CN110090070A - 一种可施加应力刺激的骨折外固定支具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可施加应力刺激的骨折外固定支具，包括上固定组件、下固定组件，上固定组件、下固定组件分别用于套装在骨折处外部，且上固定组件、下固定组件上分别设置有连接法兰，连接法兰上设置有施力板；位于下固定组件上的连接法兰上分别固定有销轴、螺柱；销轴、螺柱一端面与位于上固定组件上的连接法兰端面贴合，且连接螺钉穿过此连接法兰后分别与销轴、螺柱通过螺纹旋合装配。本发明术前即可做出手术规划，保证规划精准，设计个性化，使用方便。且集成了应力刺激、外固定支架和石膏固定术的功能和优点，是集成式创新。本发明采用3D打印技术，实现了患肢骨折创新康复支具的个性化设计与快速制作，可灵活定义支具组成部件。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械，特别是涉及一种可施加应力刺激的骨折外固定支具。
背景技术
传统的骨折手术中，需要安装外固定支架来对骨折情况进行矫形复位，目前的外固定支架的缺陷主要在：
1.安装过程需要完全靠操作者经验复位以后，现场临时安装，缺少术前规划；
2.安装过程中需要C臂机帮助，确定合适的复位角度与复位情况，以保证外固定支架安装；
3.传统石膏骨折固定治疗模式笨重且携带不便，透气性差。
4.自然情况下患者骨折处愈合时间长，愈合速度慢，大量研究证明，机械应力引起骨折端微小运动能促进骨愈合，但是目前的外固定支架不具有此功能。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种可施加应力刺激的骨折外固定支具，其安装方便，且可以施加机械应力以促进愈合。
为实现上述目的，本发明提供了一种可施加应力刺激的骨折外固定支具，包括上固定组件、下固定组件，所述上固定组件、下固定组件分别用于套装在骨折处外部，且上固定组件、下固定组件上分别设置有连接法兰，所述连接法兰上设置有施力板；
位于下固定组件上的连接法兰上分别固定有销轴、螺柱；所述销轴、螺柱一端面与位于上固定组件上的连接法兰端面贴合，且连接螺钉穿过此连接法兰后分别与销轴、螺柱通过螺纹旋合装配。
优选地，所述施力板上设置有配合缺槽。
优选地，所述销轴上套装有连接弹簧，所述连接弹簧两端分别与上固定组件、下固定组件上的连接法兰贴紧；所述螺柱位于上固定组件、下固定组件上的连接法兰之间的部分上套装有限位螺母。
优选地，上固定组件、下固定组件结构相同。
优选地，上固定组件包括第一支架、第二支架、钢针，第一支架、第二支架装配为一体；
所述第二支架、第一支架至少其中一个上设置有底座，所述底座上设置有固定孔、卡槽、底座通孔，所述固定孔与底座通孔连通；
所述底座通孔内安装有固定塞，所述固定塞上分别设置有限位环、锁紧孔、钢针通孔，所述限位环不能穿过底座通孔；
所述固定塞设置有锁紧孔的部分装入底座通孔内，且锁紧孔与固定孔连通，钢针一端穿过钢针通孔、穿刺过皮肤和肌肉后与骨头装配固定，而钢针另一端上设置有外螺纹；
所述外螺纹可与设置在调节螺母上的螺纹孔通过螺纹旋合装配，卡槽可与卡合半轴卡合装配，卡合半轴设置在压板上，压板上还设置有受力部分。
优选地，第一支架与第二支架贴合的端面处附近设置有第一固定凸起；所述第二支架与第一固定凸起对应处设置有第二固定凸起，所述第一固定凸起、第二固定凸起端面相互贴合，且内六角螺栓穿过第一固定凸起、第二固定凸起并与第一固定凸起和/或第二固定凸起通过螺纹旋合装配固定，以使第一支架、第二支架装配为一体。
优选地，底座在底座通孔靠近皮肤的一侧开设缺口，缺口将钢针与皮肤穿刺处和底座之间分割出间隙；
所述第一支架上设置有数个贯穿的第一镂空，第二支架至少在底座四周设置有贯穿的第二镂空。
优选地，压板的卡合半轴插入底座上的卡槽内，另一端的受力部分与调节螺母端面贴合。
优选地，第一支架、第二支架上设置横向和/或纵向加强筋，加强筋厚度3mm。
优选地，第一支架、第二支架采用尼龙材料经过3D打印制成。
本发明的有益效果是：
1.本发明术前即可做出手术规划，保证规划精准，设计个性化，使用方便。且集成了应力刺激、外固定支架和石膏固定术的功能和优点，是集成式创新。相对于外固定支架，本发明具有更优的性价比。
2.本发明采用3D打印技术，实现了患肢骨折创新康复支具的个性化设计与快速制作，产品轻盈，可灵活定义支具组成部件。
3.本发明采用尼龙粉末制作而成，弹性模量接近真实骨组织，其与安装使用环境有很好的相融型。
4.本发明中已含复位操作技术（调节螺母调节钢针），安装时免去因反复确认而需要使用C臂机（C型臂）的情况，减少辐射对使用者造成的伤害。
附图说明
图1-图6是本发明的结构示意图。
图7是本发明的下固定组件结构示意图。
图8-图13是本发明的上固定组件结构示意图。
图14-图16是本发明的下固定组件结构示意图。
图17是本发明的压板与固定塞结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1-图17，一种可施加应力刺激的骨折外固定支具，包括上固定组件A、下固定组件B，所述上固定组件、下固定组件分别用于套装在骨折处外部，且上固定组件、下固定组件上分别设置有连接法兰810，所述连接法兰810上设置有施力板820，所述施力板820上设置有配合缺槽821；
位于下固定组件上的连接法兰810上分别固定有销轴320、螺柱350；所述销轴320、螺柱350一端面与位于上固定组件上的连接法兰810端面贴合，且连接螺钉310穿过此连接法兰810后分别与销轴320、螺柱350通过螺纹旋合装配，从而将上固定组件A、下固定组件B连接为一体。
所述销轴320上套装有连接弹簧340，所述连接弹簧340两端分别与上固定组件A、下固定组件B上的连接法兰810贴紧；所述螺柱350位于上固定组件A、下固定组件B上的连接法兰810之间的部分上套装有限位螺母330。
需要施加机械应力时，首先将连接螺钉310松开，使得上固定组件A、下固定组件B之间可以在销轴轴向上进行一定的往复移动，也就是可以施加机械应力，然后调节限位螺母330在螺柱350上的位置以限制上固定组件A在螺柱350上的位移量。最后在施力板820处安装加载头即可对固定组件A、下固定组件B施加机械应力，从而加速骨折处愈合。在此过程中，连接弹簧340在固定组件A、下固定组件B相互靠近时存储弹力，在施加在固定组件A、下固定组件B使其相互靠近的力消失后连接弹簧340提供复位弹力，从而形成在固定组件A、下固定组件B往复施加机械应力的效果。
所述上固定组件A、下固定组件B的结构可以是一样的，只是其尺寸会有区别，本实施例中，上固定组件A、下固定组件B分别与胫骨的不同位置外套装固定，尺寸区别在于需要贴合不同部位的皮肤、肌肉。
上固定组件A，包括第一支架100、第二支架200、钢针410，所述第一支架100上设置有数个贯穿的第一镂空101，且第一支架100与第二支架200贴合的端面处附近设置有第一固定凸起110；
所述第二支架200与第一固定凸起110对应处设置有第二固定凸起220，所述第一固定凸起110、第二固定凸起220端面相互贴合，且内六角螺栓穿过第一固定凸起110、第二固定凸起220并与第一固定凸起110和/或第二固定凸起220通过螺纹旋合装配固定，以使第一支架100、第二支架200装配为一体；
所述第二支架200上还设置有底座210，所述底座210上设置有固定孔211、卡槽212、底座通孔213，所述固定孔211与底座通孔213连通，第二支架200至少在底座210四周设置有贯穿的第二镂空201，通过第二镂空201、缺口202有利于对钢针与皮肤穿刺处进行消毒、维护。
本实施例的第一镂空101、第二镂空201还有减轻整体重量、对整体强度影响不大的效果。
所述底座通孔213内安装有固定塞420，所述固定塞420上分别设置有限位环421、锁紧孔422、钢针通孔423，所述限位环421直径大于底座通孔213内径，从而使得限位环421与底座210端面贴紧而不能装入底座通孔213内；
所述固定塞420设置有锁紧孔422的部分装入底座通孔213内，且锁紧孔422与固定孔211连通，钢针410一端穿过钢针通孔423、穿刺过皮肤和肌肉后与需要矫正的骨折处骨头装配固定，而钢针另一端上设置有外螺纹。
所述外螺纹可与设置在调节螺母430上的螺纹孔通过螺纹旋合装配，所述卡槽212可与卡合半轴441卡合装配，所述卡合半轴441设置在压板440一侧，所述压板440另一侧上还设置有受力部分442。
实际使用时，本实施例的上固定组件A经过如下步骤：
1.取得医学影像数据，采集获得病例区域骨组织及皮肤信息；
2.通过专业医学软件在计算机进行模拟复位，确认复位路径及复位后钢针位置；
3.根据规划好的骨组织及皮肤信息、复位路径、钢针位置等设计第一支架和第二支架尺寸（内侧面、长度、厚度、底座凸出第二支架或第一支架表面高度等）、底座在第二支架或第一支架（底座可以设置在第一支架上）上的位置和数量等；这里就可以根据不同病人的实际情况进行定制，而且在手术前就提前进行了术前规划，可大大提高成功率和效率；
4.设计中，支具结构（第一支架、第二支架）基本厚度3-5mm；支具上设置横向和/或纵向加强筋510，从而保证整体刚度和强度，加强筋510厚度3mm；支具与钢针接触部位设计有加强底座，底座靠近皮肤一侧开设缺口202，用于术后通过缺口202对钢针与皮肤接触处伸入棉签进行消毒，防止感染；钢针通过底座通孔和缺口可以方便的进入底座孔内；
5.设计完成后，使用SLS的3D打印技术，采用尼龙粉末材料打印制作出第一支架、第二支架。锁紧螺钉、内六角螺栓、调节螺母、钢针、压板等是标准件，可以提前预制；利用3D打印技术首先制备效率高、时间短，而且尺寸精度高，可以满足术前的材料准备要求。
6.钢针尾部加工有M6标准外螺纹，外螺纹与调节螺母的螺纹孔旋合装配，可通过调节螺母及压板440进行钢针轴向的调节。压板440的卡合半轴441插入底座上的卡槽内，另一端的受力部分442内侧面与调节螺母430外端面贴合，转动调节螺母时，由于调节螺母与受力部分442贴紧，从而会将钢针410在轴向上向远离皮肤方向拉动，从而通过旋转螺母达到钢针轴向调节的功能，当钢针410端面与受力部分442内侧面贴紧时，判断为钢针轴向位置调节到位，然后通过锁紧销或锁紧螺钉穿过固定孔212、锁紧孔422后与钢针410压紧即可将钢针和底座锁定。本实施例中锁紧螺钉与固定孔212通过螺纹旋合装配固定。
所述下固定组件B，包括包括第一副支架610、第二副支架620、钢针410，所述第一副支架610上设置有数个贯穿的第一副镂空611，且第一副支架610与第二副支架620贴合的端面处附近设置有第一副固定凸起612；
所述第二副支架620与第一副固定凸起612对应处设置有第二副固定凸起622，所述第一副固定凸起612、第二副固定凸起622端面相互贴合，且内六角螺栓穿过第一副固定凸起612、第二副固定凸起622并与第一副固定凸起612和/或第二副固定凸起622通过螺纹旋合装配固定，以使第一副支架610、第二副支架620装配为一体；
所述第二副支架620上还设置有副底座622，所述副底座622与底座210结构相同，均设置有副固定孔211、卡槽212、底座通孔213，所述固定孔211与底座通孔213连通，第二副支架620至少在副底座622四周设置有贯穿的第二副镂空621，通过第二副镂空621、缺口202有利于对钢针与皮肤穿刺处进行消毒、维护。
本实施例的第一副镂空621、第二副镂空611还有减轻整体重量、对整体强度影响不大的效果。
所述底座通孔213内安装有固定塞420，所述固定塞420上分别设置有限位环421、锁紧孔422、钢针通孔423，所述限位环421直径大于底座通孔213内径，从而使得限位环421与底座210端面贴紧而不能装入底座通孔213内；
所述固定塞420设置有锁紧孔422的部分装入底座通孔213内，且锁紧孔422与固定孔211连通，钢针410一端穿过钢针通孔423、穿刺过皮肤和肌肉后与需要矫正的骨折处骨头装配固定，而钢针另一端上设置有外螺纹。
所述外螺纹可与设置在调节螺母430上的螺纹孔通过螺纹旋合装配，所述卡槽212可与卡合半轴441卡合装配，所述卡合半轴441设置在压板440一侧，所述压板440另一侧上还设置有受力部分442。
所述下固定组件B的制造、安装方式与上固定组件A相同。
所述上固定组件A、下固定组件B的安装过程：
1.将上固定组件A的第一支架、第二支架分别装到肢体相应位置，并装入内六角螺栓，使形成一个完整的支具；
将下固定组件B的第一副支架、第二副支架分别装到肢体相应位置，并装入内六角螺栓，使形成一个完整的支具；
3.调节支具位置，使钢针进入相应的底座通孔内，插入固定塞（钢针通孔423套装在钢针外），使钢针与底座在圆周方向上相对位置到位；
4.依次调节和锁定每个钢针，具体步骤是：将钢针尾部的外螺纹旋入调节螺母的；螺纹孔中，插入压板，旋转调节螺母，使钢针尾部端平面与调节螺母远离压板的端面持平，旋入锁紧螺钉，将钢针与底座或副底座锁定，取出压板，旋出调节螺母；
5.C臂机下透视，确保骨折复位正常；如有偏差，可适当进行微调（通过调节螺母微调）；
6.检查所有螺钉和锁定螺钉的紧固状态。
7.需要施加机械应力时，将连接螺钉310松开、限位螺母330调节到位，使得上固定组件A、下固定组件B在轴向上处于松弛状态，然后将加载头装入配合缺槽821内，通过外部电机对患者进行应力刺激调节治疗，治疗结束后取下加载头，旋紧连接螺钉310、限位螺母330即可回复到正常恢复状态。
本实施例的加载头主要是将两个连接法兰相向压紧后释放以获得两个连接法兰往复移动的效果。本实施例中是直接采用现有的加载头通过电机驱动以实现上述功能。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种可施加应力刺激的骨折外固定支具，其特征是：包括上固定组件、下固定组件，所述上固定组件、下固定组件分别用于套装在骨折处外部，且上固定组件、下固定组件上分别设置有连接法兰，所述连接法兰上设置有施力板；
位于下固定组件上的连接法兰上分别固定有销轴、螺柱；所述销轴、螺柱一端面与位于上固定组件上的连接法兰端面贴合，且连接螺钉穿过此连接法兰后分别与销轴、螺柱通过螺纹旋合装配。
2.如权利要求1所述的骨折外固定支具，其特征是：所述施力板上设置有配合缺槽。
3.如权利要求1所述的骨折外固定支具，其特征是：所述销轴上套装有连接弹簧，所述连接弹簧两端分别与上固定组件、下固定组件上的连接法兰贴紧；所述螺柱位于上固定组件、下固定组件上的连接法兰之间的部分上套装有限位螺母。
4.如权利要求1-3任一所述的骨折外固定支具，其特征是：上固定组件、下固定组件结构相同。
5.如权利要求4所述的骨折外固定支具，其特征是：上固定组件包括第一支架、第二支架、钢针，第一支架、第二支架装配为一体；
所述第二支架、第一支架至少其中一个上设置有底座，所述底座上设置有固定孔、卡槽、底座通孔，所述固定孔与底座通孔连通；
所述底座通孔内安装有固定塞，所述固定塞上分别设置有限位环、锁紧孔、钢针通孔，所述限位环不能穿过底座通孔；
所述固定塞设置有锁紧孔的部分装入底座通孔内，且锁紧孔与固定孔连通，钢针一端穿过钢针通孔、穿刺过皮肤和肌肉后与骨头装配固定，而钢针另一端上设置有外螺纹；
所述外螺纹可与设置在调节螺母上的螺纹孔通过螺纹旋合装配，卡槽可与卡合半轴卡合装配，卡合半轴设置在压板上，压板上还设置有受力部分。
6.如权利要求5所述的骨折外固定支具，其特征在于，第一支架与第二支架贴合的端面处附近设置有第一固定凸起；所述第二支架与第一固定凸起对应处设置有第二固定凸起，所述第一固定凸起、第二固定凸起端面相互贴合，且内六角螺栓穿过第一固定凸起、第二固定凸起并与第一固定凸起和/或第二固定凸起通过螺纹旋合装配固定，以使第一支架、第二支架装配为一体。
7.如权利要求5所述的骨折外固定支具，其特征在于，底座在底座通孔靠近皮肤的一侧开设缺口，缺口将钢针与皮肤穿刺处和底座之间分割出间隙；
所述第一支架上设置有数个贯穿的第一镂空，第二支架至少在底座四周设置有贯穿的第二镂空。
8.如权利要求5所述的骨折外固定支具，其特征在于，压板的卡合半轴插入底座上的卡槽内，另一端的受力部分与调节螺母端面贴合。
9.如权利要求5所述的骨折外固定支具，其特征在于，第一支架、第二支架上设置横向和/或纵向加强筋，加强筋厚度3mm。
10.如权利要求5所述的骨折外固定支具，其特征在于，第一支架、第二支架采用尼龙材料经过3D打印制成。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2019
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