CN109745105A - 一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置，该踝足外固定装置包括动平台、远近端固定环、2条直线运动支链、定点转动支链和若干个穿针装置。穿针装置将外固定装置与患者连接起来，2条直线运动支链以及定点转动支链采用并联的布置方式，共同连接动平台与远近端固定环，通过手动调节运动支链与定点转动支链，能够使动平台带动患者足部完成畸形矫正。通过上述结构，本发明能够满足不同患者的需求，动平台只具有马蹄足畸形矫正所需要的3个转动自由度，而且在畸形矫正过程中动平台转动中心与人体踝关节运动中心始终重合，保证了畸形矫正的准确性和安全性。本发明构型相对简单，减轻了医师操作复杂度以及患者穿戴难度。

Description

一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置

技术领域

本发明涉及一种踝足外固定装置，具体说，涉及一种辅助踝足完成马蹄足畸形矫正的并联机构。

背景技术

先天性马蹄足是一种常见的严重影响足的形态与功能的先天性畸形，主要表现为前足内收、中足高弓、后足内翻和跖屈畸形，且随着年龄的增长畸形逐渐加重。早期足骨排列异常，后期骨性结构形态改变，软组织挛缩广泛而僵硬，造成足部畸形外观、功能障碍和疼痛。马蹄足畸形不仅严重破坏了足的正常功能，影响患者的日常生活，而且对患者身心带来压力。截骨术后外固定装置的使用是患者肢体重建的一种主要方法，有助于医生在体外控制医疗过程、观察踝足形态变化、评价医疗结果，进而更好的完成患者踝足的缓慢复位和畸形矫正。

针对马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置要求动平台只具有畸形矫正所需要的3个转动自由度，而且在畸形矫正过程中动平台转动中心与人体踝关节运动中心要始终重合，以保证畸形矫正的准确性和安全性。装置构型要相对简单，以减轻医师操作复杂度以及患者穿戴难度。装置要具备良好的可调节功能，以满足具有不同身体尺寸的患者的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置，以解决上述问题。

本发明的实施例提供了一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置，其特征在于：该踝足外固定装置包括动平台、远近端固定环、2条直线运动支链、定点转动支链和若干个穿针装置，2条直线运动支链包括第一直线运动支链、第二直线运动支链，2条直线运动支链以及定点转动支链采用并联的布置方式，共同连接动平台与远近端固定环，通过手动调节直线运动支链的长度以及定点转动支链的角度改变动平台相对于远近端固定环的位置姿态，进而对患者的踝足进行畸形矫正。

进一步，2条直线运动支链倾斜布置在动平台与远近端固定环之间，均为UPS支链，包括虎克副、移动副和球副，虎克副安装在移动副上部，球副安装在移动副下部，虎克副相对于远近端固定环以及球副相对于动平台的位置能够进行调节，并通过螺钉进行固定。

进一步，若干个穿针装置安装于动平台与远近端固定环上，其位置能够进行调节，将外固定装置与患者骨头连接起来，具体来说，远近端固定环上的穿针装置使远近端固定环相对于患者小腿保持静止，动平台上的穿针装置使动平台与患者足部保持相对静止，进而能够带动患者足部相对于远近端固定环及小腿进行定点转动。

与现有技术相比本发明的有益效果是：该装置只针对踝足，定点转动支链限制了动平台的三个移动自由度，使其只具有畸形矫正所需要的3个转动自由度，同时使动平台转动中心与人体踝关节运动中心始终重合，保证畸形矫正的准确性和安全性；该装置构型简单，驱动器数量少、调节方便，降低了医师的操作复杂度和患者的穿戴难度；远近端固定环之间的距离、动平台与近端固定环之前的距离、人体相对于整体装置的位置、穿针装置在装置上的位置以及2条直线运动支链的固定位置均能够进行调节，以满足具有不同身体尺寸的患者的需求。

附图说明

图1是本发明一种踝足外固定装置的轴测视图；

图2是远近端固定环的轴测视图；

图3是定点转动支链的轴测视图；

图4是动平台的轴测视图；

图5是第一、第二直线运动支链的轴测视图；

图6是第一直线运动支链的局部剖视图；

图7是安装有角度调整架的穿针装置的轴测视图；

图8是未安装角度调整架的穿针装置的轴测视图；

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所做的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

参图1至图8所示，图1是本发明一种踝足外固定装置的轴测视图，图2是远近端固定环的轴测视图，图3是定点转动支链的轴测视图，图4是动平台的轴测视图，图5是第一、第二直线运动支链的轴测视图，图6是第一直线运动支链的局部剖视图，图7是安装有角度调整架的穿针装置的轴测视图，图8是未安装角度调整架的穿针装置的轴测视图。

本实施例提供了一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置，参图1～图8所示，该踝足外固定装置包括动平台1、远近端固定环2、2条直线运动支链、定点转动支链3和若干个穿针装置4，2条直线运动支链包括第一直线运动支链5、第二直线运动支链6。

本实施例中，参图1及图2所示，所述远近端固定环2包括远端固定环7、近端固定环8和4个长螺钉9，所述远端固定环7和近端固定环8上有沿圆周均匀分布的通孔，所述长螺钉9穿过远端固定环7和近端固定环8的通孔，将远端固定环7和近端固定环8连接成一个整体，每个长螺钉9均通过3个M12螺母10进行固定。

本实施例中，参图1及图3所示，所述定点转动支链3包括X轴转动关节11、Y轴转动关节12、Z轴转动关节13、蜗杆单元14、左竖螺纹连杆15、右竖螺纹连杆16、C型连杆17和U型固定架18，所述蜗杆单元14包括蜗杆固定架19、蜗杆20、蜗杆深沟球轴承21、蜗杆旋转手轮22、蜗杆锁紧手轮23、蜗杆固定架窄端盖24和蜗杆固定架宽端盖25，所述蜗杆20与蜗杆旋转手轮22通过螺钉固定连接，所述蜗杆20通过蜗杆深沟球轴承21相对于蜗杆固定架19转动，所述蜗杆固定架窄端盖24和蜗杆固定架宽端盖25用于蜗杆深沟球轴承21的轴向固定，所述蜗杆固定架宽端盖25安装于蜗杆20的长端，所述蜗杆固定架宽端盖25上安装有蜗杆锁紧手轮23，通过旋转蜗杆锁紧手轮23使其与蜗杆20的长端接触，进而达到锁紧的目的，所述左竖螺纹连杆15和右竖螺纹连杆16对称布置于近端固定环8上，螺纹端通过M12螺母10与近端固定环8固定连接在一起，另一端通过2个X轴旋转轴26与C型连杆17共同构成X轴转动关节11，所述C型连杆17通过Y轴旋转轴27与蜗杆固定架19共同构成Y轴转动关节12，所述U型固定架18通过螺钉和M12螺母10固定在动平台1上，所述U型固定架18与Z轴直杆28共同构成Z轴转动关节13，所述Z轴直杆28通过螺钉与蜗杆固定架19的下方固定连接，所述X轴转动关节11、Y轴转动关节12以及Z轴转动关节13的轴线交于一点。

本实施例中，参图1及图4所示，所述动平台1包括U型板29和半圆蜗轮30，所述U型板29的半圆部分与半圆蜗轮30固定连接，所述半圆蜗轮30与蜗杆20配合，构成一个蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构带动动平台1绕着Z轴转动关节13的轴线转动，因此所述Z轴转动关节13实际上为一个主动关节。

本实施例中，参图1、图5及图6所示，所述第一直线运动支链包括所述第一直线运动支链虎克副U1、第一直线运动支链移动副P1、第一直线运动支链球副S1、第一直线运动支链虎克副上U型架31、第一直线运动支链虎克副下U型架32、第一直线运动支链虎克副固定架35、第一直线运动支链梯形丝杠36、第一直线运动支链螺母外壳组合体37、第一直线运动支链球副上U型架42、第一直线运动支链球副下U型架43、第一直线运动支链球副固定架45，所述第一直线运动支链虎克副U1安装在第一直线运动支链移动副P1上部，所述第一直线运动支链球副S1安装在第一直线运动支链移动副P1下部，所述第一直线运动支链虎克副U1由第一直线运动支链虎克副上U型架31、第一直线运动支链虎克副下U型架32和第一直线运动支链虎克副十字轴33组成，具有2个转动自由度，所述第一直线运动支链虎克副上U型架31与第一直线运动支链虎克副下U型架32通过第一直线运动支链虎克副十字轴33连接在一起，并均能够相对于第一直线运动支链虎克副十字轴33进行转动，所述第一直线运动支链虎克副上U型架31通过M8螺母34与第一直线运动支链虎克副固定架35固定连接，所述第一直线运动支链虎克副固定架35通过螺钉与M12螺母10与远端固定环7固定连接，所述第一直线运动支链移动副P1由第一直线运动支链梯形丝杠36、第一直线运动支链螺母外壳组合体37组成，具有1个移动自由度，所述第一直线运动支链梯形丝杠36通过M6螺母38与第一直线运动支链虎克副下U型架32固定连接，所述第一直线运动支链螺母外壳组合体37包括第一直线运动支链螺母39、第一直线运动支链外壳40和第一直线运动支链端盖41，所述第一直线运动支链螺母39与第一直线运动支链外壳40过盈配合，通过手动调节第一直线运动支链螺母39，所述第一直线运动支链外壳40相对于第一直线运动支链梯形丝杠36的位置也跟着进行改变，进而完成第一直线运动支链移动副P1的平移运动，所述第一直线运动支链球副S1由第一直线运动支链球副上U型架42、第一直线运动支链球副下U型架43、第一直线运动支链球副十字轴44和第一直线运动支链球副固定架45组成，具有3个转动自由度，所述第一直线运动支链球副上U型架42通过第一直线运动支链球副上U型架转轴46与第一直线运动支链外壳40进行连接，所述第一直线运动支链外壳40能够通过第一直线运动支链外壳深沟球轴承47以及第一直线运动支链外壳深沟球轴承垫圈48相对于第一直线运动支链球副上U型架转轴46进行转动，并通过第一直线运动支链外壳40的边缘缩颈、第一直线运动支链球副上U型架转轴46的轴肩、第一直线运动支链端盖41和第一直线运动支链外壳深沟球轴承轴端垫片49进行轴向固定，所述第一直线运动支链球副上U型架42与第一直线运动支链球副下U型架43通过第一直线运动支链球副十字轴44连接在一起，并均能够相对于第一直线运动支链球副十字轴44进行转动，所述第一直线运动支链球副下U型架43能够通过第一直线运动支链球副下U型架转轴50相对于第一直线运动支链球副固定架45进行转动，所述第一直线运动支链球副固定架45通过螺钉与M12螺母10与动平台1固定连接。

所述第二直线运动支链包括所述第二直线运动支链虎克副U2、第二直线运动支链移动副P2、第二直线运动支链球副S2，第一直线运动支链虎克副上U型架51、第一直线运动支链虎克副下U型架52、第一直线运动支链虎克副固定架53、第一直线运动支链梯形丝杠54、第一直线运动支链螺母外壳组合体55、第一直线运动支链球副上U型架56、第一直线运动支链球副下U型架57、第一直线运动支链球副固定架58，由于所述第二直线运动支链6与第一直线运动支链5的连接方式完全相同，因此，所述第二直线运动支链6的连接方式未进行重复描述。

本实施例中，参图1、图7及图8所示，所述穿针装置4包括主体架59、角度调整架60和螺纹骨针61，所述主体架59通过螺钉及锁紧垫片62固定连接在远近端固定环2以及动平台1上，如果需要调整螺纹骨针61的角度，则将角度调整架60固定连接在主体架59上，并将螺纹骨针61穿过角度调整架60插入患者骨头中，如果对螺纹骨针61的角度没有要求，则直接将螺纹骨针61穿过主体架59插入患者骨头中，所述螺纹骨针61相对于主体架59和角度调整架60的位置能够通过2个M3螺母63进行固定。

本发明提供一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置，具有如下有益效果：

1)该装置具备良好的可调节功能，以满足具有不同身体尺寸的患者的需求。

2)该装置构型简单，驱动器数量少、调节方便，降低了医师的操作复杂度和患者的穿戴难度。

3)该装置的定点转动支链使动平台只具有马蹄足畸形矫正所需要的3个转动自由度，同时使动平台转动中心与人体踝关节运动中心始终重合。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (9)

1.一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置，其特征在于：该踝足外固定装置包括动平台、远近端固定环、2条直线运动支链、定点转动支链和若干个穿针装置，2条直线运动支链包括第一直线运动支链、第二直线运动支链；

2条直线运动支链以及定点转动支链采用并联的布置方式，共同连接动平台与远近端固定环，通过手动调节直线运动支链的长度以及定点转动支链的角度改变动平台相对于远近端固定环的位置姿态，进而对患者的踝足进行畸形矫正；

2条直线运动支链倾斜布置在动平台与远近端固定环之间，均为UPS支链，包括虎克副、移动副和球副，虎克副安装在移动副上部，球副安装在移动副下部，虎克副相对于远近端固定环以及球副相对于动平台的位置能够进行调节，并通过螺钉进行固定；

若干个穿针装置安装于动平台与远近端固定环上，其位置能够进行调节，将外固定装置与患者骨头连接起来，具体来说，远近端固定环上的穿针装置使远近端固定环相对于患者小腿保持静止，动平台上的穿针装置使动平台与患者足部保持相对静止，进而能够带动患者足部相对于远近端固定环及小腿进行定点转动。

2.根据权利要求1所述的一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置，其特征在于：定点转动支链包括X轴转动关节、Y轴转动关节、Z轴转动关节、蜗杆单元、左竖螺纹连杆、右竖螺纹连杆、C型连杆和U型固定架，该定点转动支链通过X轴转动关节、Y轴转动关节和Z轴转动关节共同限制动平台的3个移动自由度，使其只具有畸形矫正所需要的3个转动自由度，X、Y和Z轴转动关节的轴线汇交于一点，通过调整人体相对于外固定器的位置，能够使动平台转动中心与人体踝关节运动中心始终重合，防止患者在畸形矫正过程中受到伤害，同时确保畸形矫正的准确性，Z轴转动关节通过蜗杆单元的驱动完成转动，X、Y轴转动关节通过2条直线运动支链的驱动完成转动。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置，其特征在于：动平台包括U型板和半圆蜗轮，U型板的半圆部分与半圆蜗轮固定连接，半圆蜗轮与蜗杆配合，构成一个蜗轮蜗杆机构，通过蜗杆带动蜗轮转动，进而带动动平台以及患者足部相对于Z轴转动关节进行转动。

4.根据权利要求1所述的一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置，其特征在于：远近端固定环包括远端固定环、近端固定环和4个长螺钉，远端固定环与近端固定环通过4个长螺钉连接在一起，二者之间的距离能够任意调节，并通过螺母进行固定，以适应具有不同身体尺寸的患者。

5.根据权利要求1所述的一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置，其特征在于：第一直线运动支链包括依次连接的第一直线运动支链虎克副固定架、第一直线运动支链虎克副上U型架、第一直线运动支链虎克副下U型架、第一直线运动支链梯形丝杠、第一直线运动支链螺母外壳组合体、第一直线运动支链球副上U型架、第一直线运动支链球副下U型架和第一直线运动支链球副固定架，第一直线运动支链虎克副固定架通过螺钉与远端固定环固定连接，第一直线运动支链球副固定架通过螺钉与动平台固定连接。

6.根据权利要求1或5所述的一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置，其特征在于：第一直线运动支链虎克副上U型架与第一直线运动支链虎克副下U型架构成第一直线运动支链虎克副，具有2个转动自由度，第一直线运动支链梯形丝杠与第一直线运动支链螺母外壳组合体构成第一直线运动支链移动副，具有1个移动自由度，第一直线运动支链球副上U型架、第一直线运动支链球副下U型架与第一直线运动支链球副固定架构成第一直线运动支链球副，共同构成第一运动支链球副，具有3个转动自由度，通过手动转动第一直线运动支链螺母外壳组合体，改变其相对于第一直线运动支链梯形丝杠的位置，进而调整第一直线运动支链的整体长度。

7.根据权利要求1所述的一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置，其特征在于：第二直线运动支链包括依次连接的第二直线运动支链虎克副固定架、第二直线运动支链虎克副上U型架、第二直线运动支链虎克副下U型架、第二直线运动支链梯形丝杠、第二直线运动支链螺母外壳组合体、第二直线运动支链球副上U型架、第二直线运动支链球副下U型架和第二直线运动支链球副固定架，第二直线运动支链虎克副固定架通过螺钉与远端固定环固定连接，第二直线运动支链球副固定架通过螺钉与动平台固定连接。

8.根据权利要求1或7所述的一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置，其特征在于：第二直线运动支链虎克副上U型架与第二直线运动支链虎克副下U型架构成第二直线运动支链虎克副，具有2个转动自由度，第二直线运动支链梯形丝杠与第二直线运动支链螺母外壳组合体构成第二直线运动支链移动副，具有1个移动自由度，第二直线运动支链球副上U型架、第二直线运动支链球副下U型架与第二直线运动支链球副固定架构成第二直线运动支链球副，共同构成第二运动支链球副，具有3个转动自由度，通过手动转动第二直线运动支链螺母外壳组合体，改变其相对于第二直线运动支链梯形丝杠的位置，进而调整第二直线运动支链的整体长度。

9.根据权利要求1所述的一种用于马蹄足畸形矫正的踝足外固定装置，其特征在于：穿针装置包括主体架、角度调整架和螺纹骨针，主体架通过螺钉及锁紧垫片固定连接在远近端固定环以及动平台上，如果需要调整螺纹骨针的角度，则将角度调整架固定连接在主体架上，并将螺纹骨针穿过角度调整架插入患者骨头中，如果对螺纹骨针的角度没有要求，则直接将螺纹骨针穿过主体架插入患者骨头中。