CN113133800B - 一种用于关节置换手术的人体骨智能修磨设备 - Google Patents

一种用于关节置换手术的人体骨智能修磨设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于关节置换手术的人体骨智能修磨设备，包括底座，底座顶部固定安装支撑台和支撑架，支撑台上水平移动安装有具有四个自由度的用于人体骨修磨的修磨组件，支撑架顶部固定安装有用于刚性固定人体骨的固定组件，支撑台远离固定组件的侧面设置斜面，固定组件一端与支撑台顶端连接。本发明可以在手术中对植入部位的骨组织进行智能修磨，解决了现有技术无法精细修磨人体骨导致匹配水平差和手术质量不高的问题。

Description

一种用于关节置换手术的人体骨智能修磨设备
技术领域
本发明涉及医用设备技术领域，具体为一种用于关节置换手术的人体骨智能修磨设备。
背景技术
在关节置换手术中，由于骨质缺损及伪影等原因，骨假体与人体骨之间出现误差，导致骨假体无法与人体骨贴合，骨假体无法有效的固定在人体骨上。此时需要对人体骨进行修复，使得人体骨与骨假体之间完全匹配。
然而在现有技术中，并没有一种对人体骨进行精细修整的设备，仅通过经验对骨假体进行打磨，其工作量大，且打磨质量也不稳定和可靠，制约了手术效率和质量，因此，急需一种人体骨修磨设备，通过机械化的作业方式，智能的提供高质量修磨方案，并进行相应的修磨，以保证骨假体与缺损区域的匹配水平。
发明内容
本发明公布了一种用于关节置换手术的人体骨智能修磨设备，可以在手术中对骨缺损进行智能修磨，解决了现有技术需要人工操作无法精细修磨人体骨导致匹配水平差和手术质量不高的问题。
为解决上述技术问题，本发明具体采用如下技术方案：一种用于关节置换手术的人体骨智能修磨设备，包括底座，底座顶部固定安装支撑台和支撑架，支撑台上水平移动安装有具有四个自由度的用于人体骨修磨的修磨组件，支撑架顶部固定安装有用于刚性固定人体骨的固定组件，支撑台远离固定组件的侧面设置斜面，固定组件一端与支撑台顶端连接。
优选的，所述支撑台两侧水平固定安装有第一轨道组，第一轨道组包括固定安装在第一轨道组端部的直线电机、水平安装在第一轨道组内的丝杠和导向杆以及螺纹配合安装在丝杠上的移动块，两个第一轨道组的移动块分别固定连接所述修磨组件的两端；
所述修磨组件包括竖直固定安装在第一轨道组移动块上的移动架，移动架顶部开槽并在开槽中水平固定安装第二轨道组，第二轨道组中移动块的移动方向与第一轨道组中移动块的移动方向垂直，第二轨道组移动块的底部固定连接伸缩气缸，伸缩气缸的活塞杆方向竖直向下且活塞杆的活动端固定连接连接杆，所述修磨组件还包括转动安装在连接杆底端的修磨电机，修磨电机的输出端固定连接修磨头。
优选的，所述连接杆上水平固定安装角度电机，角度电机输出轴上固定连接主动齿轮，所述修磨电机远离所述修磨头一端固定连接铰接环，铰接环铰接在诉讼连接杆的底端，铰接环一侧同轴固定连接从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮啮合传动。
优选的，所述从动齿轮和主动齿轮均为不完全齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮沿齿轮中线相对称。
优选的，所述固定组件包括水平固定安装在所述支撑架顶端的固定套，固定套内固定安装横截面为扇形的支撑套，支撑套两端铰接两个夹持板，夹持板顶部连续固定连接夹持片，两个夹持板的夹持片相互间隙设置，夹持片外侧面固定安装铰接座，所述固定组件还包括端部与铰接座顶部铰接的气动推杆，气动推杆穿过固定套，气动推杆连接气压装置。
优选的，所述固定套侧壁固定连接多个连接套管，所述气动推杆的活塞杆穿过连接套管。
优选的，所述固定套内底部固定设置扇形的固定台，所述支撑套底部固定连接在固定台顶部，所述支撑套与固定套之间同轴。
优选的，所述修磨头成圆台状，所述修磨头用于打磨的小底面均匀开槽。
优选的，所述支撑台的斜面中部设置用于容纳小腿的凹槽。
本发明的有益效果在于：
通过设置固定组件对人体骨进行刚性的固定，通过程序控制修磨组件的修磨路径，实现高效的人体骨定向智能修磨，提高置换手术中人体骨的修磨效率；而且通过电脑程序控制使得修磨更加准确和迅速，在固定组件对人体骨进行固定时，人体骨的修磨位置位于支撑台顶端的上方，方便修磨组件的打磨端定位，便于手术人员可将人体骨需要修磨的部位发送至电脑，电脑自动编程得出修磨路径，实现精细修磨人体骨，提高人体骨与骨假体匹配质量。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例中固定组件的侧视图。
图3为本发明实施例中夹持座的结构示意图。
图4为本发明实施例中打磨电机结构示意图。
图中：10、底座；11、支撑台；12、支撑架；13、第一轨道组；20、固定组件；21、固定套；22、支撑套；23、夹持板；24、连接套管；25、固定台；26、铰接座；27、气动推杆；30、修磨组件；31、移动架；32、第二轨道组；33、伸缩气缸；34、连接杆；35、修磨电机；36、修磨头；37、从动齿轮；38、角度电机；39、主动齿轮。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的上述描述中，需要说明的是，术语“一侧”、“另一侧”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“相同”等术语并不表示要求部件绝对相同，而是可以存在微小的差异。术语“垂直”仅仅是指部件之间的位置关系相对“平行”而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。
如图1-4所示，为精细修磨人体骨和提高手术质量，本发明提出一种技术方案：一种用于关节置换手术的人体骨智能修磨设备，包括底座10，底座10顶部固定安装支撑台11和支撑架12，支撑台11上水平移动安装有具有四个自由度的用于人体骨修磨的修磨组件30，支撑架12顶部固定安装有用于刚性固定人体骨的固定组件20，支撑台11远离固定组件20的侧面设置斜面，固定组件20一端与支撑台11顶端连接。
固定组件20将人体的大腿固定，相较于现有的置换手术的固定方式，固定组件20将人体大腿刚性固定，防止在修磨时人体大腿晃动，造成修磨误差或者对人体造成伤害；具有四个自由度的修磨组件30能够实现修磨端在X轴、Y轴、Z轴和修磨端的转动，能够充分的对人体骨表面进行修磨，进而实现机械全自动修磨，提高修磨的效率；在通过固定组件20实现人体骨的固定后，全膝关节位于支撑台11斜面顶端的上方，在修磨时能够将人体骨需要修磨的部位完全暴露在修磨组件30的修磨范围内；在修磨时为了进一步提高手术的稳定性，可以实用绑带将人体小腿绑在支撑台11的斜面上。
如图1所示，为实现修磨组件30在三个方向上的移动，所述支撑台11两侧水平固定安装有第一轨道组13，第一轨道组13包括固定安装在第一轨道组13端部的直线电机、水平安装在第一轨道组13内的丝杠和导向杆以及螺纹配合安装在丝杠上的移动块，两个第一轨道组13的移动块分别固定连接所述修磨组件30的两端；
所述修磨组件30包括竖直固定安装在第一轨道组13移动块上的移动架31，移动架31顶部开槽并在开槽中水平固定安装第二轨道组32，第二轨道组32中移动块的移动方向与第一轨道组13中移动块的移动方向垂直，第二轨道组32移动块的底部固定连接伸缩气缸33，伸缩气缸33的活塞杆方向竖直向下且活塞杆的活动端固定连接连接杆34，所述修磨组件30还包括转动安装在连接杆34底端的修磨电机35，修磨电机35的输出端固定连接修磨头36。
第一轨道组13的直线电机带动丝杠转动，丝杠上螺纹配合的移动块受到导向杆的限位，使得移动块沿丝杠在水平方向上线性移动，进而带动移动架31移动，同理移动架31顶部的第二轨道组32使得伸缩气缸33在水平方向上线性移动，第一轨道组13与第二轨道组32垂直，实现修磨头36在X轴和Y轴方向的移动，伸缩气缸33的充气和吸气带动连接杆34在竖直方向上直线运动，实现修磨头36在Y轴方向的移动，修磨电机35转动安装在连接杆34底端，进而增加修磨头36一个旋转的自由度，综上实现修磨头36四个方向的移动，保证修磨头36能够有效的对人体骨进行修磨。
如图1和图4所示，为有效控制修磨电机35的转动，所述连接杆34上水平固定安装角度电机38，角度电机38输出轴上固定连接主动齿轮39，所述修磨电机35远离所述修磨头36一端固定连接铰接环，铰接环铰接在诉讼连接杆34的底端，铰接环一侧同轴固定连接从动齿轮37，从动齿轮37与主动齿轮39啮合传动。
通过角度电机38转动，带动主动齿轮39转动，主动齿轮39和从动齿轮37啮合传动，实现角度电机38的转动，而且齿轮配合转动能够有效控制角度电机38的转动角度，能够使得修磨头36的修磨面有效的与人体骨面接触，提高修磨效率。
如图4所示，为防止因程序编写错误造成修磨组件30的损坏，所述从动齿轮37和主动齿轮39均为不完全齿轮，所述主动齿轮39和从动齿轮37沿齿轮中线相对称；通过将主动齿轮39和从动齿轮37设置成不完全齿轮，对从动齿轮37的转动角度进行限制，实现修磨头36的限位。
如图1-3所示，为实现人体大腿的固定，进而实现对人体骨的刚性固定，所述固定组件20包括水平固定安装在所述支撑架12顶端的固定套21，固定套21内固定安装横截面为扇形的支撑套22，支撑套22两端铰接两个夹持板23，夹持板23顶部连续固定连接夹持片，两个夹持板23的夹持片相互间隙设置，夹持片外侧面固定安装铰接座26，所述固定组件20还包括端部与铰接座26顶部铰接的气动推杆27，气动推杆27穿过固定套21，气动推杆27连接气压装置。
气动推杆27连接外部气缸，外部气缸向气动推杆27输气时气动推杆的活塞杆伸出，活塞杆通过铰接座26推动夹持片，进而使得夹持板23转动，根据气缸输入的气压可以调节夹持板23夹持的松紧程度；为了使得两个夹持板23同步运动，可在固定组件20上方固定安装安装气体罐，通过风机箱气体罐内部输出气体，所有的气动推杆27通过气管与气体罐内部连通，进而使得气动推杆27内的气压相通，使得两个夹持板23同步运动。
如图1-3所示，为对气动推杆27的伸缩方向进行限位，所述固定套21侧壁固定连接多个连接套管24，所述气动推杆27的活塞杆穿过连接套管24；气动推杆27的活塞杆在连接套管24内滑动，使得气动推杆27有效的推动夹持板23转动。
如图1-3所示，为提高设备整体的观赏性同时设置预留铰接座26的位置，所述固定套21内底部固定设置扇形的固定台25，所述支撑套22底部固定连接在固定台25顶部，所述支撑套22与固定套21之间同轴；将支撑套22与固定套21之间设置同轴，在将夹持板23与支撑套22之间设置成一个整体后能够为铰接座26预留充足的位置，防止铰接座26与固定套21内壁摩擦，同时整体的支撑套22和夹持板23之间更具有观赏性。
如图4所示，为便于修磨头36对人体骨进行修磨，所述修磨头36成圆台状，所述修磨头36用于打磨的小底面均匀开槽；通过修磨头36的活动端面进行人体骨的修磨。
作为优选地实施例，为提高人体骨修磨时的稳定性，所述支撑台11的斜面中部设置用于容纳小腿的凹槽；可将凹槽内壁填充海绵或者充气囊，保证小腿舒适的同时将小腿有效固定。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种用于关节置换手术的人体骨智能修磨设备，其特征在于：包括底座，底座顶部固定安装支撑台和支撑架，支撑台上水平移动安装有具有四个自由度的用于人体骨修磨的修磨组件，支撑架顶部固定安装有用于刚性固定人体骨的固定组件，支撑台远离固定组件的侧面设置斜面，固定组件一端与支撑台顶端连接，所述固定组件包括水平固定安装在所述支撑架顶端的固定套，固定套内固定安装横截面为扇形的支撑套，支撑套两端铰接两个夹持板，夹持板顶部连续固定连接夹持片，两个夹持板的夹持片相互间隙设置，夹持片外侧面固定安装铰接座，所述固定组件还包括端部与铰接座顶部铰接的气动推杆，气动推杆穿过固定套，气动推杆连接气压装置，所述支撑台的斜面中部设置用于容纳小腿的凹槽，所述支撑台两侧水平固定安装有第一轨道组，第一轨道组包括固定安装在第一轨道组端部的直线电机、水平安装在第一轨道组内的丝杠和导向杆以及螺纹配合安装在丝杠上的移动块，两个第一轨道组的移动块分别固定连接所述修磨组件的两端，所述修磨组件包括竖直固定安装在第一轨道组移动块上的移动架，移动架顶部开槽并在开槽中水平固定安装第二轨道组，第二轨道组中移动块的移动方向与第一轨道组中移动块的移动方向垂直，第二轨道组移动块的底部固定连接伸缩气缸，伸缩气缸的活塞杆方向竖直向下且活塞杆的活动端固定连接连接杆，所述修磨组件还包括转动安装在连接杆底端的修磨电机，修磨电机的输出端固定连接修磨头，所述固定套侧壁固定连接多个连接套管，所述气动推杆的活塞杆穿过连接套管，所述固定套内底部固定设置扇形的固定台，所述支撑套底部固定连接在固定台顶部，所述支撑套与固定套之间同轴，所述修磨头成圆台状，所述修磨头用于打磨的小底面均匀开槽。
2.根据权利要求1所述的一种用于关节置换手术的人体骨智能修磨设备，其特征在于：所述连接杆上水平固定安装角度电机，角度电机输出轴上固定连接主动齿轮，所述修磨电机远离所述修磨头一端固定连接铰接环，铰接环铰接在诉讼连接杆的底端，铰接环一侧同轴固定连接从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮啮合传动。
3.根据权利要求2所述的一种用于关节置换手术的人体骨智能修磨设备，其特征在于：所述从动齿轮和主动齿轮均为不完全齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮沿齿轮中线相对称。
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