另一端与角度盘42同轴铰接固定，第一固定套筒12转动时，角度定位部41以角度盘42的铰接处为中心随第一固定套筒12转动，使角度定位部41在角度盘42上的位置发生变化，从而读出角度的变化。
为了适应不同尺寸的膝关节标本100，优选地，如图2和图3所示，角度定位部41包括第一定位杆411和第二定位杆412，第一定位杆411和第二定位杆412上均设有调节长孔413，其中，第一定位杆411的一端与第一固定套筒12连接，第二定位杆412的一端与第二固定套筒22铰接，第一定位杆411和第二定位杆412的另一端部分重合，调节螺栓414穿过第一定位杆411和第二定位杆412上的调节长孔413，固定第一定位杆411和第二定位杆412，当需要调节角度定位部41的长度时，旋松414调节螺栓414，调整第一定位杆411和第二定位杆412的重合长度，在达到需要的长度后，旋紧调节螺栓414。
当然，调节螺栓414也可以不旋紧，使第一定位杆411和第二定位杆412在受到外力时，即可自动调节长度。
优选地，如图4所示，角度盘42上标有角度，第一固定部1和第二固定部2同轴设置时，角度定位部41所在的位置为0°，由于膝关节模型100最大的弯曲角度也不会大于180°，所在角度盘42上的角度设置为顺时针方向和逆时针方向均为0°-180°。
具有角度测量装置42的膝关节固定夹具，可以获得第一固定部1和/或第二固定部2的转动角度，也可以利用直接读取的角度计算很简单的换算出两个膝关节标本100的弯曲角度，其相对利用角尺人工测量来说，不但测量精度高，获取各种角度数据便捷，而且结构较为简单。
在一些优选实施例中，如图5所示，第二固定部2中，第二固定套筒22和第二连接杆21之间也通过角度调节装置5连接，方便第二固定套筒22的角度调整，尤其是方便第二固定套筒22沿第二固定套筒22的轴向转动状态时力学测试。
由于上述实施例中已对角度调节装置的结构进行了详细描述，因此相同之处在此不再赘述，需要描述的不同之处在于，套筒转轴51与第二固定套筒51连接，U型连接件52与第二连接杆21连接。
在一些优选实施例中，夹持部3包括夹持螺栓31和夹持片34，夹持片34的一侧与夹持螺栓32连接，另一侧具有与膝关节标本100表面贴合的曲面，通过该夹持片34固定膝关节标本100，减少对膝关节标本100的伤害。
在另外一些优选实施例中，如图6和图7所示夹持螺栓31和夹持片34之间通过万向球连接，具体地，夹持螺栓31与万向球滚珠32连接，万向球滚珠32位于万向球外壳33内，且能够在万向球外壳33内自由转动，使夹持片34可以在一定范围内移动，使调节螺栓31与夹持片34的夹角发生变化，即使有一些小的误差，也可以使夹持片34对膝关节标本100贴合固定。在旋紧调节螺栓31时，在调节螺栓31的力作用和膝关节标本100与夹持片34贴合后对夹持片34的限制作用下，会自动调整并与膝关节标本100的曲面匹配，如果夹持片34当前的位置并是贴合度最好的位置，调节螺栓31与夹持片34之间会形成一定的夹角，促使夹持片34向更贴合的位置移动或倾斜，使夹持片34与膝关节标本100的表面更贴合，使膝关节标本100的固定更牢固，损伤的可能性也更小。另外，由于调节螺栓31与夹持片34之间是通过万向球连接，所以调节螺栓31与夹持片34之间的夹角方向可以随膝关节标本100与夹持片34配合而任意调整。
优选地，如图6所示，第一固定套筒12和第二固定套筒22上均设有限位凹部6，每个限位凹部6内设有可转动螺纹连接部7，夹持螺栓31与可转动螺纹连接部7螺纹连接，可转动螺纹连接部7能够带动夹持螺栓31转动，在此处，可转动螺纹连接部7和限位凹部6形成的类似万向球结构，使夹持螺栓31能够有一定的倾斜角度，以使夹持片34能够与不同的膝关节标本100进行更好的配合。
需要说明的是，图6中示意和固定套筒可以是第一固定套筒12也可以是第二固定套筒22，在此不做限定。
另外本发明的说明书附图均为示意画法，并不构成对本发明产品的限定，尤其是一些实施例的附图中的第一固定套筒12和第二固定套筒22结构，其可以根据不同实施例具有不同的组装方式及不同的辅助结构，例如，如果具有限位凹部6的第一固定套筒12和第二固定套筒22是拼装而成，则其每个拼装单元上会有一些锁紧各个拼装单元的结构，由于这些辅助结构与本发明要解决的技术问题无关，而且本领域技术人员也可以根据需要在无需创造性劳动的情况下就能得到解决实现方面，因此在附图上进行了省略，也不进行详细的文字描述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具，其特征在于，包括：
第一固定部，所述第一固定部包括第一连接杆和第一固定套筒，所述第一连接杆通过角度调节装置与所述第一固定套筒连接，能够改变所述第一连接杆与所述第一固定套筒之间的连接角度；
第二固定部，所述第二固定部包括第二连接杆和第二固定套筒，所述第二连接杆的一端与所述第二固定套筒连接；
所述第一固定套筒和所述第二固定套筒间隔相对设置，且所述第一固定套筒和所述第二固定套筒上均设有用于夹持膝关节标本的夹持部，所述夹持部的一端伸入所述第一固定套筒和所述第二固定套筒内，且能够沿所述第一固定套筒和第二固定套筒的径向移动。
2.根据权利要求1所述的用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具，其特征在于：
所述角度调节装置包括套筒转轴、U型连接件、锁紧螺栓、第一止推轴承和第二止推轴承；
所述套筒转轴的一端与所述第一套筒连接，另一端穿过所述U型连接件，所述第一止推轴承和所述第二止推轴承均套设在所述套筒转轴上，且分别位于所述U型连接件的内外两侧，所述锁紧螺栓与所述套筒转轴螺纹连接，锁紧所述第一止推轴承、第二止推轴承和U型连接件；
所述第一连接杆的一端通过铰接轴与所述U型连接件铰接，在所述U型连接件的两侧壁上设有多个角度调节孔，且多个所述角度调节孔以所述铰接轴为中心呈圆周分布，在所述第一连接杆上设有至少一个与所述角度调节孔相匹配的固定孔，固定螺栓穿过所述角度调节孔和所述固定孔，固定所述第一连接杆与所述第一固定套筒的相对位置。
3.根据权利要求1所述的用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具，其特征在于：所述夹持部为螺栓。
4.根据权利要求3所述的用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具，其特征在于：所述第一固定套筒上设有多个所述夹持部，多个所述夹持部沿所述第一固定套筒的周向分布；
所述第二固定套筒上设有多个夹持部，多个所述夹持部沿所述第二固定套筒的周向分布。
5.根据权利要求4所述的用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具，其特征在于：所述第一固定套筒上的多个所述夹持部在所述第一固定套筒的轴向上呈两圈间隔设置，每圈中的所述夹持部沿所述第一固定套筒的周向均匀分布；
所述第二固定套筒上的多个所述夹持部在所述第二固定套筒的轴向上呈两圈间隔设置，每圈中的所述夹持部沿所述第二固定套筒的周向均匀分布。
6.根据权利要求1所述的用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具，其特征在于：
还包括角度测量装置，所述角度测量装置包括角度定位部和角度盘，所述角度盘固定在所述第二固定套筒上，随所述第二固定套筒移动；
所述角度定位部的一端固定在所述第一固定套筒，另一端与所述角度盘同轴铰接固定，所述第一固定套筒转动时，所述角度定位部随所述第一固定套筒转动，使所述角度定位部在所述角度盘上的位置发生变化。
7.根据权利要求6所述的用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具，其特征在于：所述角度定位部包括第一定位杆和第二定位杆，所述第一定位杆和所述第二定位杆上均设有调节长孔；
所述第一定位杆的一端与所述第一固定套筒连接，所述第二定位杆的一端与所述第二固定套筒铰接，所述第一定位杆和所述第二定位杆的另一端部分重合，调节螺栓穿过所述第一定位杆和所述第二定位杆上的调节长孔，固定所述第一定位杆和所述第二定位杆。
8.根据权利要求1、2、4、5、6或7所述的用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具，其特征在于：所述夹持部包括夹持螺栓和夹持片，所述夹持片的一侧与所述夹持螺栓连接，另一侧具有与膝关节标本贴合的曲面。
9.根据权利要求8所述的用于膝关节接触力学测试的膝关节固定夹具，其特征在于：所述夹持螺栓通过万向球与所述夹持片连接；
所述第一固定套筒和所述第二固定套筒上均设有限位凹部，每个所述限位凹部内设有可转动螺纹连接部，所述夹持螺栓与所述可转动螺纹连接部螺纹连接，所述可转动螺纹连接部能够带动所述夹持螺栓转动。
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