CN113143665A - 一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架。该种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架，包括底托、X轴方向移动机构、Z轴方向旋转机构、脚托机构和X轴方向旋转机构，X轴方向移动机构设置于底托上端并能够在底托上端沿X轴方向移动，Z轴方向旋转机构与X轴方向移动机构连接，X轴方向旋转机构与Z轴方向旋转机构连接，脚托机构与X轴方向旋转机构连接。本发明能够在X轴方向移动，沿X轴方向和Z轴方向旋转，实现多角度调节，代替医生通过拉钩对膝关节软组织以及韧带进行调整和保护，能够良好且稳定地解决膝关节显露的问题。

Description

一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架。

背景技术

目前，通过传统膝关置换术达到重建机械轴，实现理想的关节间隙平衡，恢复最大的活动范围，仍然需要复杂的术前规划和细致操作技术。

随着科学技术的发展，机器人辅助手术膝关节置换术已经初具规模了，未来将广泛应用于医院，服务于患者。机器人的优点是能够提高截骨的精准性，而且可以通过术前三维扫描，入录膝关节模型，提供最佳截骨方案，以及最佳的人工解剖力线。

但机器人的缺点也是显而易见的，在膝关节手术中，要不断的变换股骨髁、胫骨平台的显露，需要人力来摆弄患者的位置，机器人的程序不能跟随每次变换的位置进行调整，从而导致截骨存在偏差，而且在术中必须由医生手持拉钩对膝关节软组织以及韧带进行保护，一定程度上失去了机器人辅助技术的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架，克服机器人辅助膝关节置换手术中存在的不足，能够在X轴方向移动，沿X轴方向和Z轴方向旋转，实现多角度调节，代替医生通过拉钩对膝关节软组织以及韧带进行调整和保护，能够良好且稳定地解决膝关节显露的问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架，包括底托、X轴方向移动机构、Z轴方向旋转机构、脚托机构和X轴方向旋转机构，所述X轴方向移动机构设置于底托上端并能够在底托上端沿X轴方向移动，所述Z轴方向旋转机构与X轴方向移动机构连接，所述X轴方向旋转机构与Z轴方向旋转机构连接，所述脚托机构与X轴方向旋转机构连接；X轴方向移动机构能够带动Z轴方向旋转机构、脚托机构和X轴方向旋转机构在X轴方向进行移动；Z轴方向旋转机构能够带动脚托机构和X轴方向旋转机构沿以Z轴为轴线进行旋转；脚托机构用于托住患者的脚，并安装调整位置用的拉钩；X轴方向旋转机构能够带动脚托机构以X轴为轴线进行旋转；使用时，先将膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架安装到手术床上，安装方式是将底托通过螺栓或结绳法固定在手术床上，然后将患者的脚用无菌绑带包裹在脚托机构中，患者脚步和脚托机构之间需要垫一次性的乳胶无菌泡沫垫和粘性包装以利于保护患者免受压疮、擦伤和神经损失，固定完成后通过X轴方向移动机构、Z轴方向旋转机构和X轴方向旋转机构实现多角度的调节，调整至适合做手术的位置。

进一步的，所述底托包括托盘，所述托盘上开设有用于和手术床固定的固定孔，托盘上端面沿X轴方向对称设置有“7”形直角板，“7”形直角板的纵向板之间形成卡槽，X轴方向移动机构通过卡槽与托盘连接，X轴方向移动机构能够沿卡槽滑动，至少其中一块“7”形直角板的横向板上开设有连续的“V”形锁定槽。

进一步的，所述X轴方向移动机构包括滑块、把手和锁定块，所述滑块包括水平滑块和倒“U”形滑块，水平滑块的一端与倒“U”形滑块的一端连接，水平滑块的两侧设置有能够插入卡槽内的卡块，卡块受卡槽的限制，使得X轴方向移动机构在滑动过程中不会产生偏移，倒“U”形滑块的顶板上开设有开孔，把手的一端穿过开孔伸入倒“U”形滑块内，把手的下端面设置有异形孔，所述锁定块的前端呈“V”形，锁定块的上端设置有与异形孔相配合的异形导柱，锁定块通过异形导柱与把手的异形孔插接，下推把手时，锁定块摁入“V”形锁定槽，将X轴方向移动机构的位置锁定，上提把手时，锁定块脱离“V”形锁定槽，沿X轴方向推动把手即可实现X轴方向移动机构的位置调整。

进一步的，所述X轴方向移动机构还包括固定槽，固定槽上开设有莫氏锥度的锥孔，固定槽用于连接固定Z轴方向旋转机构。

进一步的，所述Z轴方向旋转机构包括第一连接架、第一棘轮结构、第一手柄和第一手柄帽，其中：

所述第一棘轮结构包括第一齿轮轴、第一固定轴、第一轴承、第一控制按钮、第一销轴、第一左锁簧、第一右锁簧、第一拨片、第一锁定弹簧和第一锁定钢珠，所述第一齿轮轴的下端固定于固定槽的锥孔内，第一齿轮轴外壁的中上部设置有棘轮，第一齿轮轴的上端插入第一固定轴的内腔中；所述第一固定轴包括上轴和下轴，上轴的横向切面为多边形，上轴的顶部设置有螺纹孔，下轴的下端面开设有第一插槽，第一齿轮轴的棘轮及棘轮以上的轴段均插入第一插槽中，第一齿轮轴的棘轮以上的轴段与下轴的第一插槽之间设置有第一轴承，下轴的下端面左右对称开设有第一拨片安装孔，第一拨片安装孔与第一插槽连通，第一拨片安装孔内安装有第一拨片，第一插槽的内腔对称开设有第一锁簧安装孔，第一锁簧安装孔的位置与第一拨片安装孔的位置相对应，第一左锁簧通过第一销轴安装在位于左侧的第一锁簧安装孔内，第一右锁簧通过另一第一销轴安装在位于右侧的第一锁簧安装孔内，第一左锁簧推动与其位置相对应的第一拨片抵触在棘轮上，第一右锁簧推动与其位置相对应的第一拨片抵触在棘轮上；所述第一控制按钮的上端面开设有第二插槽，第二插槽的底面上开设有第一齿轮轴穿孔和第一调节槽，第一调节槽为弧形槽，第一调节槽左右对称设置，下轴的下端插入第二插槽中，第一齿轮轴的下端穿过第一齿轮轴穿孔，第一拨片的下端插入与其位置相对应的第一调节槽内，位于左侧的第一拨片用于限制第一固定左转，位于右侧的第一拨片用于限制第一固定轴右转，左右两第一拨片均抵触在棘轮上时，第一固定轴不能够进行旋转，向左旋转第一调节槽带动位于左侧的第一拨片脱离棘轮，第一固定轴能够向左旋转，向右旋转第一调节槽带动位于右侧的第一拨片脱离棘轮，第一固定轴能够向右旋转；第一棘轮结构设置有三档，由第一控制按钮来控制，分别为左转、右转和锁定，锁定置于中间档位，向左转动第一控制按钮，同时把住第一手柄向左侧用力旋拧，即可让第一固定轴绕Z轴旋转，进而带动脚托机构绕Z轴旋转，待旋转至合适角度，旋拧第一控制按钮至中间锁定档位，第一固定轴和第一齿轮轴之间的相对位置被锁定，不能再进行旋转操作，若想向右旋转，第一控制按钮右旋，具体操作原理与左转相同；

所述下轴的下端面开设有第一弹簧安装孔，所述第一控制按钮的第二插槽的底面上开设有三个第一钢珠限位孔，第一锁定弹簧安装于第一弹簧安装孔内，第一锁定弹簧的下端设置有第一锁定钢珠，第一锁定钢珠抵触在其中一个第一钢珠限位孔中，第一钢珠限位孔的位置分别对应第一棘轮结构的左转、右转和锁定三档，第一棘轮结构处于锁定位置时，第一锁定钢珠抵触在位于中间的第一钢珠限位孔中；

所述第一手柄通过旋入上轴上端面的螺纹孔中的第一手柄帽固定在上轴上，所述第一连接架固定在上轴上。

进一步的，所述第一连接架包括呈“U”型的主体板和与主体板其中一个侧面连接的支板，支板上开设有连接孔，连接孔的形状与上轴和下轴连接处的外壁形状相配合，支板通过连接孔安装在第一固定轴上，随第一固定轴的旋转而旋转，主体板其中一个垂直的板体上开设有圆孔，另一个垂直的板体上开设有多边形孔，主板用于安装X轴方向旋转机构。

进一步的，所述脚托机构包括脚托架、拉钩托架、拉钩支架、锁紧旋钮和脚托支架，脚托架有碳纤维一体成型，所述脚托架的背面设置有拉钩托架，拉钩托架向脚托架的一侧伸出，拉钩托架的末端沿Z轴方向设置有插筒，插筒的一侧设置有螺纹孔，所述拉钩支架呈“C”型结构，拉钩支架的内缘和外缘均开设有倒锥形开口槽，用于固定拉钩的绑绳，拉钩支架上固定有沿Z轴方向设置的插杆，插杆上开设有插孔，插杆插入插筒中，锁紧旋钮从插筒的螺纹孔旋入插杆的插孔中，旋松锁紧旋钮，调整插杆在插筒中的位置后再旋紧锁紧旋钮，能够实现拉钩支架的高度调整；所述脚托支架包括短轴和短轴固定块，短轴固定块固定在脚托架的背面的下方，短轴安装在短轴固定块上，且短轴的两端伸出短轴固定块，短轴用于与述X轴方向旋转机构连接。

进一步的，所述X轴方向旋转机构包括第二连接架、第二棘轮结构、第二手柄和第二手柄帽，其中：

所述第二棘轮结构包括第二齿轮轴、第二固定轴、第二轴承、第二控制按钮、第二销轴、第二左锁簧、第二右锁簧和第二拨片，所述第二齿轮轴的中部设置有棘轮，第二齿轮轴位于棘轮两侧的轴段均为圆柱形轴段，圆柱形轴段的外侧均为多边形轴段，其中一个多边形轴段的外端面上设置有螺纹孔，另一个多边形轴段的外端面上连接有一截圆柱形插轴，第二齿轮轴的棘轮插入第二固定轴的内腔中，所述第二固定轴包括多边形固定轴和圆形固定轴，多边形固定轴上沿轴向开设有能够穿过第二齿轮轴的圆柱形轴段的第一穿孔，所述圆形固定轴上沿轴线开设有棘轮容置孔，第二齿轮轴的棘轮位于棘轮容置孔中，圆柱形插轴及其靠近的多边形轴段均从第一穿孔中穿出；所述棘轮容置孔的侧壁上对称开设有第二拨片安装孔，第二拨片安装孔与棘轮容置孔连通，第二拨片安装孔内安装有第二拨片，棘轮容置孔的内壁上对称开设有第二锁簧安装孔，第二锁簧安装孔的位置与第二拨片安装孔的位置相对应，第二左锁簧通过第二销轴安装在位于左侧的第二锁簧安装孔内，第二右锁簧通过另一第二销轴安装在位于右侧的第二锁簧安装孔内，第二左锁簧推动与其位置相对应的第二拨片抵触在棘轮上，第二右锁簧推动与其位置相对应的第二拨片抵触在棘轮上；所述第二控制按钮上开设有组装槽，组装槽的槽底开设有能够穿过第二齿轮轴的圆柱形轴段的第二穿孔，第二穿孔两侧的组装槽槽底上开设有第二调节槽，第二调节槽为弧形槽，第二调节槽对称设置，圆形固定轴插入组装槽中，第二齿轮轴的外端的多边形轴段从第二穿孔穿出第二拨片的外端插入与其位置相对应的第二调节槽内，位于左侧的第二拨片用于限制第二齿轮轴左转，位于右侧的第二拨片用于限制第二齿轮轴右转，左右两个第二拨片均抵触在第二齿轮轴上时第二齿轮轴与第二固定轴的位置锁定，不能进行旋转，向左旋转第二调节槽带动位于左侧的第二拨片脱离棘轮，第二齿轮轴能够向左旋转，向右旋转第二调节槽带动位于右侧的第二拨片脱离棘轮，第二齿轮轴能够向右旋转；

所述多边形固定轴固定在第二连接架上，所述第二连接架的厚度与第一连接架的主体板内腔厚度相配合，第二连接架安装在主体板内部，且第二连接架与主体架内腔底面之间存在间隙，第二连接架的上端设置有容置槽，脚托支架的短轴安装在容置槽内，第二连接架上开设有与多边形固定轴的形状相配合的第三穿孔，第二齿轮轴内侧的多边形固定轴穿过第三穿孔，圆柱形插轴插入主体架的圆孔中，多边形固定轴插入主体架的多边形孔中；第二固定轴旋转时，带动第二连接架旋转，进而带动脚托机构旋转；第二棘轮结构与第一棘轮结构的用法类似，不同之处在于第一棘轮结构以第一齿轮轴为固定点，转动第一固定轴来完成转动动作，第二棘轮机构以第二固定轴为固定点，转动第二齿轮轴来实现转动动作，第二棘轮结构也设置有3个档位，左转、右转和锁定，锁定置于中间档位，向左转动第二控制按钮，同时把住第二手柄向左侧用力旋拧，即可带动脚托机构左转，待旋转至合适角度，旋拧第二控制按钮至中间锁定档位，第二固定轴和第二齿轮轴的相对位置锁定，若向右转，同理操作即可

所述第二手柄通过第二手柄帽安装在第二齿轮轴的外侧。

进一步的，所述第二棘轮结构还包括第二锁定弹簧和第二锁定钢珠，所述圆形固定轴上开设有第二弹簧安装孔，所述第二控制按钮的棘轮容置槽的底面上开设有三个第二钢珠限位孔，第二锁定弹簧安装于第二弹簧安装孔内，第二锁定弹簧的末端设置有第二锁定钢珠，第二锁定钢柱钢珠抵触在其中一个第二钢珠限位孔中，第二钢珠限位孔的位置分别对应第二棘轮结构的左转、右转和锁定三档，第二棘轮结构处于锁定位置时，第二锁定钢珠抵触在位于中间的第二钢珠限位孔中。

进一步的，所述第一控制按钮与下轴卡接，且卡接端设置有第一弹簧卡环，增强第一控制按钮与第一固定轴的安装稳定性，所述第二控制按钮与圆形固定轴之间卡接，且卡接端设置有第二弹簧卡环，增强第二控制按钮与第二固定轴的安装稳定性。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架具有以下优点：Z轴方向旋转机构能够带动脚托机构和X轴方向旋转机构沿以Z轴为轴线进行旋转；脚托机构用于托住患者的脚，并安装调整位置用的拉钩；X轴方向旋转机构能够带动脚托机构以X轴为轴线进行旋转；使用时，先将膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架安装到手术床上，安装方式是将底托通过螺栓或结绳法固定在手术床上，然后将患者的脚用无菌绑带包裹在脚托机构中，患者脚步和脚托机构之间需要垫一次性的乳胶无菌泡沫垫和粘性包装以利于保护患者免受压疮、擦伤和神经损失，固定完成后通过X轴方向移动机构、Z轴方向旋转机构和X轴方向旋转机构实现多角度的调节，调整至适合做手术的位置，代替医生通过拉钩对膝关节软组织以及韧带进行调整和保护，能够良好且稳定地解决膝关节显露的问题。

附图说明

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明另一角度的总体结构示意图；

图3为本发明底托的结构示意图；

图4为本发明X轴方向移动机构安装在底托上的结构示意图；

图5为本发明X轴方向移动机构拆下卡块状态下的结构示意图；

图6为本发明Z轴方向旋转机构的结构示意图；

图7为本发明Z轴方向旋转机构局部爆炸结构示意图；

图8为本发明Z轴方向旋转机构另一角度的局部爆炸结构示意图；

图9为本发明第一控制按钮、第一固定轴和第一齿轮轴的结构示意图；

图10为本发明图9的另一角度结构示意图；

图11为本发明第一固定轴和第一齿轮轴的拆分后的结构示意图；

图12为本发明第一齿轮轴的结构示意图；

图13为本发明脚托机构的结构示意图；

图14为本发明X轴方向旋转机构的总体结构示意图；

图15为本发明X轴方向旋转机构的局部爆炸结构示意图；

图16为本发明图15的另一角度结构示意图；

图17为本发明第二齿轮轴的结构示意图；

图18为本发明第二固定轴的结构示意图；

图19为本发明X轴方向旋转机构的剖视图；

图20为本发明图19的A-A剖视图；

图21为本发明去掉脚托机构后的总体结构示意图；

其中，1底托、101托盘、102固定孔、103“7”形直角板、104卡槽、105“V”形锁定槽、2X轴方向移动机构、201水平滑块、202把手、203锁定块、204“U”形滑块、205卡块、206异形孔、207异形导柱、208固定槽、209锥孔、3Z轴方向旋转机构、301第一连接架、3011主体板、3012支板、3013连接孔、3014圆孔、3015多边形孔、302第一手柄、303第一手柄帽、304第一齿轮轴、305第一固定轴、3051上轴、3052下轴、3053第一插槽、3054第一拨片安装孔、3055第一锁簧安装孔、3056第一弹簧安装孔、306第一轴承、307第一控制按钮、3071第二插槽、3072第一齿轮轴穿孔、3073第一调节槽、3074第一钢珠限位孔、308第一销轴、309第一左锁簧、310第一右锁簧、311第一拨片、312第一锁定弹簧、313第一锁定钢珠、314第一弹簧卡环、4脚托机构、401脚托架、402拉钩托架、403拉钩支架、404锁紧旋钮、405脚托支架、406插筒、407倒锥形开口槽、408插杆、409插孔、4011短轴固定块、4010短轴、5X轴方向旋转机构、501第二连接架、5011容置槽、5012第三穿孔、502第二手柄、503第二手柄帽、504第二齿轮轴、5041圆柱形轴段、5042多边形轴段、5043圆柱形插轴、505第二固定轴、5051多边形固定轴、5052圆形固定轴、5053第一穿孔、5054棘轮容置孔、5055第二拨片安装孔、5056第二锁簧安装孔、5057第二弹簧安装孔、506第二轴承、507第二控制按钮、5071组装槽、5072第二穿孔、5073第二调节槽、5074第二钢珠限位孔、508第二销轴、509第二左锁簧、510第二右锁簧、511第二拨片、512第二锁定弹簧、513第二锁定钢珠、514第二弹簧卡环。

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。

如图1-21所示实施例中，一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架，如图1和图2所示，包括底托1、X轴方向移动机构2、Z轴方向旋转机构3、脚托机构4和X轴方向旋转机构5，所述X轴方向移动机构2设置于底托1上端并能够在底托1上端沿X轴方向移动，所述Z轴方向旋转机构3与X轴方向移动机构2连接，所述X轴方向旋转机构5与Z轴方向旋转机构3连接，所述脚托机构4与X轴方向旋转机构5连接；X轴方向移动机构2能够带动Z轴方向旋转机构3、脚托机构4和X轴方向旋转机构5在X轴方向进行移动；Z轴方向旋转机构3能够带动脚托机构4和X轴方向旋转机构5沿以Z轴为轴线进行旋转；脚托机构4用于托住患者的脚，并安装调整位置用的拉钩；X轴方向旋转机构5能够带动脚托机构4以X轴为轴线进行旋转；使用时，先将膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架安装到手术床上，安装方式是将底托1通过螺栓或结绳法固定在手术床上，然后将患者的脚用无菌绑带包裹在脚托机构4中，患者脚步和脚托机构4之间需要垫一次性的乳胶无菌泡沫垫和粘性包装以利于保护患者免受压疮、擦伤和神经损失，固定完成后通过X轴方向移动机构2、Z轴方向旋转机构3和X轴方向旋转机构5实现多角度的调节，调整至适合做手术的位置。

本实施例中，如图3所示，所述底托1包括托盘101，所述托盘101上开设有用于和手术床固定的固定孔102，托盘101上端面沿X轴方向对称设置有“7”形直角板103，“7”形直角板103的纵向板之间形成卡槽104，X轴方向移动机构2通过卡槽104与托盘101连接，X轴方向移动机构2能够沿卡槽104滑动，至少其中一块“7”形直角板103的横向板上开设有连续的“V”形锁定槽105。

本实施例中，如图4和图5所示，所述X轴方向移动机构2包括滑块、把手202和锁定块203，所述滑块201包括水平滑块201和倒“U”形滑块204，水平滑块201的一端与倒“U”形滑块204的一端连接，水平滑块201的两侧设置有能够插入卡槽104内的卡块205，卡块205受卡槽104的限制，使得X轴方向移动机构2在滑动过程中不会产生偏移，倒“U”形滑块204的顶板上开设有开孔，把手202的一端穿过开孔伸入倒“U”形滑块204内，把手202的下端面设置有异形孔206，所述锁定块203的前端呈“V”形，锁定块203的上端设置有与异形孔206相配合的，锁定块203通过异形导柱207与把手202的异形孔206插接，下推把手202时，锁定块203摁入“V”形锁定槽105，将X轴方向移动机构2的位置锁定，上提把手202时，锁定块203脱离“V”形锁定槽105，沿X轴方向推动把手202即可实现X轴方向移动机构2的位置调整。

本实施例中，如图6-12所示，所述X轴方向移动机构2还包括固定槽208，固定槽208上开设有莫氏锥度的锥孔209，固定槽208用于连接固定Z轴方向旋转机构3。

本实施例中，所述Z轴方向旋转机构3包括第一连接架301、第一棘轮结构、第一手柄302和第一手柄帽303，其中：

所述第一棘轮结构包括第一齿轮轴304、第一固定轴305、第一轴承306、第一控制按钮307、第一销轴308、第一左锁簧309、第一右锁簧310、第一拨片311、第一锁定弹簧312和第一锁定钢珠313，所述第一齿轮轴304的下端固定于固定槽208的锥孔209内，第一齿轮轴304外壁的中上部设置有棘轮，第一齿轮轴304的上端插入第一固定轴305的内腔中；所述第一固定轴305包括上轴3051和下轴3052，上轴3051的横向切面为多边形，上轴3051的顶部设置有螺纹孔，下轴3052的下端面开设有第一插槽3053，第一齿轮轴304的棘轮及棘轮以上的轴段均插入第一插槽3053中，第一齿轮轴304的棘轮以上的轴段与下轴3052的第一插槽3053之间设置有第一轴承306，下轴3052的下端面左右对称开设有第一拨片安装孔3054，第一拨片安装孔3054与第一插槽3053连通，第一拨片安装孔3054内安装有第一拨片311，第一插槽3053的内腔对称开设有第一锁簧安装孔3055，第一锁簧安装孔3055的位置与第一拨片安装孔3054的位置相对应，第一左锁簧309通过第一销轴308安装在位于左侧的第一锁簧安装孔3055内，第一右锁簧310通过另一第一销轴308安装在位于右侧的第一锁簧安装孔3055内，第一左锁簧309推动与其位置相对应的第一拨片311抵触在棘轮上，第一右锁簧310推动与其位置相对应的第一拨片311抵触在棘轮上；所述第一控制按钮307的上端面开设有第二插槽3071，第二插槽3071的底面上开设有第一齿轮轴穿孔3072和第一调节槽3073，第一调节槽3073为弧形槽，第一调节槽3073左右对称设置，下轴3052的下端插入第二插槽3071中，第一齿轮轴304的下端穿过第一齿轮轴穿孔3072，第一拨片311的下端插入与其位置相对应的第一调节槽3073内，位于左侧的第一拨片311用于限制第一固定左转，位于右侧的第一拨片311用于限制第一固定轴305右转，左右两第一拨片311均抵触在棘轮上时，第一固定轴305不能够进行旋转，向左旋转第一调节槽3073带动位于左侧的第一拨片311脱离棘轮，第一固定轴305能够向左旋转，向右旋转第一调节槽3073带动位于右侧的第一拨片311脱离棘轮，第一固定轴305能够向右旋转；第一棘轮结构设置有三档，由第一控制按钮307来控制，分别为左转、右转和锁定，锁定置于中间档位，向左转动第一控制按钮307，同时把住第一手柄302向左侧用力旋拧，即可让第一固定轴305绕Z轴旋转，进而带动脚托机构4绕Z轴旋转，待旋转至合适角度，旋拧第一控制按钮307至中间锁定档位，第一固定轴305和第一齿轮轴304之间的相对位置被锁定，不能再进行旋转操作，若想向右旋转，第一控制按钮307右旋，具体操作原理与左转相同；

所述下轴3052的下端面开设有第一弹簧安装孔3056，所述第一控制按钮307的第二插槽3071的底面上开设有三个第一钢珠限位孔3074，第一锁定弹簧312安装于第一弹簧安装孔3056内，第一锁定弹簧312的下端设置有第一锁定钢珠313，第一锁定钢珠313抵触在其中一个第一钢珠限位孔3074中，第一钢珠限位孔3074的位置分别对应第一棘轮结构的左转、右转和锁定三档，第一棘轮结构处于锁定位置时，第一锁定钢珠313抵触在位于中间的第一钢珠限位孔3074中；

所述第一手柄302通过旋入上轴3051上端面的螺纹孔中的第一手柄帽303固定在上轴3051上，所述第一连接架301固定在上轴3051上。

本实施例中，所述第一连接架301包括呈“U”型的主体板3011和与主体板3011其中一个侧面连接的支板3012，支板3012上开设有连接孔3013，连接孔3013的形状与上轴3051和下轴3052连接处的外壁形状相配合，支板3012通过连接孔3013安装在第一固定轴305上，随第一固定轴305的旋转而旋转，主体板3011其中一个垂直的板体上开设有圆孔3014，另一个垂直的板体上开设有多边形孔3015，主板用于安装X轴方向旋转机构5。

本实施例中，如图13所示，所述脚托机构4包括脚托架401、拉钩托架402、拉钩支架403、锁紧旋钮404和脚托支架405，脚托架401有碳纤维一体成型，所述脚托架401的背面设置有拉钩托架402，拉钩托架402向脚托架401的一侧伸出，拉钩托架402的末端沿Z轴方向设置有插筒406，插筒406的一侧设置有螺纹孔，所述拉钩支架403呈“C”型结构，拉钩支架403的内缘和外缘均开设有倒锥形开口槽407，用于固定拉钩的绑绳，拉钩支架403上固定有沿Z轴方向设置的插杆408，插杆408上开设有插孔409，插杆408插入插筒406中，锁紧旋钮404从插筒406的螺纹孔旋入插杆408的插孔409中，旋松锁紧旋钮404，调整插杆408在插筒406中的位置后再旋紧锁紧旋钮404，能够实现拉钩支架403的高度调整；所述脚托支架405包括短轴4010和短轴固定块4011，短轴固定块4011固定在脚托架401的背面的下方，短轴4010安装在短轴固定块4011上，且短轴4010的两端伸出短轴固定块4011，短轴4010用于与述X轴方向旋转机构5连接。

本实施例中，如图14-20所示，所述X轴方向旋转机构5包括第二连接架501、第二棘轮结构、第二手柄502和第二手柄帽503，其中：

所述第二棘轮结构包括第二齿轮轴504、第二固定轴505、第二轴承506、第二控制按钮507、第二销轴508、第二左锁簧509、第二右锁簧510和第二拨片511，所述第二齿轮轴504的中部设置有棘轮，第二齿轮轴504位于棘轮两侧的轴段均为圆柱形轴段5041，圆柱形轴段5041的外侧均为多边形轴段5042，其中一个多边形轴段5042的外端面上设置有螺纹孔，另一个多边形轴段5042的外端面上连接有一截圆柱形插轴5043，第二齿轮轴504的棘轮插入第二固定轴505的内腔中，所述第二固定轴505包括多边形固定轴5051和圆形固定轴5052，多边形固定轴5051上沿轴向开设有能够穿过第二齿轮轴504的圆柱形轴段5041的第一穿孔5053，所述圆形固定轴5052上沿轴线开设有棘轮容置孔5054，第二齿轮轴504的棘轮位于棘轮容置孔5054中，圆柱形插轴5043及其靠近的多边形轴段5042均从第一穿孔5053中穿出；所述棘轮容置孔5054的侧壁上对称开设有第二拨片安装孔5055，第二拨片安装孔5055与棘轮容置孔5054连通，第二拨片安装孔5055内安装有第二拨片511，棘轮容置孔5054的内壁上对称开设有第二锁簧安装孔5056，第二锁簧安装孔5056的位置与第二拨片安装孔5055的位置相对应，第二左锁簧509通过第二销轴508安装在位于左侧的第二锁簧安装孔5056内，第二右锁簧510通过另一第二销轴508安装在位于右侧的第二锁簧安装孔5056内，第二左锁簧509推动与其位置相对应的第二拨片511抵触在棘轮上，第二右锁簧510推动与其位置相对应的第二拨片511抵触在棘轮上；所述第二控制按钮507上开设有组装槽5071，组装槽5071的槽底开设有能够穿过第二齿轮轴504的圆柱形轴段5041的第二穿孔5072，第二穿孔5072两侧的组装槽5071槽底上开设有第二调节槽5073，第二调节槽5073为弧形槽，第二调节槽5073对称设置，圆形固定轴5052插入组装槽5071中，第二齿轮轴504的外端的多边形轴段5042从第二穿孔5072穿出第二拨片511的外端插入与其位置相对应的第二调节槽5073内，位于左侧的第二拨片511用于限制第二齿轮轴504左转，位于右侧的第二拨片511用于限制第二齿轮轴504右转，左右两个第二拨片511均抵触在第二齿轮轴504上时第二齿轮轴504与第二固定轴的位置锁定，不能进行旋转，向左旋转第二调节槽5073带动位于左侧的第二拨片511脱离棘轮，第二齿轮轴504能够向左旋转，向右旋转第二调节槽5073带动位于右侧的第二拨片511脱离棘轮，第二齿轮轴504能够向右旋转；

所述多边形固定轴5051固定在第二连接架501上，所述第二连接架501的厚度与第一连接架301的主体板3011内腔厚度相配合，第二连接架501安装在主体板3011内部，且第二连接架501与主体架内腔底面之间存在间隙，第二连接架501的上端设置有容置槽5011，脚托支架405的短轴4010安装在容置槽5011内，第二连接架501上开设有与多边形固定轴5051的形状相配合的第三穿孔5012，第二齿轮轴504内侧的多边形固定轴5051穿过第三穿孔5012，圆柱形插轴5043插入主体架的圆孔3014中，多边形固定轴5051插入主体架的多边形孔3015中；第二固定轴旋转时，带动第二连接架501旋转，进而带动脚托机构4旋转；第二棘轮结构与第一棘轮结构的用法类似，不同之处在于第一棘轮结构以第一齿轮轴304为固定点，转动第一固定轴305来完成转动动作，第二棘轮机构以第二固定轴505为固定点，转动第二齿轮轴504来实现转动动作，第二棘轮结构也设置有3个档位，左转、右转和锁定，锁定置于中间档位，向左转动第二控制按钮507，同时把住第二手柄502向左侧用力旋拧，即可带动脚托机构4左转，待旋转至合适角度，旋拧第二控制按钮507至中间锁定档位，第二固定轴505和第二齿轮轴504的相对位置锁定，若向右转，同理操作即可

所述第二手柄502通过第二手柄帽503安装在第二齿轮轴504的外侧。

本实施例中，所述第二棘轮结构还包括第二锁定弹簧512和第二锁定钢珠513，所述圆形固定轴5052上开设有第二弹簧安装孔5057，所述第二控制按钮507的棘轮容置孔5054的底面上开设有三个第二钢珠限位孔5074，第二锁定弹簧512安装于第二弹簧安装孔5057内，第二锁定弹簧512的末端设置有第二锁定钢珠513，第二锁定钢柱钢珠抵触在其中一个第二钢珠限位孔5058中，第二钢珠限位孔5058的位置分别对应第二棘轮结构的左转、右转和锁定三档，第二棘轮结构处于锁定位置时，第二锁定钢珠513抵触在位于中间的第二钢珠限位孔5058中。

本实施例中，所述第一控制按钮307与下轴3052卡接，且卡接端设置有第一弹簧卡环314，增强第一控制按钮307与第一固定轴305的安装稳定性，所述第二控制按钮507与圆形固定轴5052之间卡接，且卡接端设置有第二弹簧卡环514，增强第二控制按钮507与第二固定轴505的安装稳定性。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架，其特征在于：包括底托、X轴方向移动机构、Z轴方向旋转机构、脚托机构和X轴方向旋转机构，所述X轴方向移动机构设置于底托上端并能够在底托上端沿X轴方向移动，所述Z轴方向旋转机构与X轴方向移动机构连接，所述X轴方向旋转机构与Z轴方向旋转机构连接，所述脚托机构与X轴方向旋转机构连接。

2.根据权利要求1所述的一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架，其特征在于：所述底托包括托盘，所述托盘上开设有固定孔，托盘上端面沿X轴方向对称设置有“7”形直角板，“7”形直角板的纵向板之间形成卡槽，至少其中一块“7”形直角板的横向板上开设有连续的“V”形锁定槽。

3.根据权利要求1或2所述的一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架，其特征在于：所述X轴方向移动构包括滑块、把手和锁定块，所述滑块包括水平滑块和倒“U”形滑块，水平滑块的一端与倒“U”形滑块的一端连接，水平滑块上设置有能够插入卡槽内的卡块，倒“U”形滑块的顶板上开设有开孔，把手的一端穿过开孔伸入倒“U”形滑块内，把手的下端面设置有异形孔，所述锁定块的前端呈“V”形，锁定块的上端设置有与异形孔相配合的异形导柱。

4.根据权利要求3所述的一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架，其特征在于：所述X轴方向移动构还包括固定槽，固定槽上开设有莫氏锥度的锥孔。

5.根据权利要求4所述的一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架，其特征在于：所述Z轴方向旋转机构包括第一连接架、第一棘轮结构、第一手柄和第一手柄帽，其中：

所述第一棘轮结构包括第一齿轮轴、第一固定轴、第一轴承、第一控制按钮、第一销轴、第一左锁簧、第一右锁簧、第一拨片、第一锁定弹簧和第一锁定钢珠，所述第一齿轮轴的下端固定于固定槽的锥孔内，第一齿轮轴外壁的中上部设置有棘轮，第一齿轮轴的上端插入第一固定轴的内腔中；所述第一固定轴包括上轴和下轴，上轴的横向切面为多边形，上轴的顶部设置有螺纹孔，下轴的下端面开设有第一插槽，第一齿轮轴的棘轮及棘轮以上的轴段均插入第一插槽中，第一齿轮轴的棘轮以上的轴段与下轴的第一插槽之间设置有第一轴承，下轴的下端面左右对称开设有第一拨片安装孔，第一拨片安装孔与第一插槽连通，第一拨片安装孔内安装有第一拨片，第一插槽的内腔对称开设有第一锁簧安装孔，第一锁簧安装孔的位置与第一拨片安装孔的位置相对应，第一左锁簧通过第一销轴安装在位于左侧的第一锁簧安装孔内，第一右锁簧通过另一第一销轴安装在位于右侧的第一锁簧安装孔内，第一左锁簧推动与其位置相对应的第一拨片抵触在棘轮上，第一右锁簧推动与其位置相对应的第一拨片抵触在棘轮上；所述第一控制按钮的上端面开设有第二插槽，第二插槽的底面上开设有第一齿轮轴穿孔和第一调节槽，第一调节槽为弧形槽，第一调节槽左右对称设置，下轴的下端插入第二插槽中，第一齿轮轴的下端穿过第一齿轮轴穿孔，第一拨片的下端插入与其位置相对应的第一调节槽内，向左旋转第一调节槽带动位于左侧的第一拨片脱离棘轮，向右旋转第一调节槽带动位于右侧的第一拨片脱离棘轮；

所述下轴的下端面开设有弹簧安装孔，所述第一控制按钮的第二插槽的底面上开设有三个钢珠限位孔，第一锁定弹簧安装于弹簧安装孔内，第一锁定弹簧的下端设置有第一锁定钢珠，第一锁定钢珠抵触在其中一个钢珠限位孔中；

所述第一手柄通过旋入上轴上端面的螺纹孔中的第一手柄帽固定在上轴上，所述第一连接架固定在上轴上。

6.根据权利要求5所述的一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架，其特征在于：所述第一连接架包括呈“U”型的主体板和与主体板其中一个侧面连接的支板，支板上开设有连接孔，连接孔的形状与上轴和下轴连接处的外壁形状相配合，主体板其中一个垂直的板体上开设有圆孔，另一个垂直的板体上开设有多边形孔。

7.根据权利要求6所述的一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架，其特征在于：所述脚托机构包括脚托架、拉钩托架、拉钩支架、锁紧旋钮和脚托支架，所述脚托架的背面设置有拉钩托架，拉钩托架向脚托架的一侧伸出，拉钩托架的末端沿Z轴方向设置有插筒，插筒的一侧设置有螺纹孔，所述拉钩支架呈“C”型结构，拉钩支架的内缘和外缘均开设有倒锥形开口槽，拉钩支架上固定有沿Z轴方向设置的插杆，插杆上开设有插孔，插杆插入插筒中，锁紧旋钮从插筒的螺纹孔旋入插杆的插孔中；所述脚托支架包括短轴和短轴固定块，短轴固定块固定在脚托架的背面的下方，短轴安装在短轴固定块上，且短轴的两端伸出短轴固定块。

8.根据权利要求7所述的一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架，其特征在于：所述X轴方向旋转机构包括第二连接架、第二棘轮结构、第二手柄和第二手柄帽，其中：

所述第二棘轮结构包括第二齿轮轴、第二固定轴、第二轴承、第二控制按钮、第二销轴、第二左锁簧、第二右锁簧、第二拨片、第二锁定弹簧和第二锁定钢珠，所述第二齿轮轴的中部设置有棘轮，第二齿轮轴位于棘轮两侧的轴段均为圆柱形轴段，圆柱形轴段的外侧均为多边形轴段，其中一个多边形轴段的外端面上设置有螺纹孔，另一个多边形轴段的外端面上连接有一截圆柱形插轴，第二齿轮轴的棘轮插入第二固定轴的内腔中，所述第二固定轴包括多边形固定轴和圆形固定轴，多边形固定轴上沿轴向开设有能够穿过第二齿轮轴的圆柱形轴段的第一穿孔，所述圆形固定轴上沿轴线开设有棘轮容置孔，第二齿轮轴的棘轮位于棘轮容置孔中，圆柱形插轴及其靠近的多边形轴段均从第一穿孔中穿出；所述棘轮容置孔的侧壁上对称开设有第二拨片安装孔，第二拨片安装孔与棘轮容置孔连通，第二拨片安装孔内安装有第二拨片，棘轮容置孔的内壁上对称开设有第二锁簧安装孔，第二锁簧安装孔的位置与第二拨片安装孔的位置相对应，第二左锁簧通过第二销轴安装在位于左侧的第二锁簧安装孔内，第二右锁簧通过另一第二销轴安装在位于右侧的第二锁簧安装孔内，第二左锁簧推动与其位置相对应的第二拨片抵触在棘轮上，第二右锁簧推动与其位置相对应的第二拨片抵触在棘轮上；所述第二控制按钮上开设有组装槽，组装槽的槽底开设有能够穿过第二齿轮轴的圆柱形轴段的第二穿孔，第二穿孔两侧的组装槽槽底上开设有第二调节槽，第二调节槽为弧形槽，第二调节槽对称设置，圆形固定轴插入组装槽中，第二齿轮轴的外端的多边形轴段从第二穿孔穿出第二拨片的外端插入与其位置相对应的第二调节槽内，向左旋转第二调节槽带动位于左侧的第二拨片脱离棘轮，向右旋转第二调节槽带动位于右侧的第二拨片脱离棘轮；

所述多边形固定轴固定在第二连接架上，所述第二连接架的厚度与第一连接架的主体板内腔厚度相配合，第二连接架安装在主体板内部，且第二连接架与主体架内腔底面之间存在间隙，第二连接架的上端设置有容置槽，脚托支架的短轴安装在容置槽内，第二连接架上开设有与多边形固定轴的形状相配合的第三穿孔，第二齿轮轴内侧的多边形固定轴穿过第三穿孔，圆柱形插轴插入主体架的圆孔中，多边形固定轴插入主体架的多边形孔中；

所述第二手柄通过第二手柄帽安装在第二齿轮轴的外侧。

9.根据权利要求8所述的一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架，其特征在于：所述第二棘轮结构还包括第二锁定弹簧和第二锁定钢珠，所述圆形固定轴上开设有第二弹簧安装孔，所述第二控制按钮的棘轮容置槽的底面上开设有三个第二钢珠限位孔，第二锁定弹簧安装于第二弹簧安装孔内，第二锁定弹簧的末端设置有第二锁定钢珠，第二锁定钢柱钢珠抵触在其中一个第二钢珠限位孔中。

10.根据权利要求9所述的一种膝关节置换术中的多自由度膝关节固定支架，其特征在于：所述第一控制按钮与下轴卡接，且卡接端设置有第一弹簧卡环，所述第二控制按钮与圆形固定轴之间卡接，且卡接端设置有第二弹簧卡环。

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