CN109771020B - 一种用于胫骨畸形矫正的三杆并联外固定器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于胫骨畸形矫正的三杆并联外固定器，该三杆并联外固定器包括近端环、远端环、近端环连接座、虎克铰、3个调节支链、第一调节组件、第二调节组件、克氏针和克氏针夹。该装置通过克氏针将外固定器的近端环与远端环分别与畸形的胫骨垂直固定。调节支链由第一调节组件和第二调节组件组成，第一调节组件和第二调节组件都安装有调节螺母，通过旋转第一、第二调节螺母，能够使调节支链伸长或缩短，使远端环相对于近端环实现空间6‑DOF运动，能对任意空间3维骨畸形进行矫正。本发明采用三杆设计，从而形成具有6‑DOF的3‑PUPU并联构型，具有结构简单、运动支链少、工作空间大、操作方便、不易发生支链干涉等优点。

Description

一种用于胫骨畸形矫正的三杆并联外固定器

技术领域

本发明涉及骨科矫形器械领域，并且更具体地涉及一种用于骨折复位和肢体畸形矫正的一种用于胫骨畸形矫正的三杆并联外固定器。

背景技术

近年来，下肢骨折和畸形患者的数量在不断增加，据第二次全国残疾人人口普查，全国各类残疾人总数为8296万人，其中肢体残疾2412万人，占残疾人总数的29.07％。下肢骨折和畸形严重影响人民健康和日常生活，骨外固定器作为目前一种快速有效的治疗方式，在临床上可以治疗多种骨折移位、骨不愈合以及骨畸形，在国内外矫形外科中被广泛应用，是一种复位、固定、矫正肢体畸形的微侵袭性工具，创伤小、适应症广，在肢体骨折复位、畸形矫治等过程中提供稳定而有弹性的固定。公开号US20100312243A1公开了一种6支链的空间外固定器，公开号CN103006302A提供了一种球形万向节及调控式仿生外固定器，都是采用的六杆机构，具有结构稳定、刚度大等优点，但是由于支链较多，在进行畸形矫正的过程中，支链的调节可能会发生干涉，特别是在外固定器进行自旋转调节时，会导致外固定器工作空间大大减小，从而导致支链间、支链与肢体间发生碰撞干涉的现象，从而导致矫正失败或者不好的临床矫正效果。

因此，需要针对当前并联外固定器结构单一、工作空间小和操作复杂等问题，提出一种工作空间大、结构简单、操作方便、调节灵活、不易发生干涉碰撞的新型外固定器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于胫骨畸形矫正的三杆并联外固定器，能够实现空间6-DOF运动，能对任意空间3维骨畸形进行矫正，并且工作空间大、不易发生干涉。

本发明的实施例提供了一种用于胫骨畸形矫正的三杆并联外固定器，其特征在于，该三杆并联外固定器包括近端环、远端环、近端环连接座、虎克铰、3个调节支链、第一调节组件、第二调节组件、克氏针和克氏针夹；调节支链由第一调节组件和第二调节组件组成，第一调节组件和第二调节组件都安装有调节螺母，通过旋转第一、第二调节螺母，能够使调节支链伸长或缩短。每个调节支链都为PUPU构型，并且具有两个驱动副，从而形成具有6-DOF的3-PUPU并联构型，使远端环相对于近端环实现空间6-DOF运动，能对任意空间3维骨畸形进行矫正。

进一步，第一调节组件一端通过近端环连接座与近端环连接，第一调节组件的另一端通过第一虎克铰与第二调节组件连接，第二调节组件的另一端通过第二虎克铰与远端环连接；近端环和远端环通过克氏针将近端骨段垂直固定，通过克氏针夹将克氏针固定在近端环两侧，并施加预紧力；第一调节组件包括具有垂直导路的第一丝杠、第一调节螺母、第一丝杠固定端盖、第一调节螺母固定端盖，第一丝杠与固定于近端环连接座上的第一调节螺母配合，并通过第一调节螺母固定端盖将第一调节螺母固定在近端环连接座上，形成固定于近端环上的垂直导路，旋转第一调节螺母，第一丝杠相对于近端环伸长或缩短，第一丝杠的另一端与第一虎克铰连接，从而使连接在丝杠上的第一虎克铰移动。

进一步，第二调节组件由伸缩杆套筒、第二丝杠、第二调节螺母、指示滑块、第二固定端盖组成，第二调节螺母通过第二调节螺母固定端盖固定在伸缩杆套筒上；第二丝杠穿过伸缩杆套筒与第二调节螺母配合，第二丝杠的一端位于伸缩杆套筒内部，第二丝杠的另一端通过第二虎克铰与远端环连接；指示滑块固定于第二丝杠的底部位置，伸缩杆套筒上设置有轴向导向槽，随着第二丝杠的伸长与缩短，沿着轴向导向槽滑动，以记录第二丝杠的调节位置；旋转固定在丝杠套筒上的第二调节螺母，第二调节螺母相对于丝杠套筒转动，同时，第二丝杠由于螺旋推动的作用，根据调节第二调节螺母的旋转方向，第二丝杠相对于第二调节螺母伸长或缩短，进而改变调节支链的长度。

同现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明采用三支链3-PUPU并联机构的形式，结构简单，支链少，，可增大外固定器轴向矫正、成角矫正、平移矫正以及旋转矫正时的工作空间，特别在外固定器发生自旋时，降低在骨畸形矫正过程中支链间、支链与肢体间发生碰撞和干涉的几率。

2、本发明在近端环处设置有垂直导路的移动副，与支链上的移动副共同构成两个驱动移动副，每个支链形成双复合驱动的形式，支链间无相互约束作用，且远端环对支链不施加约束干扰，从而增加外固定器的轴向矫正空间，避免了因支链长度不够而更换不同长度的支链的问题。

3、本发明结构简单、运动支链少、工作空间大、操作方便、不易发生支链干涉，具有6-DOF，能对任意空间三维成角畸形、平移畸形、旋转畸形、缩短畸形进行矫正，在骨畸形矫正和骨折复位过程中远端环易控制，能够给骨生长提供有利的骨-固定器生物力学环境，促进骨骼生长。

附图说明

图1是本发明一种用于胫骨畸形矫正的三杆并联外固定器的立体示意图；

图2是调节支链的立体示意图

图3是第二调节组件结构图；

图4是第一调节组件结构图；

具体实施方式

参图1至图4所示，图1是本发明一种用于胫骨畸形矫正的三杆并联外固定器的立体示意图；图2是调节支链的立体示意图；图3是第二调节组件结构图；图4第一调节组件结构图，

本实施例提供了一种用于胫骨畸形矫正的三杆并联外固定器，如图1至图4所示，该三支链并联外固定器包括近端环1、近端环连接座8、远端环2、第一虎克铰7、第二虎克铰6，调节支链3、第一调节组件4、第二调节组件5、克氏针10和克氏针夹11。

通过克氏针10将外固定器近端环1、远端环2与畸形胫骨9的轴垂直固定，在近端环1上与第一调节组件4通过移动副连接，第一调节组件4另一端通过第一虎克铰7连接，第一虎克铰7的另一端与第二调节组件5连接，第二调节组件5另一端通过第二虎克铰6与远端环2连接，第一调节组件4和第二调节组件5都分别有第一调节螺母17、第二调节螺母18。通过调节第一调节螺母17和第二调节螺母21，能够使调节支链3伸长或缩短，从而使该三杆并联外固定器实现空间6-DOF运动，可矫正任意空间3维胫骨畸形。

在本实施例中，如图1、图4所示，近端环1通过克氏针10将近端骨段垂直固定，通过克氏针夹11将克氏针10固定在近端环1两侧，并施加预紧力。在近端环1上的近端环连接座8与第一调节组件4通过移动副连接，因此，第一调节组件4相对近端环1伸长或缩短，而第一调节组件4另一端通过第一虎克铰7连接。第一调节组件4由第一丝杠15、第一调节螺母17、第一丝杠固定端盖16、第一调节螺母固定端盖18组成，第一调节螺母17通过第一调节螺母固定端盖16固定在近端环连接座8上，限制其轴向运动，使其能径向转动。第一丝杠15通过近端环连接座与第一调节螺母17配合，第一丝杠15的一端位于近端环1上方，另一端通过第一丝杠固定端盖16与第二虎克铰6连接。通过旋转第一调节螺母17，使第一丝杠15相对于近端环1伸长或缩短，从而使连接在第一丝杠15上的第一虎克铰7移动，根据调节第一调节螺母17的旋转方向使第一调节组件4进行伸长和缩短。

在本实施例中，如图1、图3所示，远端环2通过克氏针10将远端骨段垂直固定，通过克氏针夹11将克氏针10固定在远端环2两侧，并施加预紧力。第一调节组件4的第一虎克铰7另一端连接第二调节组件5的一端，而第二调节组件5另一端通过第二虎克铰6与远端环2连接。第二调节组件5由伸缩杆套19、第二丝杠20、第二调节螺母21、指示滑块13、指示滑块连接件14、第二调节螺母固定端22组成，而伸缩杆套筒19上设有轴向导向槽12，第二调节螺母21通过第二调节螺母固定端盖22固定在伸缩杆套筒19上，第二调节螺母固定端盖22限制第二调节螺母21轴向运动，使其径向转动。第二丝杠20穿过伸缩杆套筒19与第二调节螺母21配合，第二丝杠20的一端位于伸缩杆套19内部，另一端与第二虎克铰6连接，伸缩杆套筒19与第一虎克铰7连接，第二丝杠20与指示滑块13通过指示滑块连接件14固定于第二丝杠20的底部位置，而指示滑块13在伸缩杆上的轴向导向槽12上滑动，随着第二丝杠20的伸长与缩短，沿着轴向导向槽12滑动，通过旋转第二调节螺母19，第二调节螺母21相对于伸缩杆套19转动，同时第二丝杠20由于螺旋推动的作用，根据调节第二调节螺母21的旋转方向，带动第二丝杠20移动，使指示滑块14在轴向导向槽12滑动。以记录第二丝杠20的调节位置。

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，它们并非用于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 (1)

1.一种用于胫骨畸形矫正的三杆并联外固定器，其特征在于：该三杆并联外固定器包括近端环、远端环、近端环连接座、虎克铰、3个调节支链、第一调节组件、第二调节组件、克氏针和克氏针夹；

调节支链由第一调节组件和第二调节组件组成，第一调节组件和第二调节组件都安装有调节螺母，通过旋转第一、第二调节螺母，能够使调节支链伸长或缩短每个调节支链都为PUPU构型，并且具有两个驱动副，从而形成具有6-DOF的3-PUPU并联构型，使远端环相对于近端环实现空间6-DOF运动，能对任意空间3维骨畸形进行矫正；

第一调节组件一端通过近端环连接座与近端环连接，第一调节组件的另一端通过第一虎克铰与第二调节组件连接，第二调节组件的另一端通过第二虎克铰与远端环连接；

相应地，近端环和远端环通过克氏针将近端骨段垂直固定，通过克针夹将克氏针固定在近端环两侧，并施加预紧力；

相应地，第一调节组件包括具有垂直导路的第一丝杠、第一调节螺母、第一丝杠固定端盖、第一调节螺母固定端盖，第一丝杠与固定于近端环连接件上的第一调节螺母配合，并通过第一调节螺母固定端盖将第一调节螺母固定在在近端环连接座上，形成固定于近端环上的垂直导路，旋转第一调节螺母，第一丝杠相对于近端环伸长或缩短，第一丝杠的另一端与第一虎克铰连接，从而使连接在丝杠上的虎克铰移动；

第二调节组件由伸缩杆套筒、第二丝杠、第二调节螺母、指示滑块、指示滑块连接件、第二调节螺母固定端盖，第二调节螺母通过第二调节螺母固定端盖固定在伸缩杆套筒上；

相应地，第二丝杠穿过伸缩杆套筒与第二调节螺母配合，第二丝杠的一端位于伸缩杆套筒内部，第二丝杠的另一端通过第二虎克铰与远端环连接；

相应地，指示滑块通过指示滑块连接件固定于第二丝杠的底部位置，伸缩杆套筒上设置有轴向导向槽，随着第二丝杠的伸长与缩短，沿着轴向导向槽滑动，以记录第二丝杠的调节位置；

相应地，旋转固定在伸缩杆套筒上的第二调节螺母，第二调节螺母相对于伸缩杆套筒转动，同时，第二丝杠由于螺旋推动的作用，根据调节第二调节螺母的旋转方向，第二丝杠相对于第二丝杠螺母伸长或缩短，进而改变调节支链的长度。

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