CN108324358A - 骨折固定设备和骨折复位系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种骨折固定设备，可包括：底座，设置有导轨；第一滑块；第一驱动装置，通过传动杆与所述第一滑块连接，用于驱动所述第一滑块在所述导轨上滑动；转轮，可自转地的固定设置于所述第一滑块上；第二驱动装置，固定设置于所述第一滑块上，并通过传动轮与所述转轮啮合以驱动该转轮转动；固定装置，通过升降装置设置于所述锥形轮大轮上，用于固定患者骨折处的近端或远端。通过驱动装置及升降装置可方便快捷的调整固定装置的位置、角度及倾斜度等，在便于对患者的骨折处的远端及近端进行固定的同时，还能精准的调整固定在固定装置上的骨折处的各个位置及角度，进而精确的实现对患者骨折处的复位操作。

Description

骨折固定设备和骨折复位系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种骨折固定设备及骨折复位系统。

背景技术

临床上对患者骨折进行手术时，尤其是针对患者肢体长骨骨折成角或错位进行手术时，需要采用相应的器具及手法辅助进行诸如固定、牵引、复位及断端固定等操作，并需配合诸如髓内钉或钢板等进行内固定，才能完成骨折的复位及定位。

在上述的操作过程中，由于对于复位的力度较难以把握，所以需要多人配合且多次牵拉旋转断端才能实现对患者骨折处肌肉的复位定位，而反复牵拉旋转断端不仅易对患者的诸如血管、神经等器官造成二次损伤，且受限于医生的经验及相互之间的配合程度，无法确保复位定位精准性，同时还使得手术操作时间过长，从而给患者带来进一步的伤害。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题提供了一种骨折固定设备及骨折复位系统，能够简单易行的实现对患者骨折处的复位定位操作，在有效降低对患者造成二次损伤的同时，提升复位定位的精准性，降低手术操作时间。

一种骨折固定设备，可包括：

底座，设置有导轨；

第一滑块；

第一驱动装置，用于驱动所述第一滑块沿所述导轨滑动；

承载元件，可转动地固定设置于所述第一滑块上；

第二驱动装置，固定连接到所述第一滑块上，并驱动所述承载元件相对所述第一滑块转动；

固定装置，通过升降装置可升降地固定在所述承载元件上，用于固定患者骨折处的近端或远端。

上述的骨折固定设备，通过第一驱动装置、第二驱动装置及升降装置可方便快捷的调整固定装置的位置、角度及倾斜度等，在便于对患者的骨折处的远端及近端进行固定的同时，还能精准的调整固定在固定装置上的骨折处的各个位置及角度，进而精确的实现对患者骨折处的复位操作，即能够简单易行的实现对患者骨折处的复位定位操作，在有效降低对患者造成二次损伤的同时，大大提升复位定位的精准性，有效降低手术操作时间。

在一个可选的实施例中，上述的骨折固定设备还可包括：

弹性装置，一端与所述第一滑块固定连接，另一端固定在所述底座上；

弹性测量装置，用于实时测定所述弹性装置的弹力值和/或移动距离。

在一个可选的实施例中，上述的骨折固定设备还可包括承载平台；

其中，所述底座上开设有固定通孔，用于将所述底座固定在所述承载平台上。

在一个可选的实施例中，所述第一驱动装置和/或所述第二驱动装置为电机。

在一个可选的实施例中，所述承载元件为转轮；

其中，所述第二驱动装置用于通过传动轮以啮合的方式驱动所述转轮在所述第一滑块上自转。

在一个可选的实施例中，所述传动轮和所述转轮均为锥形轮。

在一个可选的实施例中，所述第一驱动装置和所述滑块为丝杆螺母驱动机构。

在一个可选的实施例中，所述固定装置为弧形固定器；

其中，所述弧形固定器通过可拆卸的方式设置于所述升降装置的自由端。

在一个可选的实施例中，所述升降装置包括至少两根升降杆。

一种骨折复位系统，可包括：

第一骨折固定设备，该第一骨折固定设备可为上述任一项所述的骨折固定设备，用于固定肢体的第一部位(如患者骨折的近端或远端)；

第二骨折固定设备，该第二骨折固定设备可为上述任一项所述的骨折固定设备，可用于固定肢体的第二部位(如患者骨折的远端或近端)，其中，所述第二部位与所述第一部位是不同的；以及

控制装置，其用于控制所述第一骨折固定设备和所述第二骨折固定设备的任一者的所述第一驱动装置、所述第二驱动装置和所述升降装置的任一者。

上述的骨折复位系统，通过采用骨折固定设备来固定患者骨折处肢体的不同部位，并通过调整各个骨折固定设备的第一驱动装置、第二驱动装置及升降装置等可方便快捷的实现对固定的患者的骨折处各个部分的位置、角度及倾斜度等参数的调整，进而精确的实现对患者骨折处的复位操作，在有效降低对患者造成二次损伤的同时，大大提升复位定位的精准性，降低手术操作时间。

在一个可选的实施例中，所述第一骨折固定设备的升降装置包括至少两根升降杆，所述第二骨折固定设备的升降装置包括至少两根升降杆；

其中，所述第二骨折固定设备的升降杆的数目与所述第一骨折固定设备的升降杆的数目是不同的。

在一个可选的实施例中，所述控制装置被配置为控制所述第一骨折固定设备和所述第二骨折固定设备的第一驱动装置，用于驱动所述第一骨折固定设备和所述第二骨折固定设备中的至少一个第一滑块滑动进行滑动，以使所述第一骨折固定设备远离或者靠近所述第二骨折固定设备。

在一个可选的实施例中，上述的骨折复位系统还可包括：

穿刺钻孔设备，用于对肢体钻孔并通过固定针穿刺固定。

在一个可选的实施例中，上述的骨折复位系统还可包括：

医学影像设备，用于采集所述肢体的医学影像，并输入到所述控制装置。

附图说明

图1是一个实施例中骨折固定设备的结构示意图；

图2是一个实施例中骨折复位系统的结构示意图；

图3是图2中所示骨折固定设备进行定位时的结构示意图；

图4是另一个实施例中骨折复位系统的结构示意图；

图5是一个实施例中骨折复位方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是一个实施例中骨折固定设备的结构示意图。如图1所示，一种骨折固定设备2，可应用于对患者的骨折处的近端和远端的固定和/或复位操作，该骨折固定设备2可包括底座20、第二驱动装置23、第一滑块25、转轮(即承载元件)27、第一驱动装置29和固定装置3；其中，在底座20上可设置有导轨30，第一驱动装置29可通过传动杆28驱动第一滑块25沿上述的导轨30进行滑动，转轮27则可自转地固定设置在上述的第一滑块25上，且该第一滑块25上还可固定设置有上述的第二驱动装置23，且第一滑块25与第二驱动装置23可为一体结构，该第二驱动装置23可通过传动轮24以啮合的方式驱动转轮27旋转，固定装置3可通过升降装置26可升降地固定设置在转轮27的承载面。

如图1所示，为了便于说明，可基于导轨30的延伸方向及其所在的平面建立作为参考的三维坐标系；其中，z轴方向为导轨30的延伸方向(也即底座20长度方向)，y轴方向为在导轨30所在平面垂直z轴的方向，x轴方向垂直于导轨30所在平面(也即yz平面)的方向。

具体地，基于上述的三维坐标系，在对患者的骨折处进行固定时，可先根据患者骨折处的尺寸更换与其匹配的固定装置3，然后控制第一驱动装置29通过传动杆28来调整第一滑块25在导轨30上进行滑动，从而可调整固定装置3在z轴方向上的位置；在将固定装置3移动并固定在z轴方向上的预定位置后，可控制第二驱动装置23通过传动轮24以啮合的方式驱动转轮27，在水平方向上自转至预定的角度后固定，从而使得固定装置3在yz平面上与z轴方向具有预定的夹角；继续调整升降装置26，以使得固定装置3在xz平面上与z轴方向具有预定的倾斜角。即通过上述的操作，使得固定装置3不仅能够与患者骨折处的尺寸匹配，还能与当前患者骨折处的形态相契合，从而降低固定骨折的近端或远端时所造成的二次伤害，提升角度及位置调整的精准性，降低手术时间。

需要注意的是，上述的针对第一驱动装置29、第二驱动装置23及升降装置26的控制操作可采用相应的电子或机械设备进行自动控制，且其相对应的调整操作顺序可同时和/或依次进行，并在依次进行时其调整操作的顺序可根据实际的情况进行调整，以使得该骨折固定设备2应用于对患者的骨折处进行固定、复位及手术的过程中。

如图1所示，在另一个可选的实施例中，上述的骨折固定设备2还可包括弹性装置21和弹性测量装置(图中未示出)，该弹性装置21的一端固定设置在底座20上，另一端则与第二驱动装置23连接；弹性测量装置则可临近上述的弹性装置21所设置的位置处固定在底座20上，以用于实时测定上述弹性装置的弹力值和/或移动距离等参数，即通过该弹性装置可实时反馈第一滑块25在上述的调整操作过程中的距离、牵引力等，以便于医生对当前固定装置的状态进行实时的监控。例如，弹性装置21可为弹簧，并可通过钢丝固定在底座20上；弹性测量装置则可为数字式拉力测定装置；弹性装置21用于保持一定的紧张状态，而弹性测量装置则可用于检测出当前弹性装置21所承受的牵引力，并可将相应的牵引力值以及距离等参数实时反馈至控制系统中，以便于对骨折固定设备2进行调整。

如图1所示，在另一个可选的实施例中，上述的底座20可为具有一空腔的滑块结构，其中上述的第二驱动装置23、第一滑块25、转轮27、第一驱动装置29等均可设置在上述的空腔中，相应的诸如弹性测量装置、弹性装置21、传动轮24、传动杆28、导轨30等部件均可设置在该空腔中，以便于对各个部件进行保护，同时也便于制造和使用；升降装置26则可贯穿腔体的外壳，以将固定装置3固定在上述滑块结构的上方。其中，上述腔体的外壳的材质可为碳纤维结构，其能够透过X光线，以便于采用医学影像对患者的骨折处进行医学影像的拍摄。

如图1所示，在另一个可选的实施例中，上述的骨折固定设备2上还可开设有固定通孔22，即通过该固定通孔22可采用诸如螺栓、钉子等固定杆件将骨折固定设备2固定在承载平台(如病床等)上预定的位置处；例如，可通过上述的固定通孔22将骨折固定设备2固定在病床的上端部，以对患者的上肢进行骨折固定、复位等操作，当然也可将上述的固定通孔22将骨折固定设备2固定在病床的下端部，以对患者的下肢进行骨折固定、复位等操作。同时，上述的第一驱动装置29和第二驱动装置23可为电机，例如减速步进电机或伺服电机等；固定装置3可为弧状(如半圆形)的结构，以可拆卸的方式固定设置在升降装置26的自由端，且该弧形的固定装置3可为框架结构且其长度可依据需要进行调节，并在边框上可开设有固定针穿孔31，后续可通过固定针等部件穿过上述的固定针穿孔31，以将患者的骨折处的近端或远端予以固定。其中，固定装置3可包括多个，即不同的固定装置3匹配不同的部位形态及尺寸，进而使得通过更换固定装置3(如根据不同的体型选择相应尺寸的固定装置3)，使得患者的骨折处能够与所选择的固定装置3相匹配。

在上述的实施例中，通过采用弧状(如半圆形)的固定装置3，由于具有开口端，相较于传统的闭环时固定装置，能够根据患者骨折处的尺寸方便的进行不同型号的固定装置3的更换，且还能有效地增加医生的操作空间，且弧状的固定装置3在进行穿刺定位及复位操作时，其弧状的结构作为患者骨折处的承载装置，即作为外部受力附着点，其能够有效避免在上述操作过程中挤压骨折处，且能适用于各种不同关节(如髋关节)骨折。

如图1所示，在另一个可选的实施例中，上述的传动杆28可为螺杆，采用螺杆推进第一滑块25在导轨30上进行滑动，可精准地控制并采集运行速度、运行距离等参数，从而确保根据所反馈的运行速度、运行距离等参数能够更加精准的调节骨折固定设备2；而传动轮24和转轮27可为相匹配的锥形轮，且转轮27的尺寸远大于传动轮24的尺寸，以提升转轮27自转的精度。同时，上述的升降装置26则可包括至少两根升降杆(如两根升降杆、三根升降杆或四根升降杆等)，且该至少两根升降杆可均匀的分布在转轮27的承载表部位上，以提升固定装置3的稳固性及角度调整的精度。

图2是一个实施例中骨折复位系统的结构示意图，图3是图2中所示骨折固定设备进行定位时的结构示意图。如图2～3所示，一种骨折复位系统，可包括至少两个上述实施例中所阐述的骨折固定设备2以及控制骨折固定设备运行的控制装置(图中未示出，可为电子控制器或电脑等设备)，例如，该骨折复位系统可包括用以固定患者肢体骨折处近端的第一骨折固定设备(如临近穿刺钻孔设备1的骨折固定设备2)和用于固定患者肢体骨折处远端的第二骨折固定设备(如远离穿刺钻孔设备1的骨折固定设备)；下面就以采用两个骨折固定设备2进行骨折复位固定操作进行详细阐述：

骨折复位系统可包括穿刺钻孔设备1和两个骨折固定设备2，且该两个骨折固定设备2可用于固定患者骨折处的不同部位上，穿刺钻孔设备1可用于对患者的骨折处的近端和远端分别进行钻孔操作，以利用诸如固定针将患者的骨折处的近端和远端分别穿刺固定在上述的两个骨折固定设备2上；例如，上述的穿刺钻孔设备1可包括固定座11、机械臂12和骨钻13，通过机械臂12调整骨钻13至预定的位置处，以在利用骨钻13的钻头14(也可为固定针32)对固定装置3所承载的患者4肢体41的长骨41的骨折远端或近端进行穿刺钻孔操作，后续利用固定针32穿过固定针穿孔31以将患者的骨折处进行穿刺固定；然后，还可通过调整两个骨折固定设备2中的诸如第一驱动装置29、第二驱动装置23和/或升降装置26等部件，以对患者的骨折出进行固定、复位或手术等操作。

其中，由于所采用的两个骨折固定设备2的作用部位及位置不同，故可根据实际的需求选择合适型号的固定装置3和具有不同数目升降装置26的骨折固定设备2。同时，在对患者骨折处进行复位操作时，两个骨折固定设备2中的第一驱动装置可驱动第一滑块带动固定装置3进行相对的靠近或远离操作，以对该患者的骨折处进行压缩或牵拉。例如，图2中所示，在近端采用具有两个电推杆(即升降装置26)的作为近端复位机器人(即骨折固定设备2)，通过调节单个电推杆的高度即可调整固定装置3的倾斜角度，而同时调节两个电推杆的高度，则可调整固定装置3所处的高度；在远端则可采用具有四个电推杆(即升降装置26)的作为远端复位机器人(即骨折固定设备2)，沿z轴方向同时调节位于同侧的两个电推杆，则可实现对固定装置3的等轴线旋转调整；沿y轴方向同时调节位于同侧(即近端或远端)的两个电推杆，则可调整固定装置3的倾斜角度；而同时对沿对角线方向的两个电推杆进行调节，则可调整固定装置3的倾斜旋转角度；同时对四个电推杆进行调节，则可调整固定装置3所处的高度。

在上述的实施例中，不同的骨折固定设备2可独立地驱动患者骨折的远端或近端进行运动，从而可快速精准的实现患者骨折的远近端之间的复位操作；而由于每个骨折固定设备2均可驱使固定装置3进行多角度全方位的移动及转向，从而可实现诸如断骨牵引、旋转、复位、挤压等操作，适用于多种四肢骨折(即长骨)的牵引复位操作；同时由于可配合穿刺钻孔设备(穿刺钻孔机器人)1进行协同作业，还能实现自动钻孔固定及髓内钉固定等操作；骨折固定设备2中的弹性装置21和弹性测量装置则又可实现牵引力的测定及实时反馈，从而可实现实时有效的对每个骨折固定设备2的力度及牵拉距离进行实时监测，以有效避免骨折固定设备2对患者造成诸如牵拉损伤等二次伤害。

图4是另一个实施例中骨折复位系统的结构示意图。如图3～4所示，在一个可选的实施例中，基于上述实施例的基础上，骨折复位系统还可包括病床5、床边控制台6(即控制装置)和医学影像设备(如C型臂影像设备或CT影像系统等)7，即将患者4放置在病床5上，利用骨折固定设备2和固定装置3并配合穿刺钻孔设备1将该患者的骨折位置处予以固定、复位等操作，且同时可利用医学影像设备7实时采集患者4的骨折处的医学影像，即本实施例中骨折复位系统可单独使用，也可根据所采集的医学影像进行手术的导航及手术规划等操作，并利用上述的床边控制台6或其他的远程控制设备，来调整上述的骨折固定设备2中的诸如第一驱动装置29、第二驱动装置23和/或升降装置26等部件，配合穿刺钻孔设备1，以对患者的骨折处进行自动或远程精准的固定、复位或手术等操作。

在上述的骨折复位系统中，床边控制台6可方便医生在病床附近控制骨折复位系统中各个部件的运行，而通过将上述的穿刺钻孔设备1、骨折固定设备2和医学影像设备7进行配合使用，能够自动的模拟人工手法对患者的骨折进行复位操作，即可基于医学影像设备7所采集的医学影像进行导航，骨折固定设备2配合穿刺钻孔设备1可分别对患者的骨折(如断肢骨骼)的近端及远端进行固定，并通过各自的驱动装置的持续牵引下能够实现双向牵引复位，且可进行空间的六自由度的移动，从而可将骨折的断端进行精确复位吻合。其中，通过上述的各个部件能够实现自动(或远程操作)的复位，例如四肢骨折的轴向移位、横向位移以及骨折成角的复位等，从而有效避免骨折手术中的意外损伤，进一步提升手术成功率，同时还提升了工作效率，减少了手术时间及患者所承受的痛苦。

图5是一个实施例中骨折复位方法的流程示意图。如图5所示，基于上述的骨折复位系统，本实施例中的骨折复位方法可包括：

步骤S1，采用穿刺固定的方式，将患者的骨折处的近端和远端，分别固定在不同的骨折固定设备中的固定装置上。

具体的，可先将上述骨折复位系统的各个部件按照实际需求安装在相应的承载平台上，如对患者的右下肢的骨折进行手术时，可将上述的骨折固定设备固定在手术床远端的右侧。然后，将患者肢体骨折处的远端和近端位置处分别放入远端骨折固定设备和近端骨折固定设备(即固定装置)上，并进行初步的调整，以使得患者肢体骨折处的远端和近端处于适合后续手术操作的位置处，并可对患者肢体上的手术区进行消毒等预处理操作。之后，再采用医学影像设备(如CT设备)扫描患者骨折处的医学影像，以结合其他手段采集骨折区的位置、成角及错位位移等参数，从而制定手术方案及手术导航数据。最后，可采用穿刺钻孔装置将患者骨折的远端及近端，采用穿刺的方式分别固定在不同骨折固定设备中的骨折固定设备上。

步骤S2，基于患者的骨折处的医学影像，调整骨折固定设备，以使患者的骨折复位。

具体的，可先基于医学影像、导航数据等，按照上述患者正常的肢体参数，自动调节近端的骨折固定设备的诸如水平旋转角度、升降高度、倾斜角度等参数。然后，按照手术导航数据及规划的手术方案，自动调节远端的骨折固定设备的诸如水平旋转角度、升降高度、倾斜角度以及拉伸幅度等参数，并同时根据反馈的数据实时控制拉伸的力度、距离、方位等参数。之后，控制上述的远端的骨折固定设备和近端的骨折固定设备持续进行双侧牵引拉伸；其中，近端的骨折固定设备主要起到固定的作用，同时也能作为牵引的辅助设备，而远端的骨折固定设备则主要用于进行牵引和复位操作。最后，经过上述一系列操作，使得患者的骨折处的断端对位固定后，可利用穿刺钻孔装置进行骨腔钻孔，且在逐渐插入髓内钉的同时逐根取出上述的固定针，以完成内固定或对位固定操作；其中，在对位固定操作后，还可进行手术来切开断骨区的皮肤、肌肉等组织，以进行钢板内固定操作等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种骨折固定设备，其特征在于，包括：

底座，设置有导轨；

第一滑块；

第一驱动装置，用于驱动所述第一滑块沿所述导轨滑动；

承载元件，可转动地固定设置于所述第一滑块上；

第二驱动装置，固定连接到所述第一滑块上，并驱动所述承载元件相对所述第一滑块转动；

固定装置，通过升降装置可升降地固定在所述承载元件上，用于固定患者骨折处的近端或远端。

2.如权利要求1所述的骨折固定设备，其特征在于，还包括：

弹性装置，一端与所述第一滑块固定连接，另一端固定在所述底座上；

弹性测量装置，用于实时测定所述弹性装置的弹力值和/或移动距离。

3.如权利要求1所述的骨折固定设备，其特征在于，还包括承载平台；

其中，所述底座上开设有固定通孔，用于将所述底座固定在所述承载平台上。

4.如权利要求1～3中任意一项所述的骨折固定设备，其特征在于，所述第一驱动装置和/或所述第二驱动装置为电机。

5.如权利要求1～3中任意一项所述的骨折固定设备，其特征在于，所述承载元件为转轮；

其中，所述第二驱动装置用于通过传动轮以啮合的方式驱动所述转轮在所述第一滑块上自转。

6.如权利要求5所述的骨折固定设备，其特征在于，所述传动轮和所述转轮均为锥形轮。

7.如权利要求1～3中任意一项所述的骨折固定设备，其特征在于，所述第一驱动装置和所述滑块为丝杆螺母驱动机构。

8.如权利要求1～3中任意一项所述的骨折固定设备，其特征在于，所述固定装置为弧形固定器；

其中，所述弧形固定器通过可拆卸的方式设置于所述升降装置的自由端。

9.如权利要求1～3中任意一项所述的骨折固定设备，其特征在于，所述升降装置包括至少两根升降杆。

10.一种骨折复位系统，其特征在于，包括：

第一骨折固定设备，其如权利要求1-9任一项所述，用于固定肢体的第一部位；

第二骨折固定设备，其如权利要求1-9任一项所述，其用于固定肢体的第二部位，其中，所述第二部位与所述第一部位是不同的；以及

控制装置，其用于控制所述第一骨折固定设备和所述第二骨折固定设备的任一者的所述第一驱动装置、所述第二驱动装置和所述升降装置的任一者。

11.如权利要求10所述的骨折复位系统，其特征在于，所述第一骨折固定设备的升降装置包括至少两根升降杆，所述第二骨折固定设备的升降装置包括至少两根升降杆；

其中，所述第二骨折固定设备的升降杆的数目与所述第一骨折固定设备的升降杆的数目是不同的。

12.如权利要求10所述的骨折复位系统，其特征在于，所述控制装置被配置为控制所述第一骨折固定设备和所述第二骨折固定设备的第一驱动装置，用于驱动所述第一骨折固定设备和所述第二骨折固定设备中的至少一个第一滑块滑动进行滑动，以使所述第一骨折固定设备远离或者靠近所述第二骨折固定设备。

13.如权利要求11所述的骨折复位系统，其特征在于，还包括：

穿刺钻孔设备，用于对肢体钻孔并通过固定针穿刺固定。

14.如权利要求11所述的骨折复位系统，其特征在于，还包括：

医学影像设备，用于采集所述肢体的医学影像，并输入到所述控制装置。