CN109512497A - 一种骨折断端应力自适应调节外固定装置及调节方法 - Google Patents

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Abstract

一种骨折断端应力自适应调节外固定装置及调节方法，包括近端框、远端框和应力调节结构；应力调节结构设置在近端框和远端框之间；应力调节结构包括若干根支柱，若干根支柱等间距设置在近端框和远端框之间，形成骨折端面应力自适应调节外固定装置。本发明的装置套设在断骨面的肢体上，通过在断骨面恢复期间，逐渐减少支柱的个数，将应力逐渐从支柱上向断骨面转移，满足在骨折愈合的不同时期，针对骨折部位的愈合情况施加不同应力，对骨头组织产生应力刺激，更有利于断骨面的愈合，该装置和方法，结构简洁、操作简单方便。

Description

一种骨折断端应力自适应调节外固定装置及调节方法
技术领域
本发明属于骨折断端应力调节技术领域，特别涉及一种骨折断端应力自适应调节外固定装置及调节方法。
背景技术
在骨折康复治疗的过程当中，适当的应力刺激对于骨组织的重建和生长有促进作用。根据Perren应变理论，机械力学因素对于骨折愈合的影响是必不可少的，骨痂形成需要一定程度的力学刺激，骨折块之间的相对活动可刺激骨痂的形成，加速骨折的愈合，骨折端的活动引起的形变会在骨折端肉芽组织中产生应变，组织在功能正常状态下可耐受的变形程度有很大的变化范围，完整骨骼的正常应变程度为2％(骨折发生前)，肉芽组织的应变能力为100％，在早期，当骨痂主要成分为软组织时，骨折端耐受畸形或组织应变的强度要大于后期的骨性骨痂；现有骨折外固定的拆卸主要依靠医学影像进行判断，并且由于外固定的形态结构以及受力不变，骨折断端一直承载的都是同一应力刺激，不利于骨折的断端愈合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种骨折断端应力自适应调节外固定装置及调节方法，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种骨折断端应力自适应调节外固定装置，包括近端框、远端框和应力调节结构；应力调节结构设置在近端框和远端框之间；
应力调节结构包括若干根支柱，若干根支柱等间距设置在近端框和远端框之间，形成骨折端面应力自适应调节外固定装置。
进一步的，近端框和远端框结构相同，近端框为两个半圆形板对扣设置形成的圆筒状结构；近端框和远端框分别套设在骨折断端两端的肢体上。
进一步的，近端框和远端框相对的圆环面上均固定设置有固定环。
进一步的，支柱固定设置在近端框和远端框的两个固定环之间。
进一步的，近端框或远端框的两个半圆形板连接处均设置有连接耳；连接耳上设置有螺栓孔，两个半圆板通过螺栓固定连接。
进一步的，近端框和远端框均为镂空结构，近端框和远端框侧面非镂空部位设置有若干克氏针插入孔。
进一步的，近端框和远端框上的镂空形状为圆形或多边形。
进一步的，近端框或远端框的一个半圆形板的对扣面设置有豁口，另一个半圆形板的对扣面设置有凸起，两个半圆对扣时，豁口和凸起能够完全匹配。
进一步的，每根支柱的粗细相同。
进一步的，一种骨折断端应力自适应调节外固定装置的调节方法，基于上述所述的一种骨折断端应力自适应调节外固定装置，包括以下步骤：
1)先根据断骨患者患肢伤面情况在断端两侧打入克氏针，通过CT或者MRI设备获取患肢三维模型，进行电脑端数字复位，根据数字复位的克氏针角度以及断端复位进行外固定自适应装置的设计并制造；
2)将骨折断端应力自适应调节外固定装置安装到断骨者患肢，根据预留的克氏针孔位进行外固定应力调节外固定装置的安装，保证支柱可支撑断端，此时断骨面的应力由支柱承担；
3)断骨者恢复期间，逐渐剪断支柱，断骨面的应力逐渐增加，实现骨折断端应力自适应调节。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明的装置套设在断骨面的肢体上，通过在断骨面恢复期间，逐渐减少支柱的个数，将应力逐渐从支柱上向断骨面转移，满足在骨折愈合的不同时期，针对骨折部位的愈合情况施加不同应力，对骨头组织产生应力刺激，更有利于断骨面的愈合，该装置和方法，结构简洁、操作简单方便。
本发明的近端框和远端框为装配式结构，便于拆卸和安装，同时两个半圆的对扣面设置有豁口和凸起，配合连接耳固定连接，连接稳固牢靠；同时固定环的使用更有利于近端框和远端框的固定；
本发明的支柱粗细相同，使每根支柱的受力均匀。
本发明近端框和远端框上的镂空结构，结构稳定，重量轻，便于穿戴。
附图说明
图1为本发明的结构图；
图2为本发明的使用状态图；
其中：1、近端框；2、远端框；3、支柱；4、连接耳；5、克氏针插入孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
一种骨折断端应力自适应调节外固定装置，包括近端框1、远端框2和应力调节结构；应力调节结构设置在近端框1和远端框2之间；近端框1为距离断骨处近的框，远端框2为距离断骨处远的框。近端框1和远端框2分别套在断骨处两端的腿上。近端框1和远端框2的大小根据断骨者的腿而设计。
应力调节结构包括若干根支柱3，若干根支柱3等间距设置在近端框1和远端框2之间，形成骨折端面应力自适应调节外固定装置。
近端框1和远端框2结构相同，近端框1为两个半圆形板对扣设置形成的圆筒状结构；近端框1和远端框2分别套设在骨折断端两端的肢体上。
近端框1和远端框2相对的圆环面上均固定设置有固定环。
支柱3固定设置在近端框1和远端框2的两个固定环之间。
近端框1或远端框的两个半圆形板连接处均设置有连接耳4；连接耳4上设置有螺栓孔，两个半圆板通过螺栓固定连接。
近端框1和远端框2均为镂空结构，近端框1和远端框2侧面非镂空部位设置有若干克氏针插入孔5。
近端框1和远端框2上的镂空形状为圆形或多边形。
近端框1或远端框的一个半圆形板的对扣面设置有豁口，另一个半圆形板的对扣面设置有凸起，两个半圆对扣时，豁口和凸起能够完全匹配。
每根支柱的粗细相同。
一种骨折断端应力自适应调节外固定装置的调节方法，包括以下步骤：
1)将骨折断端应力自适应调节外固定装置安装到断骨者断骨部位，保证支柱位于断骨面处，插入克氏针，此时断骨面的应力由支柱承担；
2)断骨者恢复期间，逐渐剪断支柱，断骨面的应力逐渐增加，实现骨折断端应力自适应调节外固定。
本发明的装置制作包括：
步骤一：采集骨折肢干处的CT或MRI数据，通过断层数据处理软件建立病人骨折患肢包含皮肤组织的三维模型，然后按照手术及治疗要求，进行与患肢表面适配的外固定护具三维模型形貌设计，得到患肢-骨-外固定三维模型；
步骤二：将步骤一中得到的患肢-骨-外固定三维模型导入结构优化设计软件中，对模型进行约束、集中力、压力、转矩、设定设计空间、工况和材料设定，而后进行优化计算，得到结构优化模型。
步骤三：对比步骤二中根据优化所得的结构优化模型，将步骤一中得到的患肢-骨-外固定三维模型导入命令操作参数化CAD软件中进行外固定结构的参数化设计，得到可以进行拆卸的结构。
步骤四：输出外固定装置三维模型并制造。
步骤五：将制造出的外固定结构装配固定在患者患肢。
步骤六：对装配在患者患肢的外固定装置进行拆卸，使得断端受力发生变化，拆卸的根据是Perren应变理论。

Claims (10)

1.一种骨折断端应力自适应调节外固定装置，其特征在于，包括近端框(1)、远端框(2)和应力调节结构；应力调节结构设置在近端框(1)和远端框(2)之间；
应力调节结构包括若干根支柱(3)，若干根支柱(3)等间距设置在近端框(1)和远端框(2)之间，形成骨折断端应力自适应调节外固定装置。
2.根据权利要求1所述的一种骨折断端应力自适应调节外固定装置，其特征在于，近端框(1)和远端框(2)结构相同，近端框(1)为两个半圆形板对扣设置形成的圆筒状结构；近端框(1)和远端框(2)分别套设在骨折断端两端的肢体上。
3.根据权利要求2所述的一种骨折断端应力自适应调节外固定装置，其特征在于，近端框(1)和远端框(2)相对的圆环面上均固定设置有固定环。
4.根据权利要求3所述的一种骨折断端应力自适应调节外固定装置，其特征在于，支柱(3)固定设置在近端框(1)和远端框(2)的两个固定环之间。
5.根据权利要求2所述的一种骨折断端应力自适应调节外固定装置，其特征在于，近端框(1)或远端框的两个半圆形板连接处均设置有连接耳(4)；连接耳(4)上设置有螺栓孔，两个半圆板通过螺栓固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种骨折断端应力自适应调节外固定装置，其特征在于，近端框(1)和远端框(2)均为镂空结构，近端框(1)和远端框(2)侧面非镂空部位设置有若干克氏针插入孔(5)。
7.根据权利要求5所述的一种骨折断端应力自适应调节外固定装置，其特征在于，近端框(1)和远端框(2)上的镂空形状为圆形或多边形。
8.根据权利要求2所述的一种骨折断端应力自适应调节外固定装置，其特征在于，近端框(1)或远端框的一个半圆形板的对扣面设置有豁口，另一个半圆形板的对扣面设置有凸起，两个半圆对扣时，豁口和凸起能够完全匹配。
9.根据权利要求1所述的一种骨折断端应力自适应调节外固定装置，其特征在于，每根支柱的粗细相同。
10.一种骨折断端应力自适应调节外固定装置的调节方法，其特征在于，基于权利要求1至9任意一项所述的一种骨折断端应力自适应调节外固定装置，包括以下步骤：
1)先根据断骨患者患肢伤面情况在断端两侧打入克氏针，通过CT或者MRI设备获取患肢三维模型，进行电脑端数字复位，根据数字复位的克氏针角度以及断端复位进行外固定自适应装置的设计并制造；
2)将骨折断端应力自适应调节外固定装置安装到断骨者患肢，根据预留的克氏针孔位进行外固定应力调节外固定装置的安装，保证支柱可支撑断端，此时断骨面的应力由支柱承担；
3)断骨者恢复期间，逐渐剪断支柱，断骨面的应力逐渐增加，实现骨折断端应力自适应调节。
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