CN112754665A - 一种用于胫骨高位截骨术的骨科智能机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于胫骨高位截骨术的骨科智能机器人，包括：智能调控式骨外固定架、液压增压装置和控制系统，智能调控式骨外固定架和液压增压装置均与控制系统电连接；智能调控式骨外固定架包括近端孔洞环、液压式伸缩连接杆和远端孔洞环，液压式伸缩连接杆顶端与近端孔洞环相连，底端与远端孔洞环相连。本发明在进行胫骨高位截骨术时及术后康复过程中，能够实现智能校准和稳定固定，完成智能矫正角度调节和个性化稳定外固定功能。
Description
技术领域
本发明属于胫骨高位截骨设备技术领域，更具体的说是涉及一种用于胫骨高位截骨术的骨科智能机器人。
背景技术
胫骨高位截骨术(high tibia osteotomy，HTO)是治疗膝关节单间室骨关节炎一种成熟的手术方法。膝内、外翻在膝关节炎中相当常见，导致关节负重应力分布异常。此类膝关节骨关节炎最常见的畸形是膝内翻，应力集中到内侧，加速内侧部分的退变。单间室膝关节炎行胫骨近端截骨的生物力学原理是矫正下肢力线对线不良，将膝关节应力重新分布，使病变间室高应力“卸载”，将应力分布转移至相对正常的间室内，从而达到缓解疼痛症状和延缓关节炎进程的目的。
由于内侧开放楔形截骨术可以更加精确地矫正下肢力线，可矫正角度比较大；且无需进行腓骨截骨可实现早期下地等优势，因而在临床实践中应用更为广泛。可靠的内固定是成功实现胫骨高位截骨的关键，由于术后康复过程中截骨区域并未完全愈合，极有可能因为早期负重不当或内固定物固定不牢引起下肢力线二次改变，需在此行翻修手术纠正患肢力线；此外现有的内植入物需在截骨区域愈合后行内植入物拆除术，对机体造成二次伤害。
因此，如何提供一种用于胫骨高位截骨术的骨科智能机器人是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于胫骨高位截骨术的骨科智能机器人，在进行胫骨高位截骨术时及术后康复过程中，能够实现智能校准和稳定固定，完成智能矫正角度调节和个性化稳定外固定功能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于胫骨高位截骨术的骨科智能机器人，包括：智能调控式骨外固定架、液压增压装置和控制系统，其中，所述智能调控式骨外固定架和所述液压增压装置均与所述控制系统电连接；所述智能调控式骨外固定架包括近端孔洞环、液压式伸缩连接杆和远端孔洞环，所述液压式伸缩连接杆顶端与所述近端孔洞环相连，底端与所述远端孔洞环相连。
优选的，所述近端孔洞环与所述远端孔洞环内均设置有三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪与所述控制系统电连接。
优选的，所述近端孔洞环包括半圆形环一和半圆形环二，所述半圆形环一的两端分别穿插在所述半圆形环二的两端口内，且所述半圆形环一和半圆形环二沿竖直方向均贯穿设置有通孔一。
优选的，所述远端孔洞环包括半圆形环三和半圆形环四，所述半圆形环三的两端分别穿插在所述半圆形环四的两端口内，且所述半圆形环三和半圆形环四沿竖直方向均贯穿设置有通孔二。
优选的，所述液压式伸缩连接杆包括液压杆、近端球形万向节和远端球形万向节，所述近端球形万向节通过连接组件与所述近端孔洞环相连，所述远端球形万向节通过连接组件与所述远端孔洞环相连，所述液压杆顶端与所述近端球形万向节相连，底端与所述远端球形万向节相连。
优选的，所述液压杆包括杆套和内杆，所述内杆穿插在所述杆套内，所述杆套上设置有液压输压接口，所述液压输压接口与液压增压装置相连。
优选的，所述连接组件包括外螺纹接头一、垫片和螺帽，所述垫片套设在所述外螺纹接头一上，所述外螺纹接头一的一端与所述近端球形万向节或远端球形万向节相连，另一端穿过近端孔洞环的通孔一或远端孔洞环的通孔二后，通过所述螺帽固定。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明改变了传统简单机械调控连接杆，将其改造成液压控制连接方式，结合控制系统通过液压增压装置对固定平面实现精准调校。
(2)本发明为准确测量胫骨高位截骨术后，矫正后平面和术前设计保持高度一致性，引入三轴陀螺仪，可以精准判断固定平面的数值参数，从而为判断是否出现力线偏移、力线二次矫正提供依据。
(3)本发明充分考虑智能调控式骨外固定架与下肢的个性化贴合，将近端洞孔环与远端孔洞环均设计为嵌入式可调节圆环结构，可根据患者下肢周径线大小进行调整。
(4)本发明引入的三轴陀螺仪可将平面角度信息传输至控制系统，用于参数调整计算以及液压式伸缩连接杆调节，实现了可智能调控、操作灵活，有针对性个性化组合的可能，大大提高了下肢力线不良(膝内翻或膝外翻畸形)外固定矫正的安全性、先进性和智能实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的结构示意图。
图2附图为本发明智能调控式骨外固定架的结构示意图。
图3附图为本发明液压式伸缩连接杆的分解结构示意图。
图4附图为本发明近端孔洞环的结构示意图。
图5附图为本发明远端孔洞环的结构示意图。
其中，图中：
1-智能调控式骨外固定架；2-液压增压装置；3-控制系统；4-近端孔洞环；5-液压式伸缩连接杆；6-远端孔洞环；7-三轴陀螺仪；8-半圆形环一；9-半圆形环二；10-半圆形环三；11-半圆形环四；12-液压杆；13-外螺纹接头二；14-杆套；15-内杆；16-外螺纹接头一；17-螺帽；18-球形万向节一；19-球形万向节二；20-球形万向节三；21-通孔一；22-通孔二。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图1-2，本发明提供了一种用于胫骨高位截骨术的骨科智能机器人，包括：智能调控式骨外固定架1、液压增压装置2和控制系统3，其中，智能调控式骨外固定架1和液压增压装置2均与控制系统3电连接；智能调控式骨外固定架1包括近端孔洞环4、液压式伸缩连接杆5和远端孔洞环6，液压式伸缩连接杆5顶端与近端孔洞环4相连，底端与远端孔洞环6相连。
参阅附图4和附图5，近端孔洞环4与远端孔洞环6内均设置有三轴陀螺仪7，三轴陀螺仪7与控制系统3电连接，优选的，三轴陀螺仪7通过蓝牙或wifi模块与控制系统3通信连接。通过三轴陀螺仪7可自动测量近端孔洞环4与远端孔洞环6的平面实际倾斜角度。
本实施例中，近端孔洞环4包括半圆形环一8和半圆形环二9，半圆形环一8的两端分别穿插在半圆形环二9的两端口内，且半圆形环一8和半圆形环二9沿竖直方向均贯穿设置有通孔一21。远端孔洞环6包括半圆形环三10和半圆形环四11，半圆形环三10的两端分别穿插在半圆形环四11的两端口内，且半圆形环三10和半圆形环四11沿竖直方向均贯穿设置有通孔二22。半圆形环一8外径稍小于半圆形环二9的内径，可以内嵌入半圆形环二9中；半圆形环三10外径稍小于半圆形环四11的内径，可以内嵌入半圆形环四11中。从而实现调节近端洞孔环与远端孔洞环6整体内环半径大小的目的，以适应腿部尺寸大小。
参阅附图3，液压式伸缩连接杆5包括液压杆12、近端球形万向节和远端球形万向节，近端球形万向节通过连接组件与近端孔洞环4相连，远端球形万向节通过连接组件与远端孔洞环6相连，液压杆12顶端通过外螺纹接头二13与近端球形万向节相连，底端通过外螺纹接头二13与远端球形万向节相连。液压杆12通过近端球形万向节与近端孔洞环4相连，通过远端球形万向节与远端孔洞环6相连，从而实现了液压式伸缩连接杆5的空间六维角度调节。
近端球形万向节和远端球形万向节均可采用球形万向节一18、球形万向节二19、球形万向节三20中的任一种。
本实施例中，液压杆12包括杆套14和内杆15，内杆15穿插在杆套14内，杆套14上设置有液压输压接口，液压输压接口与液压增压装置2相连。
本实施例中，连接组件包括外螺纹接头一16、垫片和螺帽17，垫片套设在外螺纹接头一16上，外螺纹接头一16的一端与近端球形万向节或远端球形万向节相连，另一端穿过近端孔洞环4的通孔一21或远端孔洞环6的通孔二22后，通过螺帽17固定，通过螺帽17固定。螺帽17与近端孔洞环4之间以及螺帽17与远端孔洞环6之间均设置有垫片，目的在于提高螺帽17固定的牢固度，能够有效防止近端球形万向节和远端球形万向节调整角度时，易造成螺帽17松动的问题。
本发明改变了传统简单机械调控连接杆，将其改造成液压控制连接方式，结合控制系统3通过液压增压装置2对固定平面实现精准调校。
本发明为准确测量胫骨高位截骨术后，矫正后平面和术前设计保持高度一致性，引入三轴陀螺仪7，可以精准判断固定平面的数值参数，从而为判断是否出现力线偏移、力线二次矫正提供依据。
本发明充分考虑智能调控式骨外固定架1与下肢的个性化贴合，将近端洞孔环与远端孔洞环6均设计为嵌入式可调节圆环结构，可根据患者下肢周径线大小进行调整。
本发明引入的三轴陀螺仪7可将平面角度信息传输至控制系统3，用于参数调整计算以及液压式伸缩连接杆5调节，实现了可智能调控、操作灵活，有针对性个性化组合的可能，大大提高了下肢力线不良(膝内翻或膝外翻畸形)外固定矫正的安全性、先进性和智能实用性。
本发明能够解决现有胫骨高位截骨术无法确保内固定物良好固定、早期下地造成矫正度数丢失需要进行翻修手术、内植入物二次手术有创取出，以及骨外固定架无法实现个性化贴合的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种用于胫骨高位截骨术的骨科智能机器人，其特征在于，包括：智能调控式骨外固定架、液压增压装置和控制系统，其中，所述智能调控式骨外固定架和所述液压增压装置均与所述控制系统电连接；所述智能调控式骨外固定架包括近端孔洞环、液压式伸缩连接杆和远端孔洞环，所述液压式伸缩连接杆顶端与所述近端孔洞环相连，底端与所述远端孔洞环相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于胫骨高位截骨术的骨科智能机器人，其特征在于，所述近端孔洞环与所述远端孔洞环内均设置有三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪与所述控制系统电连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于胫骨高位截骨术的骨科智能机器人，其特征在于，所述近端孔洞环包括半圆形环一和半圆形环二，所述半圆形环一的两端分别穿插在所述半圆形环二的两端口内，且所述半圆形环一和半圆形环二沿竖直方向均贯穿设置有通孔一。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于胫骨高位截骨术的骨科智能机器人，其特征在于，所述远端孔洞环包括半圆形环三和半圆形环四，所述半圆形环三的两端分别穿插在所述半圆形环四的两端口内，且所述半圆形环三和半圆形环四沿竖直方向均贯穿设置有通孔二。
5.根据权利要求1所述的一种用于胫骨高位截骨术的骨科智能机器人，其特征在于，所述液压式伸缩连接杆包括液压杆、近端球形万向节和远端球形万向节，所述近端球形万向节通过连接组件与所述近端孔洞环相连，所述远端球形万向节通过连接组件与所述远端孔洞环相连，所述液压杆顶端与所述近端球形万向节相连，底端与所述远端球形万向节相连。
6.根据权利要求5所述的一种用于胫骨高位截骨术的骨科智能机器人，其特征在于，所述液压杆包括杆套和内杆，所述内杆穿插在所述杆套内，所述杆套上设置有液压输压接口，所述液压输压接口与液压增压装置相连。
7.根据权利要求5所述的一种用于胫骨高位截骨术的骨科智能机器人，其特征在于，所述连接组件包括外螺纹接头一、垫片和螺帽，所述垫片套设在所述外螺纹接头一上，所述外螺纹接头一的一端与所述近端球形万向节或远端球形万向节相连，另一端穿过近端孔洞环的通孔一或远端孔洞环的通孔二后，通过所述螺帽固定。
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