CN114028054B - 一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置 - Google Patents

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Abstract

一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置，包括连接在支架主体结构上的内侧膝关节连接结构和外侧膝关节矫形结构；支架主体结构由能够拆装的大、小腿支架部分组成；内侧膝关节连接结构将内侧膝关节外板，变形连杆，大、小腿部位连接杆，变形连杆和内侧膝关节内板依次固定；外侧膝关节矫形结构由螺旋推杆导杆将外侧膝关节内外板，左侧的弧形连杆，大腿部位连接杆，小腿部位连接杆右侧的弧形连杆、右侧的外侧膝关节内外板依次固定，矫形顶板通过固定螺栓固定在右侧的外侧膝关节内外板外侧上；矫形顶板相对于矫形支具可以向内向外移动，起到为膝关节施加外翻力矩的作用，从而合理分配膝关节内部内侧外侧间室受力比，达到膝关节矫形的效果。

Description

一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置
技术领域
本发明涉及医疗辅助器械技术领域，特别涉及一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置。
背景技术
老年人随着年龄的增长，身体机能逐渐下降，开始出现行走缓慢、稳定性不足的问题，这都使得行走能力不足的老年患者接受有效的医疗器械辅助行走与此类辅助医疗设备技术不足的矛盾更加突出。
膝关节是人体最大且构造最复杂的关节，损伤概率较大。膝关节由股骨下端的内外髁、胫骨上端的内外髁以及髌骨构成。膝关节骨性关节炎多见于中老年人，是引起老年人腿部不适、行走困难的主要原因。另外，体重过重、不正确的走路姿势、长时间下蹲、膝关节的受凉受寒也是导致膝关节炎的原因。因体重过重膝关节长期负载、畸形的步态或者腿型，都会改变膝关节内部应力载荷的分布。长时间的膝关节内部载荷分布不合理，会造成附着在胫骨近段和股骨远端的关节软骨承受过大的应力，关节软骨会逐渐发生病理性变化，从而导致膝关节发生病变，不治疗及时，最终导致患者行走能力的退化和丧失的严重后果。在膝骨关节炎治疗方案中，早期佩戴膝关节辅助医疗器械是一种可以有效缓解膝关节疼痛的物理治疗手段。
目前的膝关节矫形器一方面调整膝关节关节力线时操作繁琐，无法准确判断调整的力度，另一方面没有关注到矫形器与膝关节的人机耦合，矫形器会给人体下肢带来不必要的附加力，引起患者穿戴行走时的不适感。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供了一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置，可以调整病态关节力线，改变膝关节内部内外侧压力分布，从而减少膝关节运动过程中胫骨与股骨表面软骨的磨损，降低膝关节病变的发生，起到保护人体下肢膝关节的作用。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置，包括支架主体结构1，连接在支架主体结构1上的内侧膝关节连接结构2和外侧膝关节矫形结构3；
所述的支架主体结构1由能够拆装的大腿支架部分1-1和小腿支架部分1-2组成，两者根据人体大小腿的形状贴合设计，本体上均预留有通孔用于绑带或螺钉的连接固定；
所述的内侧膝关节连接结构2通过六角螺栓2-1，2-2将内侧膝关节外板2-3，变形连杆2-4，大、小腿部位连接杆2-5、2-6，变形连杆2-7和内侧膝关节内板2-8依次固定；
所述的外侧膝关节矫形结构3由螺旋推杆导杆3-1穿过外侧膝关节内外板3-2的通孔，与锁紧螺母3-7连接，将外侧膝关节内外板3-2，左侧的弧形连杆3-3，大腿部位连接杆3-4，小腿部位连接杆3-5右侧的弧形连杆3-3、右侧的外侧膝关节内外板3-2依次固定，矫形顶板3-8通过固定螺栓3-9固定在右侧的外侧膝关节内外板3-2外侧上。
所述的大腿部位连接杆2-5和小腿部位连接杆2-6对称分布，分别连接大、小腿支架部分1-1、1-2，大腿部位连接杆2-5和小腿部位连接杆2-6表面加工有凸柱2-6-1分别连接A变形连杆2-4和B变形连杆2-7，A变形连杆2-4和B变形连杆2-7呈中心对称分布在大腿部位连接杆2-5和小腿部位连接杆2-6两侧。
所述的内侧膝关节外板2-3和内侧膝关节内板2-8表面开有槽孔2-3-1和通孔2-3-2，槽孔2-3-1作为大腿部位连接杆2-5表面凸柱和小腿部位连接杆2-6表面凸柱的运动槽孔；通孔2-3-2作为六角螺栓2-1，2-2与锁紧细牙螺母2-9，2-10的连接孔，六角螺栓2-1，2-2穿过内侧膝关节外板2-3的通孔2-3-2和内侧膝关节内外板2-8的通孔2-8-2，与锁紧细牙螺母2-9，2-10连接。
所述变形连杆2-4，2-7的尺寸根据人体膝关节内部前交叉韧带和后交叉韧带的实际尺寸设计。
所述螺旋推杆导杆3-1导杆顶端外表面带有螺纹，与锁紧螺母3-7进行螺纹连接，螺旋推杆导杆3-1的导杆底端外表面加工有楔形阶梯块，楔形阶梯块呈环形阵列分布，螺旋推杆导杆3-1导杆内部开有通孔和螺纹孔，通孔与螺纹孔之间加工有阶梯轴，通孔与螺旋推杆3-6的光轴形成间隙配合，螺纹孔与螺旋推杆3-6外表面加工的螺纹形成螺纹配合，螺旋推杆3-6底部表面加工有内六角孔和螺纹孔，螺纹孔与固定螺栓3-9进行螺纹连接，螺旋推杆3-6顶端与固定螺栓3-9之间固定有矫形顶板3-8，矫形顶板3-8表面加工有两个小尺寸通孔与固定螺栓3-9形成过渡配合。
所述的弧形连杆3-3呈中心对称分布在大腿部位连接杆3-4和小腿部位连接杆3-5两侧；外侧膝关节内外板3-2对称分布在弧形连杆3-3两侧；外侧膝关节内外板3-2表面开有槽孔和通孔，槽孔作为大腿部位连接杆3-4和小腿部位连接杆3-5表面凸柱的运动槽孔；通孔作为螺旋推杆导杆3-1和锁紧螺母3-7的连接孔。
所述的弧形连杆3-3的尺寸根据人体膝关节内部前交叉韧带和后交叉韧带的实际尺寸设计。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置，穿戴于大腿和小腿之间，不限制人体下肢髋关节和踝关节的运动自由度，内外侧膝关节结构中特定尺寸的连杆能有效模拟膝关节的屈曲伸展运动，通过减小膝盖内侧间室受力，有效地减少膝关节软骨表面接触力，缓解膝骨关节炎患者疼痛，锻炼膝关节部位的相关肌肉，增强膝关节的功能。
2、本发明提供的一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置，通过调整螺丝和顶板向膝关节施加外翻力矩，改变膝关节内外间室受力分布，起到调整人体下肢力线的作用。
3、本发明提供的一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置，通过人体膝关节内部前交叉韧带和后交叉韧带的实际尺寸和膝关节内外髁的活动位置确定连杆尺寸，最大限度地模拟膝关节的真实运动，减少患者穿戴时的不适感，易于规模化推广、使用。
附图说明
图1为本发明人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置的三维图。
图2为支架主体结构的三维图。
图3为内侧膝关节连接结构的三维图。
图4为外侧膝关节矫形结构的三维图。
附图标记：
1.支架主体结构1：大腿支架部分1-1，小腿支架部分1-2
2.内侧膝关节连接结构2：六角螺栓2-1，六角螺栓2-2，内侧膝关节外板2-3，变形连杆2-4，变形连杆2-7，大腿部位连接杆2-5，小腿部位连接杆2-6，内侧膝关节内板2-8，锁紧细牙螺母2-9，锁紧细牙螺母2-10
3.外侧膝关节矫形结构3：螺旋推杆导杆3-1，外侧膝关节内外板3-2，弧形连杆3-3，大腿部位连接杆3-4，小腿部位连接杆3-5，螺旋推杆3-6，锁紧螺母3-7，矫形顶板3-8，固定螺栓3-9。
具体实施方式
下面结合附图1、图2、图3、图4，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1所示，一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置，包括支架主体结构1，连接在支架主体结构1上的内侧膝关节连接结构2和外侧膝关节矫形结构3。
参照图2，所述支架主体结构1由能够拆装的大腿支架部分1-1和小腿支架部分1-2组成，两者根据人体大小腿的形状贴合设计，本体上均预留有通孔用于绑带或螺钉的连接固定。
具体的：所述大腿支架部分1-1根据人体大腿的实际形状设计，最大程度的实现支架与人体下肢的贴合舒适性。大腿支架部分1-1上端两侧预留有通孔，大腿支架部分1-1上端与大腿上侧绑带可通过子母钉或其他螺钉连接，通孔作为连接钉的母孔。大腿支架1-1中部两侧留有通孔，可作为大腿支架部分1-1与大腿中侧绑带用连接钉连接的母孔。大腿支架1-1下端两侧留有通孔，可作为大腿支架部分与膝关节连接部分的连接孔。所述小腿支架部分1-2根据人体小腿的实际形状设计，最大程度的实现支架与人体下肢的贴合舒适性。小腿支架部分1-2下端两侧预留有通孔1-2-1，小腿支架部分1-2下端与小腿下侧绑带可通过子母钉或其他螺钉连接，通孔作为连接钉的母孔；小腿支架1-2中部两侧留有通孔，可作为小腿支架部分1-2与小腿中侧绑带用连接钉连接的母孔。小腿支架1-2上端两侧留有通孔，可作为小腿支架部分1-2与膝关节连接部分的连接孔。主体支架1的大腿支架部分1-1和小腿支架部分1-2可以自由拆装，中间可连接不同类型和尺寸的膝关节结构，增加了支具的适配性。
如图3所示，所述内侧膝关节连接结构2由六角螺栓2-1，2-2，内侧膝关节外板2-3，A变形连杆2-4，2-7，大腿部位连接杆2-5，小腿部位连接杆2-6，内侧膝关节内板2-8和锁紧细牙螺母2-9，2-10组成；通过六角螺栓2-1，2-2将内侧膝关节外板2-3，变形连杆2-4，大腿部位连接杆2-5，小腿部位连接杆2-6，变形连杆2-7，内侧膝关节内板2-8依次固定；六角螺栓2-1，2-2穿过内侧膝关节外板2-3的通孔2-3-2和内侧膝关节内外板2-8的通孔2-8-2，与锁紧细牙螺母2-9，2-10连接。
所述的大腿部位连接杆2-5和小腿部位连接杆2-6对称分布，分别连接大、小腿支架部分1-1、1-2，大腿部位连接杆2-5上端两侧留有通孔作为大腿支架部分1-1与膝关节连接部分的连接孔，大腿支架部分1-1与膝关节连接部分可用螺栓螺母连接和固定；小腿部位连接杆2-6下端两侧留有通孔作为小腿支架部分1-2与膝关节连接部分的连接孔；小腿支架部分与膝关节连接部分可用螺栓螺母连接和固定；大腿部位连接杆2-5和小腿部位连接杆2-6表面加工有凸柱2-6-1分别连接A变形连杆2-4和B变形连杆2-7，A变形连杆2-4和B变形连杆2-7呈中心对称分布在大腿部位连接杆2-5和小腿部位连接杆2-6两侧，作为大腿部位连接杆2-5和小腿部位连接杆2-6的连接部分；A变形连杆2-4和B变形连杆2-7开有槽孔2-4-1，既可作为大腿小腿部位连接杆和变形连杆的连接孔，又可防止膝关节过度屈曲和过度伸展，起到保护膝关节的作用；内侧膝关节外板2-3和内侧膝关节内板2-8表面开有槽孔2-3-1和通孔2-3-2，槽孔2-3-1作为大腿部位连接杆2-5表面凸柱和小腿部位连接杆2-6表面凸柱的运动槽孔；槽孔位置根据大腿部位连接杆2-5和小腿部位连接杆2-6的运动位置确定；通孔2-3-2作为六角螺栓2-1，2-2与锁紧细牙螺母2-9，2-10的连接孔；所述变形连杆2-4，2-7的尺寸根据人体膝关节内部前交叉韧带和后交叉韧带的实际尺寸设计，最大程度地模拟膝关节内侧髁的运动过程，减少患者穿戴过程中的不适感。
如图4所示，所述外侧膝关节矫形结构由螺旋推杆导杆3-1，外侧膝关节内外板3-2，弧形连杆3-3，大腿部位连接杆3-4，小腿部位连接杆3-5，螺旋推杆3-6，锁紧螺母3-7，矫形顶板3-8和固定螺栓3-9组成。螺旋推杆导杆3-1穿过外侧膝关节内外板3-2的通孔，与锁紧螺母3-7连接，将外侧膝关节内外板3-2，左侧的弧形连杆3-3，大腿部位连接杆3-4，小腿部位连接杆3-5右侧的弧形连杆3-3、右侧的外侧膝关节内外板3-2依次固定，矫形顶板3-8通过固定螺栓3-9固定在右侧的外侧膝关节内外板3-2外侧上。
所述螺旋推杆导杆3-1导杆顶端外表面带有螺纹，与锁紧螺母3-7进行螺纹连接，螺旋推杆导杆3-1的导杆底端外表面加工有楔形阶梯块，楔形阶梯块呈环形阵列分布，在外侧膝关节矫形结构装配中起到锁紧固定、防止螺旋推杆导杆3-1轴向窜动和转动的作用。螺旋推杆导杆3-1导杆内部开有通孔和螺纹孔，通孔与螺纹孔之间加工有阶梯轴，起到限制螺旋推杆3-6的位置限定作用；通孔与螺旋推杆3-6底端加工有固定直径的光轴形成间隙配合，螺纹孔与螺旋推杆3-6外表面加工的螺纹形成螺纹配合，螺纹配合既可以实现轴向自锁的功能，还可以将螺旋运动转换成直线运动。螺旋推杆3-6底部表面加工有一定深度的内六角孔，可以使用内六角扳手来旋转推动螺旋推杆相对于螺旋推杆导杆轴向移动。螺旋推杆3-6内表面加工有一定长度的螺纹孔，与固定螺栓3-9进行螺纹连接，螺旋推杆3-6顶端与固定螺栓3-9之间固定有矫形顶板3-8。矫形顶板3-8表面加工有两个小尺寸通孔与固定螺栓3-9形成过渡配合。
所述的弧形连杆3-3作为大腿部位连接杆3-4和小腿部位连接杆3-5的连接部分，呈中心对称分布在大腿部位连接杆3-4和小腿部位连接杆3-5两侧；外侧膝关节内外板3-2对称分布在弧形连杆3-3两侧；外侧膝关节内外板3-2表面开有槽孔和通孔，槽孔作为大腿部位连接杆3-4和小腿部位连接杆3-5表面凸柱的运动槽孔。槽孔位置根据大腿部位连接杆3-4和小腿部位连接杆3-5的运动位置确定。通孔作为螺旋推杆导杆3-1和锁紧螺母3-7的连接孔；所述大腿部位连接杆3-4和小腿部位连接杆3-5对称分布；大腿部位连接杆3-4上端两侧留有通孔，可作为大腿支架部分与膝关节连接部分的连接孔。大腿支架部分与膝关节连接部分可用螺栓螺母连接和固定；小腿部位连接杆3-5下端两侧留有通孔，可作为小腿支架部分与膝关节连接部分的连接孔；小腿支架部分与膝关节连接部分可用螺栓螺母连接和固定。大腿部位连接杆3-4和小腿部位连接杆3-5表面加工有凸柱，用来放置弧形连杆3-3；所述弧形连杆设计为圆弧形，既避免了外侧膝关节矫形结构运动过程中弧形连杆与大腿部位连接杆3-4和小腿部位连接杆3-5表面的凸柱相干涉，又可以通过上述凸柱起到限位的作用，可防止膝关节过度屈曲和过度伸展，起到保护膝关节的作用。
所述的弧形连杆3-3的尺寸根据人体膝关节内部前交叉韧带和后交叉韧带的实际尺寸设计，最大程度地模拟膝关节外侧髁的运动过程，减少患者穿戴的不适感。
本发明的工作原理为：本装置使用时，将大腿支架部分1-1，小腿支架部分1-2与人体下肢通过绑带固定，连接内、外侧膝关节结构2、3，膝关节内部结构用变形连杆2-4连接，连杆的尺寸根据人体膝关节内部前交叉韧带和后交叉韧带的实际尺寸设计，最大程度地模拟膝关节内外侧髁的运动过程，减少患者穿戴过程中的不适感；在膝关节矫形过程中，螺旋推杆导杆3-1固定不动，使用内六角扳手穿过螺旋推杆导杆3-1的通孔来旋转推动螺旋推杆3-6轴向移动，在螺旋推杆3-6轴向移动的过程中，螺旋推杆3-6、矫形顶板3-8和固定螺栓3-9的相对位置固定不变，矫形顶板3-8相对于矫形支具可以向内向外移动，这就起到为膝关节施加外翻力矩的作用，从而合理分配膝关节内部内侧外侧间室受力比，达到膝关节矫形的效果。

Claims (6)

1.一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置，其特征在于，包括支架主体结构(1)，连接在支架主体结构(1)上的内侧膝关节连接结构(2)和外侧膝关节矫形结构(3)；
所述的支架主体结构(1)由能够拆装的大腿支架部分(1-1)和小腿支架部分(1-2)组成，两者根据人体大小腿的形状贴合设计，本体上均预留有通孔用于绑带或螺钉的连接固定；
所述的内侧膝关节连接结构(2)通过六角螺栓(2-1,2-2)将内侧膝关节外板(2-3)，变形连杆(2-4)，大、小腿部位连接杆(2-5、2-6)，变形接杆(2-7)和内侧膝关节内板(2-8)依次固定；
所述的外侧膝关节矫形结构(3)由螺旋推杆导杆(3-1)穿过外侧膝关节内外板(3-2)的通孔，与锁紧螺母(3-7)连接，将外侧膝关节内外板(3-2)，左侧的弧形连杆(3-3)，大腿部位连接杆(3-4)，小腿部位连接杆(3-5)右侧的弧形连杆(3-3)、右侧的外侧膝关节内外板(3-2)依次固定，矫形顶板(3-8)通过固定螺栓(3-9)固定在右侧的外侧膝关节内外板(3-2)外侧上；
所述螺旋推杆导杆(3-1)导杆顶端外表面带有螺纹，与锁紧螺母(3-7)进行螺纹连接，螺旋推杆导杆(3-1)的导杆底端外表面加工有楔形阶梯块，楔形阶梯块呈环形阵列分布，螺旋推杆导杆(3-1)导杆内部开有通孔和螺纹孔，通孔与螺纹孔之间加工有阶梯轴，通孔与螺旋推杆(3-6)的光轴形成间隙配合，螺纹孔与螺旋推杆(3-6)外表面加工的螺纹形成螺纹配合，螺旋推杆(3-6)底部表面加工有内六角孔和螺纹孔，螺纹孔与固定螺栓(3-9)进行螺纹连接，螺旋推杆(3-6)顶端与固定螺栓(3-9)之间固定有矫形顶板(3-8)；矫形顶板(3-8)表面加工有两个小尺寸通孔与固定螺栓(3-9)形成过渡配合。
2.根据权利要求1所述的一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置，其特征在于，所述的大腿部位连接杆(2-5)和小腿部位连接杆(2-6)对称分布，分别连接大、小腿支架部分(1-1)、1-2，大腿部位连接杆(2-5)和小腿部位连接杆(2-6)表面加工有凸柱2-6-1分别连接A变形连杆(2-4)和B变形接杆(2-7)，A变形连杆(2-4)和B变形接杆(2-7)呈中心对称分布在大腿部位连接杆(2-5)和小腿部位连接杆(2-6)两侧。
3.根据权利要求1所述的一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置，其特征在于，所述的内侧膝关节外板(2-3)和内侧膝关节内板(2-8)表面开有槽孔(2-3-1)和通孔(2-3-2)，槽孔(2-3-1)作为大腿部位连接杆(2-5)表面凸柱和小腿部位连接杆(2-6)表面凸柱的运动槽孔；通孔(2-3-2)作为六角螺栓(2-1,2-2)与锁紧细牙螺母(2-9,2-10)的连接孔，六角螺栓(2-1,2-2)穿过内侧膝关节外板(2-3)的通孔(2-3-2)和内侧膝关节内外板(2-8)的通孔(2-8-2)，与锁紧细牙螺母(2-9,2-10)连接。
4.根据权利要求1所述的一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置，其特征在于，所述变形连杆(2-4,2-7)的尺寸根据人体膝关节内部前交叉韧带和后交叉韧带的实际尺寸设计。
5.根据权利要求1所述的一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置，其特征在于，所述的弧形连杆(3-3)呈中心对称分布在大腿部位连接杆(3-4)和小腿部位连接杆(3-5)两侧；外侧膝关节内外板(3-2)对称分布在弧形连杆(3-3)两侧；外侧膝关节内外板(3-2)表面开有槽孔和通孔，槽孔作为大腿部位连接杆(3-4)和小腿部位连接杆(3-5)表面凸柱的运动槽孔；通孔作为螺旋推杆导杆(3-1)和锁紧螺母(3-7)的连接孔。
6.根据权利要求1所述的一种人体下肢关节力线调整的膝关节矫形装置，其特征在于，所述的弧形连杆(3-3)的尺寸根据人体膝关节内部前交叉韧带和后交叉韧带的实际尺寸设计。
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