CN108577951B - 一种足踝畸形矫正外固定器 - Google Patents

一种足踝畸形矫正外固定器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种足踝部畸形矫正外固定器，该固定器一共有5个自由度，主要由U型定平台、U型动平台、第一右支链、第二右支链、后支链、第一左支链、第二左支链、克氏针针夹和克氏针组成，通过调节伸缩杆移动副可以改变动平台的位姿，实现足踝畸形的长度矫正和角度矫正。在马蹄足及马蹄足畸形并发症的情况下，通过调节改变伸缩杆各个移动副的长度可以有效的实现足踝畸形矫正，结构简单、使用方便。

Description

一种足踝畸形矫正外固定器
技术领域
本发明属于外科医疗器械领域，具体涉及一种足踝畸形矫正外固定器。
背景技术
随着迅速扩张的工矿企业及各类频发的交通事故，先天性和后天性的足踝畸形的发生率呈上升趋势，严重影响患者的日常生活，给患者本身带来巨大的身心压力。足部共41个关节，占双下肢关节数量的84％。具有复杂微妙的运动功能。人体在大地上的各种运动与平衡无不与足相关。足踝畸形通常会对骨和韧带造成严重的伤害，这些伤害通常会导致骨关节的变形、足的短小、软组织的僵硬、缺损及溃疡、血管神经的短缩及变异等，可能还合并有肢体的畸形。传统的畸形矫正手术中长期的固定容易引起挛缩，软组织和皮肤组织的损伤，这些伤害严重的可能会引起二次畸形。基于传统手术基础上，外固定支架的应用较好的解决了术后功能锻炼的问题，逐渐成为足踝畸形矫正的新选择。马蹄足畸形是目前临床较为常见的足踝畸形之一，而导致马蹄足畸形的成因有很多，先天性的发育不良是主要原因。马蹄足畸形常合并凹足，跟腱短缩，足部内翻、僵硬等症状，严重影响足的正常功能。严重的马蹄足畸形术后多加以石膏固定，势必会引起足僵硬等并发症，此时外固定器为足的活动创造了条件。
目前市场上的足踝畸形矫正器在固定时，胫骨上大多采用的是两个胫骨环，在穿针固定时对胫骨的伤害太大，而且，现在外科手术时多采用的是外固定支架，在安装时给医生的操作带来了一定的难度，在后续的调节矫正过程中也会给操作带来不便。所以，设计一种从机构学角度出发，符合医学原理，满足所需矫正自由度的外固定器是非常有意义的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种外固定器，在符合医学原理的情况下，从机构学的角度出发设计一种结构简单的外固定器。该固定器是具有五自由度的并联机构，在外科手术过程中可以很大程度上简化医生的操作步骤，在矫正过程中通过调节五个移动副来实现绕X轴、Y轴、Z轴方向的转动和沿Y轴、Z轴方向的移动。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种足踝畸形矫正外固定器，其特征在于：包括U型定平台(A)、U型动平台(B)、第一右支链(C)、第二右支链(D)、后支链(E)、第一左支链(F)、第二左支链(G)、克氏针针夹(H)和克氏针(I)，第一右支链(C)、第二右支链(D)、后支链(E)、第一左支链(F)、第二左支链(G)上下两端分别与U型定平台(A)与U型动平台(B)连接。
进一步地，所述第一右支链(C)包括第一右支链虎克副(C-1)、第一右支链球副(C-6)、第一右支链外部伸缩套筒(C-2)、第一右支链旋转调节部分(C-3)、第一右支链伸缩杆(C-4)、第一右支链连接件(C-5)；第一右支链球副(C-6)包括一个虎克副(C-6-2)和一个与动平台直接相连的转动副(C-6-1)；通过旋转调节丝杠螺母(C-3-3)使第一右支链伸缩杆(C-4)与第一右支链外部伸缩套筒(C-2)产生轴向的相对位移，从而实现U型动平台(B)与U型定平台(A)之间位置和角度的变化；第二右支链(D)、第一左支链(F)、第二左支链(G)结构和安装方式与所述第一右支链(C)完全相同。
进一步地，所述后支链(E)包括后支链第一转动副(E-1)、后支链外部伸缩套筒(E-2)、后支链旋转调节部分(E-3)、后支链伸缩杆(E-4)、后支链第二转动副(E-5)、后支链一级C形杆(E-6)、后支链二级C形杆(E-7)、后支链三级I形杆(E-8)；后支链一级C形杆(E-6)与后支链二级C形杆(E-7)转动配合形成第三转动副，后支链二级C形杆(E-7)与后支链三级I形杆(E-8)转动配合形成第四转动副，第二转动副、第三转动副与第四转动副转轴汇交与一点，共同构成具有虚拟转心的球副。通过旋转调节丝杠螺母(E-3-3)使后支链伸缩杆(E-4)与后支链外部伸缩套筒(E-2)产生轴向的相对位移，从而实现U型动平台(B)与U型定平台(A)之间位置和角度的变化。
进一步地，所述后支链第一转动副(E-1)包括连接板(E-1-1)、轴承端盖(E-1-2)、转动轴(E-1-3)、轴承隔套(E-1-4)和滚动轴承(E-1-5)；转动轴(E-1-3)通过滚动轴承(E-1-5)与连接板(E-1-1)转动配合，轴承端盖(E-1-2)左端与滚动轴承(E-1-5)接触并通过螺钉与连接板(E-1-1)固定在一起。
进一步地，所述克氏针针夹(H)包括平台连接螺纹杆(H-1)，克氏针固定螺钉(H-2)，固定螺母(H-3)，拉紧螺母(H-4)；平台连接螺纹杆(H-1)通过螺纹孔与U型定平台(A)或U型动平台(B)固连，克氏针固定螺钉(H-2)穿过通孔安装到平台连接螺纹杆(H-1)，拉紧螺母(H-4)通过螺纹与克氏针固定螺钉(H-2)安装在一起，拉紧螺母(H-4)左端面与平台连接螺纹杆(H-1)接触，固定螺母(H-3)通过螺纹连接安装克氏针固定螺钉(H-2)最右端；克氏针针夹(H)在使用时，将克氏针(I)穿过克氏针固定螺钉(H-2)，先旋固定螺母(H-3)，将克氏针(I)固定，然后再调节拉紧螺母(H-4)，使克氏针(I)上产生张紧力。
附图说明
图1为本发明一种足踝部畸形矫正外固定器轴侧视图；
图2为本发明一种足踝部畸形矫正外固定器左视图；
图3为本发明一种足踝部畸形矫正外固定器第一右支链主视图；
图4为本发明一种足踝部畸形矫正外固定器C-3剖视图；
图5为本发明一种足踝部畸形矫正外固定器E-1剖视图；
图6为本发明一种足踝部畸形矫正外固定器针夹剖视图
图中：A—U型定平台；B—U型动平台；C—第一右支链；D—第二右支链；E—后支链；F—第一左支链；G—第二左支链；H—克氏针针夹；I—克氏针；
C-1—第一右支链虎克副；C-2—第一右支链外部伸缩套筒；C-3—第一右支链旋转调节部分；C-3-1—第一右支链旋转调节部分丝杠螺母固定端盖；C-3-2—第一右支链旋转调节部分连接螺钉；C-3-3—第一右支链旋转调节部分丝杠螺母；C-4—第一右支链伸缩杆；C-5—第一右支链连接件；C-6-1—第一右支链动平台连接转动副；C-6-2—第一右支链动平台连接虎克副；
D-1—第二右支链虎克副；D-2—第二右支链外部伸缩套筒；D-3—第二右支链旋转调节部分；D-3-1—第二右支链旋转调节部分丝杠螺母固定端盖；D-3-2—第二右支链旋转调节部分连接螺钉；D-3-3—第二右支链旋转调节部分丝杠螺母；D-4—第二右支链伸缩杆；D-5—第二右支链连接件；D-6-1—第二右支链动平台连接转动副；D-6-2—第二右支链动平台连接虎克副；
E-1—后支链第一转动副；E-2—后支链外部伸缩套筒；E-3—后支链旋转调节部分；E-3-1—后支链旋转调节部分丝杠螺母固定端盖；E-3-2—后支链旋转调节部分连接螺钉；E-3-3—后支链旋转调节部分丝杠螺母；E-4—后支链伸缩杆；E-5—后支链第二转动副；E-6—后支链一级C形杆；E-7—后支链二级C形杆；E-8—后支链三级I形杆；
F-1—第一左支链虎克副；F-2—第一左支链外部伸缩套筒；F-3—第一左支链旋转调节部分；F-3-1—第一左支链旋转调节部分丝杠螺母固定端盖；F-3-2—第一左支链旋转调节部分连接螺钉；F-3-3—第一左支链旋转调节部分丝杠螺母；F-4—第一左支链伸缩杆；F-5—第一左支链连接件；F-6-1—第一左支链动平台连接转动副；F-6-2—第一左支链动平台连接虎克副；
G-1—第二左支链虎克副；G-2—第二左支链外部伸缩套筒；G-3—第二左支链旋转调节部分；G-3-1—第二左支链旋转调节部分丝杠螺母固定端盖；G-3-2—第二左支链旋转调节部分连接螺钉；G-3-3—第二左支链旋转调节部分丝杠螺母；G-4—第二左支链伸缩杆；G-5—第二左支链连接件；G-6-1—第二左支链动平台连接转动副；G-6-2—第二左支链动平台连接虎克副；
H-1—平台连接螺纹杆；H-2—克氏针固定螺钉；H-3—固定螺母；H-4—拉紧螺母。
具体实施方式
如图1-图6所示，一种足踝畸形矫正外固定器，具有U型定平台、U型动平台以及三条支链，采用5自由度并联形式，主要包括U型定平台(A)、U型动平台(B)、第一右支链(C)、第二右支链(D)、后支链(E)、第一左支链(F)、第二左支链(G)、克氏针针夹(H)和克氏针(I)。首先完成胫骨的固定，医生首先使用工具将两根克氏针垂直插入胫骨中，其中两根克氏针成60度夹角，将克氏针插入克氏针固定螺钉中，先拧紧固定螺母，使克氏针在克氏针固定螺钉中固定，因为克氏针上需要有一定的张紧力，然后再调节拉紧螺母使克氏针上出现张紧力。然后完成脚的固定，用一根克氏针平行于踝关节轴线穿过跟骨和克氏针针夹固定到动平台上；用两根克氏针交叉穿过第一跖骨、第五趾骨和第一趾骨、第五跖骨固定到克氏针针夹连接到动平台上。
在进行畸形矫正操作中，外科医生可以通过调节丝杠螺母(C-3-3)，使伸缩杆(C-4)在外部伸缩套筒(C-2)中可以沿轴向移动，从而实现U型动平台5自由度的运动。

Claims (1)

1.一种足踝畸形矫正外固定器，其特征在于：包括U型定平台(A)、U型动平台(B)、第一右支链(C)、第二右支链(D)、后支链(E)、第一左支链(F)、第二左支链(G)、克氏针针夹(H)和克氏针(I)，第一右支链(C)、第二右支链(D)、后支链(E)、第一左支链(F)、第二左支链(G)上下两端分别与U型定平台(A)与U型动平台(B)连接；
第一右支链(C)包括第一右支链虎克副(C-1)、第一右支链球副(C-6)、第一右支链外部伸缩套筒(C-2)、第一右支链旋转调节部分(C-3)、第一右支链伸缩杆(C-4)、第一右支链连接件(C-5)；第一右支链球副(C-6)包括一个虎克副(C-6-2)和一个与动平台直接相连的转动副(C-6-1)；通过旋转调节丝杠螺母(C-3-3)使第一右支链伸缩杆(C-4)与第一右支链外部伸缩套筒(C-2)产生轴向的相对位移，从而实现U型动平台(B)与U型定平台(A)之间位置和角度的变化；第二右支链(D)、第一左支链(F)、第二左支链(G)结构和安装方式与所述第一右支链(C)完全相同；
后支链(E)包括后支链第一转动副(E-1)、后支链外部伸缩套筒(E-2)、后支链旋转调节部分(E-3)、后支链伸缩杆(E-4)、后支链第二转动副(E-5)、后支链一级C形杆(E-6)、后支链二级C形杆(E-7)、后支链三级I形杆(E-8)；后支链一级C形杆(E-6)与后支链二级C形杆(E-7)转动配合形成第三转动副，后支链二级C形杆(E-7)与后支链三级I形杆(E-8)转动配合形成第四转动副，第二转动副、第三转动副与第四转动副转轴汇交于一点，共同构成具有虚拟转心的球副；通过旋转调节丝杠螺母(E-3-3)使后支链伸缩杆(E-4)与后支链外部伸缩套筒(E-2)产生轴向的相对位移，从而实现U型动平台(B)与U型定平台(A)之间位置和角度的变化；
后支链第一转动副(E-1)包括连接板(E-1-1)、轴承端盖(E-1-2)、转动轴(E-1-3)、轴承隔套(E-1-4)和滚动轴承(E-1-5)；转动轴(E-1-3)通过滚动轴承(E-1-5)与连接板(E-1-1)转动配合，轴承端盖(E-1-2)左端与滚动轴承(E-1-5)接触并通过螺钉与连接板(E-1-1)固定在一起；
克氏针针夹(H)包括平台连接螺纹杆(H-1)，克氏针固定螺钉(H-2)，固定螺母(H-3)，拉紧螺母(H-4)；平台连接螺纹杆(H-1)通过螺纹孔与U型定平台(A)或U型动平台(B)固连，克氏针固定螺钉(H-2)穿过通孔安装到平台连接螺纹杆(H-1)，拉紧螺母(H-4)通过螺纹与克氏针固定螺钉(H-2)安装在一起，拉紧螺母(H-4)左端面与平台连接螺纹杆(H-1)接触，固定螺母(H-3)通过螺纹连接安装克氏针固定螺钉(H-2)最右端；克氏针针夹(H)在使用时，将克氏针(I)穿过克氏针固定螺钉(H-2)，先旋固定螺母(H-3)，将克氏针(I)固定，然后再调节拉紧螺母(H-4)，使克氏针(I)上产生张紧力。
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