CN109330686A - 一种用于长骨骨折的机器人辅助复位系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于长骨骨折的机器人辅助复位系统，由手术床、断骨近端固定机构、断骨远端夹持机构、复位机器人和控制箱组成；所述复位机器人的静平台的底面与控制箱的升降台通过螺纹连接，断骨远端夹持机构的连接板与复位机器人的动平台通过螺纹连接，断骨远端夹持机构通过两根钢针固定断骨远端，断骨近端固定机构由螺栓牢固固定在手术床上，断骨近端放置在手术床上，断骨近端固定机构通过两根钢针固定断骨近端。本发明能够实现对患者断骨近端的固定、断骨远端的夹持及精准复位的操作，具有运行智能化、接触部位易拆卸、结构设计紧凑，适用于长骨骨折复位手术，能够提高骨折复位精度和提高医生工作效率。

Description

一种用于长骨骨折的机器人辅助复位系统

技术领域

本发明属于机械制造领域，具体涉及一种用于长骨骨折的机器人辅助复位系统。

背景技术

随着现代医疗水平的提高，人们对骨折复位手术的治疗效率及治疗效果要求逐步提升，骨折复位手术从传统医生手动复位逐步转变为借助医疗器械来辅助完成，使得治疗效率得到初步提高，但是手术安全性和手术精度仍然较低。随着医疗机器人的兴起，越来越多的医疗机器人用于辅助医生进行手术，利用先进的导航系统以及安全控制算法，使得手术的安全性和精度得到很大提高。

发明内容

本发明的目的在于针对已有的技术不足，提供一种用于长骨骨折的机器人辅助复位系统，能够实现对患者断骨近端的固定、断骨远端的夹持及精准复位的操作，具有运行智能化、接触部位易拆卸、结构设计紧凑，适用于长骨骨折复位手术，能够提高骨折复位精度和提高医生工作效率。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于长骨骨折的机器人辅助复位系统，由手术床、断骨近端固定机构、断骨远端夹持机构、复位机器人和控制箱组成；所述复位机器人的静平台的底面与控制箱的升降台通过螺纹连接，断骨远端夹持机构的连接板与复位机器人的动平台通过螺纹连接，断骨远端夹持机构通过两根钢针固定断骨远端，断骨近端固定机构由螺栓牢固固定在手术床上，断骨近端放置在手术床上，断骨近端固定机构通过两根钢针固定断骨近端。

所述断骨近端固定结构包括固定杆、两块支撑板、两个十字固定夹、两根钢针、固定螺母；两块支撑板与手术床两侧通过螺钉连接，所述固定杆与两块支撑板通过固定螺母连接，两根钢针分别通过两个十字固定夹与固定杆连接，两根钢针插入断骨近端，两个十字固定夹在固定杆上的位置能够调节，通过调节两个十字固定夹的位置来调整两根钢针与断骨近端的连接位置。

所述断骨远端夹持机构包括两根钢针、两个十字固定夹、两根连杆、连接板、两个支撑座、两个十字把手、两个丝杠支座、两根导杆、两根丝杠、两个丝杠螺母、四个滑块、两个滑块连接板、四个连接件；两根钢针与两根连杆分别通过两个十字固定夹连接，两个十字固定夹在两根连杆上的位置能够调节，能够沿Y方向移动，进而能够调整两根钢针与断骨远端连接位置；两个支撑座与连接板通过螺纹连接，两根导杆两端分别与两个支撑座通过螺纹连接，两根丝杠通过两个丝杠支座分别安装在两个支撑座上，两个十字把手分别与两个丝杠通过螺纹连接，两个丝杠螺母通过螺纹分别旋合在两个丝杠一端，四个滑块分别通过四个连接件连接在两个滑块连接板上，两个滑块连接板连接在两个丝杠螺母上；两根连杆的另一端分别与两个连接件通过螺纹连接，另两个连接件对两根连杆起支撑作用；通过调节两个十字把手，使两个丝杠螺母滑动，进而带动两根连杆沿X方向移动，调节两根钢针在X方向的位置。

所述复位机器人是6自由度的并联机器人，由六根伸缩杆安装于动平台和静平台之间组成。

所述控制箱包括箱体、系统控制器和升降台，所述箱体内部分为上下两层，上层区间放置升降台，下层区间放置系统控制器，所述升降台用于调整复位机器人在Z方向上的位置。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1、本发明实现了对任意断裂位置的长骨的夹持，断骨近端的固定机构和断骨远端的夹持机构可根据骨头不同的断裂位置调整夹持位置，本系统可用于不同类型的长骨骨折复位。

2、本发明使骨折复位的精度更高，复位操作更加智能化，安全性更高，本系统进行骨折复位时利用导航系统进行实时获取长骨远端的位置，并根据控制算法进行实时避障，确保骨折复位手术安全和提高复位手术精度。

3、本发明使骨折复位装置更加易于消毒，本系统的夹持机构在进行骨折复位手术前易于进行拆卸消毒。

4、本发明采用控制箱，复位机器人，夹持机构的垂直布置方式，整个机器人系统采用小推车载运，移动方便。

附图说明

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明断骨近端夹持示意图；

图3为本发明断骨远端夹持示意图；

图4为本发明断骨远端夹持机构示意图；

图5为本发明断骨远端夹持机构中连接组件示意图；

图6为本发明断骨远端夹持机构中连接组件爆炸图；

图7为本发明控制箱示意图；

图8位本发明箱体示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步的说明。

如图1所示，一种用于长骨骨折的机器人辅助复位系统，由手术床I、断骨近端固定机构II、断骨远端夹持机构III、复位机器人IV和控制箱V组成；所述复位机器人IV的静平台21的底面与控制箱V的升降台44通过螺纹连接，断骨远端夹持机构III的连接板18与复位机器人IV的动平台19通过螺纹连接，断骨远端夹持机构III通过两根钢针17，13固定断骨远端11，断骨近端固定机构II由螺栓牢固固定在手术床I上，断骨近端10放置在手术床I上，断骨近端固定机构II通过两根钢针7，4固定断骨近端10。

如图2所示，所述断骨近端固定结构II包括固定杆3、两块支撑板9，2、两个十字固定夹6，5、两根钢针7，4、固定螺母8，47；两块支撑板9，2与手术床I两侧通过螺钉连接，所述固定杆3与两块支撑板9，2通过固定螺母8，47连接，两根钢针7，4分别通过两个十字固定夹6，5与固定杆3连接，两根钢针7，4插入断骨近端10，两个十字固定夹6，5在固定杆3上的位置能够调节，通过调节两个十字固定夹6，5的位置来调整两根钢针7，4与断骨近端10的连接位置。

如图3、图4、图5、图6所示，所述断骨远端夹持机构III包括两根钢针17，13、两个十字固定夹16，14、两根连杆15，12、连接板18、两个支撑座22，24、两个十字把手25，31、两个丝杠支座26，30、两根导杆23，28、两根丝杠29，27、两个丝杠螺母40，36、四个滑块43，39，33，32、两个滑块连接板41，35、四个连接件42，38，34，37；两根钢针7，4与两根连杆15，12分别通过两个十字固定夹16，14连接，两个十字固定夹16，14在两根连杆15，12上的位置能够调节，能够沿Y方向移动，进而能够调整两根钢针17，13与断骨远端11连接位置；两个支撑座22，24与连接板18通过螺纹连接，两根导杆23，28两端分别与两个支撑座22，24通过螺纹连接，两根丝杠29，27通过两个丝杠支座26，30分别安装在两个支撑座22，24上，两个十字把手25，31分别与两个丝杠29，27通过螺纹连接，两个丝杠螺母40，36通过螺纹分别旋合在两个丝杠29，27一端，四个滑块43，39，33，32分别通过四个连接件42，38，34，37连接在两个滑块连接板41，35上，两个滑块连接板41，35连接在两个丝杠螺母40，36上；两根连杆15，12的另一端分别与两个连接件38，37通过螺纹连接，另两个连接件42，34对两根连杆15，12起支撑作用；通过调节两个十字把手25，31，使两个丝杠螺母40，36滑动，进而带动两根连杆15，12沿X方向移动，调节两根钢针17，13在X方向的位置。

如图3所示，所述复位机器人IV是6自由度的并联机器人，由六根伸缩杆20安装于动平台19和静平台21之间组成。

如图7和图8所示，所述控制箱V包括箱体45、系统控制器46和升降台44，所述箱体45内部分为上下两层，上层区间放置升降台44，下层区间放置系统控制器46，所述升降台44用于调整复位机器人IV在Z方向上的位置。

本发明的工作过程如下：

首先，根据所述断骨近端10在手术床I上的位置调整断骨近端固定机构II中十字固定夹6，5在固定杆3上的位置，然后将所述断骨近端固定机构II中的十字固定夹6，5上的钢针7，4插入断骨近端10上合适的位置，对断骨近端10进行固定；调整所述控制箱V中的升降台44，将复位机器人IV中的动平台19调整至与手术床I平齐，然后调节所述断骨远端夹持机构III中的十字把手25，31，将两根导杆23，28调整至合适位置，再利用所述断骨远端夹持机构III中的钢针17，13对断骨远端11进行夹持；启动所述控制箱V中的系统控制器46，复位机器人IV开始工作，复位机器人IV根据术前规划的路径完成长骨骨折复位。

Claims (5)

1.一种用于长骨骨折的机器人辅助复位系统，由手术床（I）、断骨近端固定机构（II）、断骨远端夹持机构（III）、复位机器人（IV）和控制箱（V）组成；其特征在于：所述复位机器人（IV）的静平台（21）的底面与控制箱（V）的升降台（44）通过螺纹连接，断骨远端夹持机构（III）的连接板（18）与复位机器人（IV）的动平台（19）通过螺纹连接，断骨远端夹持机构（III）通过两根钢针（17，13）固定断骨远端（11），断骨近端固定机构（II）由螺栓牢固固定在手术床（I）上，断骨近端（10）放置在手术床（I）上，断骨近端固定机构（II）通过两根钢针（7，4）固定断骨近端（10）。

2.根据权利要求1所述的用于长骨骨折的机器人辅助复位系统，其特征在于：所述断骨近端固定结构（II）包括固定杆（3）、两块支撑板（9，2）、两个十字固定夹（6，5）、两根钢针（7，4）、固定螺母（8，47）；两块支撑板（9，2）与手术床（I）两侧通过螺钉连接，所述固定杆（3）与两块支撑板（9，2）通过固定螺母（8，47）连接，两根钢针（7，4）分别通过两个十字固定夹（6，5）与固定杆（3）连接，两根钢针（7，4）插入断骨近端（10），两个十字固定夹（6，5）在固定杆（3）上的位置能够调节，通过调节两个十字固定夹（6，5）的位置来调整两根钢针（7，4）与断骨近端（10）的连接位置。

3.根据权利要求1所述的用于长骨骨折的机器人辅助复位系统，其特征在于：所述断骨远端夹持机构（III）包括两根钢针（17，13）、两个十字固定夹（16，14）、两根连杆（15，12）、连接板（18）、两个支撑座（22，24）、两个十字把手（25，31）、两个丝杠支座（26，30）、两根导杆（23，28）、两根丝杠（29，27）、两个丝杠螺母（40，36）、四个滑块（43，39，33，32）、两个滑块连接板（41，35）、四个连接件（42，38，34，37）；两根钢针（7，4）与两根连杆（15，12）分别通过两个十字固定夹（16，14）连接，两个十字固定夹（16，14）在两根连杆（15，12）上的位置能够调节，能够沿Y方向移动，进而能够调整两根钢针（17，13）与断骨远端（11）连接位置；两个支撑座（22，24）与连接板（18）通过螺纹连接，两根导杆（23，28）两端分别与两个支撑座（22，24）通过螺纹连接，两根丝杠（29，27）通过两个丝杠支座（26，30）分别安装在两个支撑座（22，24）上，两个十字把手（25，31）分别与两个丝杠（29，27）通过螺纹连接，两个丝杠螺母（40，36）通过螺纹分别旋合在两个丝杠（29，27）一端，四个滑块（43，39，33，32）分别通过四个连接件（42，38，34，37）连接在两个滑块连接板（41，35）上，两个滑块连接板（41，35）连接在两个丝杠螺母（40，36）上；两根连杆（15，12）的另一端分别与两个连接件（38，37）通过螺纹连接，另两个连接件（42，34）对两根连杆（15，12）起支撑作用；通过调节两个十字把手（25，31），使两个丝杠螺母（40，36）滑动，进而带动两根连杆（15，12）沿X方向移动，调节两根钢针（17，13）在X方向的位置。

4.根据权利要求1所述的用于长骨骨折的机器人辅助复位系统，其特征在于：所述复位机器人（IV）是6自由度的并联机器人，由六根伸缩杆（20）安装于动平台（19）和静平台（21）之间组成。

5.根据权利要求1所述的用于长骨骨折的机器人辅助复位系统，其特征在于：所述控制箱（V）包括箱体（45）、系统控制器（46）和升降台（44），所述箱体（45）内部分为上下两层，上层区间放置升降台（44），下层区间放置系统控制器（46），所述升降台（44）用于调整复位机器人（IV）在Z方向上的位置。