CN112120772A - 一种用于胫骨畸形矫正的定角度旋转中心并联外固定器 - Google Patents

一种用于胫骨畸形矫正的定角度旋转中心并联外固定器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于胫骨畸形矫正的定角度旋转中心并联外固定器，该外固定器包括近端环、远端环、前支链、后支链，其中后支链由侧杆、C型环和短支链组成。短支链的上部与C型环连接形成第一转动副，C型环与两个侧杆连接形成第二转动副。进行畸形矫正时，使第一转动副和第二转动副的旋转轴线汇交于畸形骨的角度旋转中心，进而使外固定器的旋转中心与畸形骨的角度旋转中心重合，以方便医师实时观察当前畸形矫正的临床情况，减少因拍摄X光片产生的辐射摄入。本发明可矫正畸形骨两个自由度的旋转畸形，也可矫正沿骨轴线方向的缩短畸形，进而实现对畸形骨进行两转一移空间3自由度的畸形矫正。

Description

一种用于胫骨畸形矫正的定角度旋转中心并联外固定器
技术领域
本发明涉及一种骨科并联外固定器，具体涉及一种用于胫骨畸形矫正的定角度旋转中心并联外固定器。
背景技术
外固定器基于牵拉成骨技术广泛应用于矫形外科中，是一种微侵袭性工具，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。当前用于胫骨畸形矫正的外固定器，最常用的是伊式外固定器和泰勒外固定器。其中伊式外固定器组件较多，每次矫正都需要临床医生根据不同的适应症配置出相应的构型，临床医生需要有丰富的临床经验，在实际应用中组件较多，结构较复杂。泰勒外固定器具有空间6自由度，可矫正任意三维畸形，但是结构较大，支链较多，在求解杆调节量的矫正处方时过程较复杂。同时在实际的胫骨畸形中，并不是所有的畸形都需要外固定器具有矫正6自由度的畸形的能力，若外固定器的自由度多余畸形矫正所需的真实自由度，这就会导致外固定器具有冗余自由度，这个冗余自由度会导致复杂的路径优化过程，进而产生复杂的调节过程。因此，根据不同的胫骨畸形所需的真实自由度，配置出相应的外固定器的构型具有重要的意义。
因此，本申请针对两个方向的旋转畸形和沿股轴线方向的移位畸形，提出一种具有两转一移空间三自由度的并联外固定器，同时在矫正过程中保证外固定器的旋转中心与畸形骨的旋转中心始终重合，以方便医师实时观察当前畸形矫正的临床情况，减少因拍摄X光片产生的辐射摄入，该外固定器只有三个调节支链，降低了矫正轨迹规划的难度，减少了支链调节的复杂性。
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定角度旋转中心并联外固定器，实现两转一移空间三自由度运动以矫正两个方向的旋转畸形和沿股轴线方向的移位畸形，外固定器的旋转中心与畸形骨的角度旋转中心重合，以方便医师在矫正过程中观察当前畸形矫正的临床情况，对于两转一移的胫骨畸形具有普适性。该外固定器只有三个调节支链，且自由度为3，降低了矫正轨迹规划的难度，减少了支链调节的复杂性。
本发明的实施例提供了一种用于胫骨畸形矫正的定角度旋转中心并联外固定器，其特征在于，该外固定器包括近端环、远端环、前支链、后支链；近端环和远端环是完全相同的两个环，近端环布置于上侧，远端环布置于下侧，每个环上都设置了6对均布的前支链安装孔，以及6个均布的定位通孔。
进一步，后支链布置于后侧，从上至下由侧杆、C型环和短支链组成，短支链的底部通过螺栓将其固定在远端环的定位通孔上，短支链的上部通过支链转动环与C型环上的后转动环连接形成第一转动副，C型环前侧布置有两个对称的前转动环，侧杆底部的侧杆转动环与前转动环连接形成第二转动副，并且第一转动副和第二转动副都是被动副，侧杆的上部通过螺栓将其固定在近端环的定位通孔上，其中，支链转动环位于短支链T型丝杠的上部，所述短支链T型丝杠通过第一调节螺母与短支链丝杠螺母连接，短支链丝杠螺母布置于短支链壳体的上部，第一调节螺母与短支链丝杠螺母固连，通过旋转第一调节螺母可以实现短支链的缩短或伸长；
进一步，两个前支链倾斜布置于前侧，前支链上部和底部分别布置了第一等效球铰和第二等效球铰，前支链底部的第二等效球铰固定在支链壳体的底部，丝杠螺母布置于支链壳体的上部，第二调节螺母与丝杠螺母固连，T型丝杠与丝杠螺母连接，T型丝杠的上部与前支链上部的第一等效球铰固连，前支链的底部通过第二等效球铰与远端环上的前支链安装孔相连，前支链的上部通过第一等效球铰与近端环上的前支链安装孔相连，通过旋转第二调节螺母可以实现前支链的缩短或伸长。
进一步，近端骨与近端环固连，并且作为参考骨，远端骨与远端环固连，畸形的胫骨在角度旋转中心处截骨，在进行畸形矫正时，使第一转动副的旋转轴线和第二转动副的旋转轴线汇交于畸形骨的角度旋转中心，进而使外固定器的旋转中心与畸形骨的角度旋转中心重合，进而实现在矫正过程中外固定器的旋转中心始终是定转心，以方便医师在矫正过程中观察当前畸形矫正的临床情况，减少因拍摄X光片产生的辐射摄入。
进一步，由于第一转动副和第二转动副是被动福，前支链上的移动副是主动副，因此通过调节布置于前侧的两个前支链的长度，就可以实现外固定器对畸形骨进行绕第一转动副的旋转轴线和第二转动副的旋转轴线的旋转畸形，也可矫正绕两个方向的复合旋转畸形；通过调节短支链以及两个前支链的长度，可以实现外固定器矫正畸形骨沿骨轴线的缩短畸形，进而该并联外固定器可实现对畸形骨进行两转一移空间3自由度的畸形矫正。
同现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明中外固定器的旋转中心与畸形骨的角度旋转中心重合，进而实现在矫正过程中外固定器的旋转中心始终是定转心
2、本发明针对两转一移自由度的任意畸形具有普适性，可矫正3自由度及少于3自由度的畸形，避免了因冗余自由度导致的复杂的调节，组件组配困难等问题。
3、本发明支链少，结构简单，调节方便，在矫正两转一移的畸形时只需调节三个关节就可以实现矫正，降低了矫正轨迹规划的难度，减少了支链调节的复杂性。
附图说明
图1是本发明一种用于胫骨畸形矫正的定角度旋转中心并联外固定器的整体视图；
图2是近端环结构图；
图3是后支链的整体视图
图4是短支链结构图及剖面图；
图5是C型环结构图；
图6是侧杆结构图；
图7是前支链结构图及剖面图；
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7所示，图1是本发明一种用于胫骨畸形矫正的定角度旋转中心并联外固定器的整体视图，图2是近端环结构图，图3是后支链的整体视图，图4是短支链结构图及剖面图，图5是C型环结构图，图6是侧杆结构图，图7是前支链结构图及剖面图。
本实施例提供了一种用于胫骨畸形矫正的定角度旋转中心并联外固定器，参图1所示，该外固定器包括近端环1、远端环2、前支链3、后支链4，其中，近端环1和远端环2是完全相同的两个环，近端环1布置于上侧，远端环2布置于下侧，参图2所示，每个环上都设置了6对均布的前支链安装孔7，以及6个均布的定位通孔8。
参图1和图3所示，后支链4布置于后侧，从上至下由侧杆16、C型环13和短支链17组成，所述短支链17的底部通过螺栓将其固定在远端环2的定位通孔8上；参图4所示，支链转动环18位于短支链T型丝杠19的上部，所述短支链T型丝杠19通过第一调节螺母11-1与短支链丝杠螺母26连接，
所述短支链丝杠螺母26布置于短支链壳体20的上部，第一调节螺母11-1与所述短支链丝杠螺母26固连,；参图3至图6所示，所述短支链17的上部通过支链转动环18与C型环13上的后转动环14连接形成第一转动副21，C型环13前侧布置有两个对称的前转动环15，侧杆16底部的侧杆转动环25与所述前转动环15连接形成第二转动副22，并且所述第一转动副21和第二转动副22都是被动副，所述侧杆16的上部通过螺栓将其固定在近端环1的定位通孔8上，通过旋转所述第一调节螺母11-1可以实现所述短支链4的缩短或伸长。
参图1和图7所示，两个前支链3倾斜布置于前侧，所述前支链3上部和底部分别布置了第一等效球铰9-1和第二等效球铰9-2，所述前支链3底部的第二等效球铰9-2固定在支链壳体12的底部，丝杠螺母24布置于所述支链壳体12的上部，第二调节螺母11-2与所述丝杠螺母24固连，T型丝杠10与所述丝杠螺母24连接，所述T型丝杠10的上部与所述前支链3上部的第一等效球铰9-1固连；参图1、图2以及图7所示，所述前支链3的底部通过所述第二等效球铰9-2与远端环2上的前支链安装孔7相连，所述前支链3的上部通过第一等效球铰9-1与近端环1上的前支链安装孔7相连，通过旋转所述第二调节螺母11-2可以实现所述前支链3的缩短或伸长。
参图1和图3所示，近端骨5与近端环1固连，并且作为参考骨，远端骨6与远端环2固连，畸形的胫骨在角度旋转中心23处截骨，在进行畸形矫正时，使第一转动副21的旋转轴线和第二转动副22的旋转轴线汇交于畸形骨的角度旋转中心23，进而使外固定器的旋转中心与畸形骨的角度旋转中心23重合，进而实现在矫正过程中外固定器的旋转中心始终是定转心，以方便医师在矫正过程中观察当前畸形矫正的临床情况，减少因拍摄X光片产生的辐射摄入。
由于第一转动副21和第二转动副22是被动福，前支链3上的移动副是主动副，因此通过调节布置于前侧的两个前支链3的长度，就可以实现外固定器对畸形骨进行绕第一转动副21的旋转轴线和第二转动副22的旋转轴线的旋转畸形，也可矫正绕两个方向的复合旋转畸形；通过调节短支链17以及两个前支链3的长度，可以实现外固定器矫正畸形骨沿骨轴线的缩短畸形，进而该并联外固定器可实现对畸形骨进行两转一移空间3自由度的畸形矫正。
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 (2)

1.一种用于胫骨畸形矫正的定角度旋转中心并联外固定器，其特征在于，该外固定器包括近端环、远端环、前支链、后支链；近端环和远端环是完全相同的两个环，近端环布置于上侧，远端环布置于下侧，每个环上都设置了6对均布的前支链安装孔，以及6个均布的定位通孔；
后支链布置于后侧，从上至下由侧杆、C型环和短支链组成，短支链的底部通过螺栓将其固定在远端环的定位通孔上，短支链的上部通过支链转动环与C型环上的后转动环连接形成第一转动副，C型环前侧布置有两个对称的前转动环，侧杆底部的侧杆转动环与前转动环连接形成第二转动副，并且第一转动副和第二转动副都是被动副，侧杆的上部通过螺栓将其固定在近端环的定位通孔上，其中，支链转动环位于短支链T型丝杠的上部，所述短支链T型丝杠通过第一调节螺母与短支链丝杠螺母连接，短支链丝杠螺母布置于短支链壳体的上部，通过旋转第一调节螺母实现短支链的缩短或伸长；
两个前支链倾斜布置于前侧，前支链上部和底部分别布置了第一等效球铰和第二等效球铰，前支链底部的第二等效球铰固定在支链壳体的底部，丝杠螺母布置于支链壳体的上部，第二调节螺母与丝杠螺母固连，T型丝杠与丝杠螺母配合连接，T型丝杠的上部与前支链上部的第一等效球铰固连，前支链的底部通过第二等效球铰与远端环上的前支链安装孔相连，前支链的上部通过第一等效球铰与近端环上的前支链安装孔相连，通过旋转第二调节螺母实现前支链的缩短或伸长。
2.一种用于胫骨畸形矫正的定角度旋转中心并联外固定器，其特征在于，近端骨与近端环固连，并且作为参考骨，远端骨与远端环固连，畸形的胫骨在角度旋转中心处截骨，在进行畸形矫正时，使第一转动副的旋转轴线和第二转动副的旋转轴线汇交于畸形骨的角度旋转中心，进而使外固定器的旋转中心与畸形骨的角度旋转中心重合，进而实现在矫正过程中外固定器的旋转中心始终是定转心，以方便医师在矫正过程中观察当前畸形矫正的临床情况，减少因拍摄X光片产生的辐射摄入；
通过调节布置于前侧的两个前支链的长度，就实现外固定器对畸形骨进行绕第一转动副的旋转轴线和第二转动副的旋转轴线的旋转畸形，也可矫正绕两个方向的复合旋转畸形；通过同时调节短支链和两个前支链的长度，实现外固定器矫正畸形骨沿骨轴线的缩短畸形，进而该并联外固定器可实现对畸形骨进行两转一移空间3自由度的畸形矫正。
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