CN115634033A - 一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构 - Google Patents

Abstract

一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构，包括支撑组件、驱动组件、自旋夹持组件、健侧固定组件，驱动组件包括同步旋转模块、第一丝杠模组、第二丝杠模组、第三丝杠模组、弧形导轨模组；机构通过手术床两侧的床旁导轨与手术床连接形成框架式封闭结构，支撑组件和健侧固定组件与床旁导轨滑动连接。通过手动调节上述机构的直线移动距离和定轴转动角度，可实现骨盆骨折块六自由度平移和旋转。机构刚度及负载力大，便携性好，装配及操作简单，运动精度高，其运动中心为空间虚拟点，位置可根据患者位置和骨折类型调整，为手术提供了方便。

Description

一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体为一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构。

背景技术

随着现代社会的快速发展，骨盆骨折的发生率逐年上升。骨盆骨折致残率高（37%）、致死率高（30-60%）。传统手术创伤大，危重患者无法承受。骨盆骨折微创手术具有创伤小、康复快等优势，但骨折复位是难点，神经损伤、肢体功能不良等微创手术并发症，均与骨折复位不良有关。

骨盆骨折复位所需力量大，由于软组织嵌顿、骨折断端绞锁等因素，无法通过下肢牵引直接复位骨折移位，常需首先对骨盆骨折块进行横向牵拉，完成骨折断端解锁，整个复位过程所需力量通常400-500N，甚至更高，且需在术中透视下进行，对医护人员的健康危害大。

近年来，骨折手术机器人的报道逐渐增多，主要用于四肢骨折，构型上主要分为串联和并联机构，前者主要使用机械臂类机器人，后者主要使用Ilizarov外架或Stewart平台。串联机构活动范围大，但刚度和负载小，且误差会通过多关节后放大。有报道用UR16e机器人复位骨盆骨折，但其有效载荷仅160N，无法满足临床要求。并联机构刚度和负载大、精度高，但应用于骨盆骨折会干涉手术操作及术中X线片拍摄。另有研究将串并联机构结合，但仍是以串联机构为主体，通过并联机构控制把持螺钉。这类机构通常置于手术床旁，为提供有效载荷，机构体积和重量都需非常大，便携性差，不适用于需要快速转移和搬运的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构，以解决相关技术中的机构体积和重量大、载荷小、刚度小、便携性差、精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构，其特征在于：该骨盆骨折复位机构包括支撑组件、驱动组件、自旋夹持组件、健侧固定组件；其中，

所述驱动组件包括同步旋转模块、第一丝杠模组、第二丝杠模组、第三丝杠模组、弧形导轨模组；

所述第一丝杠模组可带动自旋夹持组件及其把持的骨盆骨折块横向移动，使骨折断端分离解锁，为骨折块精准复位提供运动空间；所述支撑组件对称布置在手术床两侧的床旁导轨上并与之滑动连接，可沿床旁导轨和垂直于床面方向平移，减小骨折断端移位，实施骨折粗复位；所述驱动组件驱动自旋夹持组件进行六自由度运动，实施骨折精复位；

所述支撑组件对称布置在手术床两侧的床旁导轨上并与之滑动连接，机构通过手术床两侧的床旁导轨与手术床连接形成框架式封闭结构，刚度及负载力大；通过封闭式结构，该机构可借助手术床提供自身对抗应力，输出大的有效载荷；

所述同步旋转模块与支撑组件的立柱上端的U型槽铰接；

所述第一丝杠模组沿床短轴方向布置，其两端与所述同步旋转模块的上支撑臂上端固连；

所述弧形导轨模组沿床短轴方向布置，所述弧形导轨模组的弧形齿条导轨平面与所述第一丝杠模组的基座平面平行并位于其前方，通过底板固定环安装在所述第一丝杠模组的滑台上；

所述第二丝杠模组布置在弧形导轨模组前方并与弧形齿条导轨平面平行，通过第二丝杠模组的滑台与所述弧形导轨模组的弧形导轨滑台固连；所述第三丝杠模组布置在所述第二丝杠模组下方并与所述第二丝杠模组垂直，通过第三丝杠模组的滑台与第二丝杠模组的下支撑板固连；

所述丝杠模组和弧形导轨模组的运动由丝杠螺母和齿轮齿条控制，传动稳定，运动精度高，操作方便；

所述自旋夹持组件位于第三丝杠模组前方并固定安装在其前支撑板上，用于夹持把持螺钉并带动骨折块定轴转动；

所述自旋夹持组件、弧形导轨模组和同步旋转模块三个定轴转动组件的转动轴线汇交为一点，该交点是整个机构的旋转中心；

所述健侧固定组件与床旁导轨滑动连接，用于牢固固定健侧半骨盆；

通过上述机构，可实现骨盆骨折块六自由度平移和旋转。

进一步地，支撑组件包括支撑立柱滑座、支撑立柱、立柱锁紧模块，所述支撑组件位于手术床两侧，呈对称分布；所述支撑立柱滑座与手术床两侧的床旁导轨滑动连接，带动机构沿床长轴平移，通过所述支撑立柱滑座的锁紧手轮锁紧固定；所述支撑立柱垂直安装在所述支撑立柱滑座的梯形槽内，带动机构垂直床面升降，通过所述立柱锁紧模块锁紧固定。

进一步地，立柱锁紧模块包括固定齿条、移动齿条、第一滑块、丝杆、滑鞍和丝杆支撑座，所述固定齿条设置在支撑立柱两侧并与之固连，所述滑鞍和丝杆支撑座布置在支撑立柱两侧，位于支撑立柱滑座上并与之固连，所述第一滑块与滑鞍滑动连接，所述丝杆一端通过螺母与第一滑块连接，另一端与丝杆支撑座螺纹联接，所述移动齿条与第一滑块固连，通过所述固定齿条和移动齿条的啮合实现支撑立柱升降的锁紧固定。

进一步地，同步旋转模块包括第一蜗轮蜗杆驱动器、第一角接触球轴承、阶梯轴、轴承端盖、上支撑臂、下支撑臂、支撑杆、支撑杆滑座和支撑杆铰支座，所述第一角接触球轴承与所述支撑立柱上端U型槽的槽壁固连，所述阶梯轴由两个第一角接触球轴承支撑，所述下支撑臂一端与所述阶梯轴固连，另一端与所述上支撑臂固连，用于支撑固定所述第一丝杠模组；所述第一蜗轮蜗杆驱动器和轴承端盖安装在支撑立柱外侧，驱动器输出轴与所述阶梯轴一端固连，带动所述下支撑臂定轴转动并锁紧，第一蜗轮蜗杆驱动器和轴承端盖可根据医生进行左右侧复位时的站位需求对调安装位置；所述支撑杆两端分别与所述支撑杆铰支座和支撑杆滑座铰接，用于定轴转动的辅助支撑和锁紧，所述支撑杆铰支座与上支撑臂固连，所述支撑杆滑座与健侧床旁导轨滑动连接，通过所述支撑杆滑座的锁紧手轮锁紧固定。

进一步地，丝杠模组采用丝杠和双侧滑鞍导轨结构，丝杠两端由第三角接触球轴承支撑，模组端面装有第二手轮和钳制器。其中，第一丝杠模组带动弧形导轨模组沿床短轴方向平移，其两端均装有第二手轮和钳制器，以满足左右侧复位的需求；第二丝杠模组带动自旋夹持组件沿弧形齿条导轨径向移动；第三丝杠模组带动自旋夹持组件沿弧形齿条导轨轴向移动。

进一步地，弧形导轨模组包括底板固定环、弧形底板、弧形齿条导轨、弧形导轨滑台、导轮、支撑块、第二蜗轮蜗杆驱动器和齿轮，所述弧形底板固定安装在所述底板固定环前侧，所述弧形齿条导轨固定安装在弧形底板上；所述导轮和支撑块安装在弧形导轨滑台上，分别与弧形齿条导轨滚动连接和滑动连接，用于弧形导轨滑台的固定和导向；所述第二蜗轮蜗杆驱动器与弧形导轨滑台固连，所述齿轮固定安装在第二蜗轮蜗杆驱动器的蜗轮轴上，并与弧形齿条啮合，带动弧形导轨滑台沿弧形齿条导轨移动。

进一步地，所述蜗轮蜗杆驱动器包括箱体、第二角接触球轴承、蜗轮、蜗轮轴、蜗杆轴和第一手轮，所述第二角接触球轴承与所述箱体支撑壁固连，所述蜗轮轴和蜗杆轴分别由两个第二角接触球轴承支撑，所述蜗轮固定安装在蜗轮轴上，并于蜗杆轴啮合，所述手轮与蜗杆轴固连，带动蜗轮轴转动输出动力。

进一步地，自旋夹持组件包括底板、支撑座、第四角接触球轴承、副钉旋转套筒、副钉导杆、副钉支架、主钉夹持器、副钉夹持器、快速锁紧螺栓、钳制器、第三手轮、主钉和副钉，所述底板与第三丝杠模组的前支撑板固连，所述支撑座固定安装在底板两侧，其中上支撑板可安装外置弧形卡尺，用于测量骨盆骨折块定轴转动的角度；所述第四角接触球轴承和钳制器与支撑座固连，所述副钉旋转套筒由第四角接触球轴承支撑；所述主钉和副钉为骨盆骨折块把持螺钉，主钉和副钉穿过夹持器，并通过夹持器的弹性夹头锁紧固定，所述主针夹持器安装在副钉旋转套筒内，所述副钉夹持器安装在副钉支架内，均通过快速锁紧螺栓锁紧固定；所述主钉轴线与第二丝杠模组轴线保持平行，且与弧形齿条导轨径向同向；所述主钉和副钉把持骨盆骨折块，主钉和副钉约成正交方向置入骨盆，其中主钉沿髂前下棘至髂后下棘方向，副钉为髋臼上横行螺钉方向，两枚螺钉分布距离近，把持螺钉结构紧凑，骨折块控制更精准；对副钉旋转套筒施加转矩，其带动主钉、副钉及骨折块绕主钉轴线同步定轴转动，以防主钉在骨折块内打滑，引起把持和固定失效；所述副钉支架与副钉导杆滑动连接，副钉支架可伸缩，以适应不同患者；所述夹持器、副钉旋转套筒、副钉支架具有贯穿的通孔，起一定的导向作用。

进一步地，所述健侧固定组件包括支撑滑块、第一支撑竖轴、滑动轴套、支撑横轴、滑动轴套、第二支撑竖轴、十字连接件、固定杆、钉杆固定夹、外固定钉和锁紧手轮，所述支撑滑块与健侧床旁导轨滑动连接，通过所述锁紧手轮锁紧固定；所述第一支撑竖轴与支撑滑块固连，所述支撑横轴通过滑动轴套与第一支撑竖轴滑动连接，所述第二支撑竖轴通过十字连接件与支撑横轴固连，所述固定杆通过钉杆固定夹与支撑横轴滑动连接，所述外固定钉通过钉杆固定夹与固定杆滑动连接；滑动轴套、固定杆和钉杆固定夹适应不同的外固定钉位姿。所述健侧固定组件设置为两套。

进一步地，所述平移和旋转的数值均可直观显示，其中，所述支撑组件和丝杠模组的平移运动刻度精度设置为1mm，所述定轴转动外置弧形卡尺和弧形齿条导轨的刻度精度设置为1°；所述支撑立柱的行程为80mm~120mm，所述第一丝杠模组设置不同行程，以适应不同宽度的标准手术床，所述第二和第三丝杠模组行程分别为80mm~120mm和40~80mm；所述弧形齿条导轨的行程为110°~140°，所述自旋夹持组件的自转行程为220°~270°。上述移动和定轴转动行程均可根据实际应用情况作相应调整。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

该机构采用框架式、模块化设计，各模块之间易拆装连接，机构与手术床形成封闭式牢固结构，刚度及负载力大。由于骨盆骨折复位需先进行骨折块横向牵拉，骨折断端解锁所需力量非常大。通过封闭式结构，该机构借助手术床提供自身对抗应力，可由第一丝杠模组输出大的有效载荷，而无需借助大重量的独立机身，在减小机构体积和重量的同时，提升了便携性和有效载荷。

现有同类机构均是通过机构的整体运动实施骨折复位，易引起复位误差积累放大，为减少机构运动的积累误差，该机构进行骨折复位分粗复位和精复位两步。通过支撑组件的升降和平移，该机构可实施骨折块沿床长轴（Y轴）和垂直于床面（Z轴）方向的粗复位，减小骨折移位。在此基础上，驱动组件驱动自旋夹持组件进行骨折精复位。机构运动由丝杠模组和齿轮齿条控制，精度高，操作方便。其中，同步旋转模块和弧形导轨模组的蜗轮蜗杆驱动器具有反行程自锁和增力功能，可维持骨折块实时位置，降低医生劳动强度。与同类机构使用的无法直观读取骨折块运动行程的驱动组件不同，该机构各驱动组件的行程可通过刻度和卡尺直接读取，可更加直观的引导医生实施复位操作。

同类机构常选择髂嵴和髂前下棘置入把持螺钉，其中髂嵴骨质较薄弱，易发生再骨折风险；同时，两枚螺钉距离较远，抓持工具需占用较大空间，不利于精细操作。为避免髂嵴螺钉受力较大时的再骨折风险，该机构把持螺钉的主钉和副钉约成正交方向置入骨盆骨质最坚硬的部位——髋臼上方，能牢固把持骨折块。两枚螺钉距离近，把持结构紧凑，骨折块控制更精准。

该机构主要组件不遮挡骨盆，为拍摄骨盆正位片（参图11所示）和入口位片（参图12所示）预留足够空间，满足骨折移位测量及术中导航需要。机构结构简单，拆装方便，便于消毒和搬运，可缩短手术时间，减少术中透视，降低手术难度，为医生进行骨折复位后的微创固定提供可靠保障。

附图说明

图1是本发明一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构的轴测视图；

图2是本发明一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构的主视图；

图3是本发明一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构的右视图；

图4是支撑组件的结构示意图；

图5是同步旋转模块的结构示意图；

图6是弧形导轨模组的结构示意图；

图7是第一丝杠模组示意图；

图8是自旋夹持组件的结构示意图；

图9是健侧固定组件的结构示意图；

图10是本发明一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构的工作原理机构简图；

图11是骨盆正位片示意图；

图12是骨盆入口位片示意图。

附图标记说明：

手术床1、床旁导轨2、支撑立柱滑座3、立柱锁紧模块4、支撑立柱5、固定齿条6、移动齿条7、第一滑块8、丝杆9、滑鞍10、丝杆支撑座11、第一蜗轮蜗杆驱动器12、第一角接触球轴承13、阶梯轴14、轴承端盖15、上支撑臂16、下支撑臂17、支撑杆18、支撑杆滑座19、支撑杆铰支座20；同步旋转模块21、第一丝杠模组22、第二丝杠模组23、第三丝杠模组24；底板固定环25、弧形底板26、弧形齿条导轨27、弧形导轨滑台28、导轮29、支撑块30、第二蜗轮蜗杆驱动器31、齿轮32、弧形导轨模组33；箱体34、第二角接触球轴承35、蜗轮36、蜗轮轴37、蜗杆轴38、第一手轮39、第二蜗轮轴40；丝杠41、基座42、滑鞍43、支撑板44、第三角接触球轴承45、丝杠螺母46、螺母套47、第二滑块48、滑台板49、钳制器50、第二手轮51；底板52、支撑座53、第四角接触球轴承54、副钉旋转套筒55、副钉导杆56、副钉支架57、主钉夹持器58、副钉夹持器59、快速锁紧螺栓60、钳制器61、第三手轮62；弹性夹头63、锁紧螺母64、螺钉套筒65；支撑滑块66、第一支撑竖轴67、滑动轴套68、短支撑横轴69、长支撑横轴70、第二支撑竖轴71、十字连接件72、固定杆73、钉杆固定夹74、锁紧手轮75；上夹具76、下夹具77、螺栓78、弹簧79。

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。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。

在本申请中，术语“上”、“下”、“前”“后”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。此外，术语“设置”、“装有”、“固定”等应做广义理解，术语“固连”是通过螺栓连接的可拆卸连接。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为提高骨盆骨折微创手术的精度，降低手术难度，减少术中辐射，相关技术中采用手术机器人进行骨折复位。由于骨盆骨折复位所需力量非常大，现有的机器人构型用于骨盆骨折复位需借助大重量的机箱或平台侧立于手术床旁，以提供足够动力。但在一些情况下机器人需要快速搬运，因此对机器人的体积、重量及精度的要求都较高。

为此，本申请提供一种骨盆骨折复位机构，以实现在机构具备良好便携性的同时，具有更大的输出力、足够的工作空间和更高的精度的目的。具体如下所示：

参图1至图12所示，图1是本发明一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构的轴测视图，图2是本发明一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构的主视图，图3是本发明一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构的右视图，图4是支撑组件的结构示意图，图5同步旋转模块的结构示意图，图6是弧形导轨模组的结构示意图，图7是第一丝杠模组示意图，图8是自旋夹持组件的结构示意图，图9是健侧固定组件的结构示意图，图10是本发明一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构的工作原理机构简图，图11是骨盆正位片示意图，图12是骨盆入口位片示意图。

本实施例提供了一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构，参图1~图10所示，该骨折复位机构包括支撑组件、驱动组件、自旋夹持组件、健侧固定组件；其中，所述驱动组件包括同步旋转模块21、第一丝杠模组22、第二丝杠模组23、第三丝杠模组24、弧形导轨模组33；所述支撑组件对称布置在手术床1两侧的床旁导轨2上并与之滑动连接，机构通过手术床1两侧的床旁导轨2与手术床1连接形成封闭结构；所述同步旋转模块21与支撑组件的立柱5上端的U型槽铰接；所述第一丝杠模组22沿床短轴（X轴）方向布置，其两端与所述同步旋转模块21的上支撑臂16上端固连；所述弧形导轨模组33沿床短轴（X轴）方向布置，弧形齿条导轨27平面与所述第一丝杠模组22的基座42平面平行并位于其前方，通过底板固定环25安装在所述第一丝杠模组22的滑台上；所述第二丝杠模组23布置在弧形齿条导轨27前方并与其平面平行，通过其滑台与所述弧形导轨模组33的滑台固连；所述第三丝杠模组24布置在所述第二丝杠模组23下方并与所述第二丝杠模组23垂直，通过其滑台与第二丝杠模组23的下支撑板固连；所述自旋夹持组件位于第三丝杠模组24前方并固定安装在其前支撑板上，用于夹持把持螺钉D1、D2并带动骨盆骨折块定轴转动；所述健侧固定组件与床旁导轨2滑动连接，用于牢固固定健侧半骨盆G2；通过上述机构，可实现骨盆骨折块六自由度平移和旋转。

本实施例中，参图1、图2、图4所示，所述支撑组件包括支撑立柱滑座3、立柱锁紧模块4、支撑立柱5，所述支撑组件位于手术床1两侧，呈对称分布；所述支撑立柱滑座3与手术床1两侧的床旁导轨2滑动连接，通过对患侧实施下肢牵引或对机构两侧同时施加推力推动滑台3，带动机构沿床长轴（Y轴）平移，通过支撑立柱滑座3的锁紧手轮锁紧固定；所述支撑立柱5设有梯形滑道垂直安装在支撑立柱滑座3的梯形滑槽内，带动机构垂直床面（Z轴）升降，通过支撑立柱5两侧的所述立柱锁紧模块4锁紧固定；所述支撑组件可整体升降以适应不同骨折类型，并在机构安装后可带动机构实施骨盆骨折块沿床长轴（Y轴）或垂直于床面（Z轴）方向的粗复位；

立柱锁紧模块4包括固定齿条6、移动齿条7、第一滑块8、丝杆9、滑鞍10和丝杆支撑座11，所述滑鞍10和丝杆支撑座11布置在支撑立柱5两侧，位于支撑立柱滑座3上并与之固连，所述第一滑块8与滑鞍10滑动连接，所述丝杆9一端通过螺母与第一滑块8连接，另一端与丝杆支撑座11螺纹联接，所述移动齿条7与第一滑块8固连，所述固定齿条6与支撑立柱5固连，手术床1两侧同时提升或下降支撑立柱5，通过旋动丝杆9推动第一滑块8，带动移动齿条7与固定齿条6啮合，实现支撑立柱5升降的锁紧固定。

本实施例中，参图1、图3、图5所示，所述同步旋转模块21包括第一蜗轮蜗杆驱动器12、2个第一角接触球轴承13、阶梯轴14、轴承端盖15、上支撑臂16、下支撑臂17、支撑杆18、支撑杆滑座19和支撑杆铰支座20；所述2个第一角接触球轴承13固定安装在支撑立柱5上端U型槽的槽壁内，所述阶梯轴14由两个第一角接触球轴承13支撑，所述阶梯轴14与下支撑臂17固连；所述第一蜗轮蜗杆驱动器12和轴承端盖15通过快拆螺栓安装在支撑立柱5外侧，第一蜗轮蜗杆驱动器12输出轴与阶梯轴14一端固连，带动下支撑臂17定轴转动并锁紧，第一蜗轮蜗杆驱动器12和轴承端盖15可根据医生进行左右侧复位时的站位需求对调安装位置；所述上支撑臂16与下支撑臂17固连，用于支撑固定第一丝杠模组22；所述支撑杆18两端分别与支撑杆铰支座20和支撑杆滑座19铰接，用于定轴转动的辅助支撑和锁紧，所述支撑杆铰支座20与上支撑臂16固连，所述支撑杆滑座19与健侧床旁导轨2滑动连接，通过支撑杆滑座19的锁紧手轮锁紧固定。

本实施例中，参图1、图7所示，所述第一丝杠模组22包括丝杠41、基座42、2个滑鞍43、2个支撑板44、2个第三角接触球轴承45、丝杠螺母46、螺母套47、4个第二滑块48、滑台板49、钳制器50、第二手轮51，所述装有第三角接触球轴承45的支撑板44固定在基座42两端，所述丝杠41两端由2个第三角接触球轴承45支撑并套有丝杠螺母46，所述丝杠螺母46套有螺母套47，所述螺母套47上端装有滑台板49，所述滑台板49下底面装有第二滑块48，并通过其滑槽与滑鞍43滑动连接，模组端面装有第二手轮51和钳制器50，用于驱动丝杠螺母46沿丝杠41移动并锁紧。所述三个丝杠模组22、23、24结构和连接方式相同，行程不同，均采用丝杠和双侧滑鞍导轨结构，未进行重复描述。其中，第一丝杠模组两端均装有第二手轮51和钳制器50，以满足左右侧复位的需求。

本实施例中，参图1、图6所示，所述弧形导轨模组33包括底板固定环25、弧形底板26、弧形齿条导轨27、弧形导轨滑台28、4个导轮29、2个支撑块30、第二蜗轮蜗杆驱动器31和齿轮32，所述弧形底板26固定安装在底板固定环25前侧，所述弧形齿条导轨27与弧形底板26固连，所述弧形齿条导轨27通过所述第一丝杠模组22的滑台沿床短轴（X轴）直线移动；所述4个导轮29和2个支撑块30安装在弧形导轨滑台28上，分别与弧形齿条导轨27滚动连接和滑动连接，所述第二蜗轮蜗杆驱动器31与弧形导轨滑台28固连，所述齿轮32固定安装在第二蜗轮蜗杆驱动器31的第二蜗轮轴40上，并与弧形齿条导轨27的齿条啮合，旋动第一手轮39，带动弧形导轨滑台28沿弧形齿条导轨27移动。

本实施例中，参图1、图5、图6所示，所述蜗轮蜗杆驱动器12包括箱体34、4个第二角接触球轴承35、蜗轮36、第一蜗轮轴37、蜗杆轴38和第一手轮39，所述4个第二角接触球轴承35镶嵌在箱体34的四个支撑壁内，所述第一蜗轮轴37和蜗杆轴38分别由两个第二角接触球轴承35支撑，所述蜗轮36固定安装在第一蜗轮轴37上，并于蜗杆轴38啮合，所述第一手轮39与蜗杆轴38固连，带动第一蜗轮轴37转动输出动力；所述第二蜗轮蜗杆驱动器31与第一蜗轮蜗杆驱动器12的箱体34结构不同，第二蜗轮轴40为悬臂轴，其上固定有齿轮32和蜗轮36，一端通过第二角接触球轴承35与箱体支撑板连接，另一端装有轴端固定器33，其余结构和连接方式与第一蜗轮蜗杆驱动器12连接相同，未进行重复描述。

本实施例中，参图1、图2、图8所示，所述自旋夹持组件包括底板52、2个支撑座53、2个第四角接触球轴承54、副钉旋转套筒55、副钉导杆56、副钉支架57、主钉夹持器58、副钉夹持器59、快速锁紧螺栓60、钳制器61、第三手轮62、主钉D1和副钉D2，所述底板52与第三丝杠模组的前支撑板固连，所述2个支撑座53与底板52固连，所述2个第四角接触球轴承54镶嵌在2个支撑座53内，所述副钉旋转套筒55由2个第四角接触球轴承54支撑，所述主钉夹持器58穿过副钉旋转套筒55并与其通过快速锁紧螺栓60固连，所述副钉支架57与副钉导杆56滑动连接，所述副钉夹持器59与副钉支架57通过快速锁紧螺栓60固连，所述夹持器58、59由弹性夹头63、锁紧螺母64和螺钉套筒65组成，旋紧锁紧螺母64，弹性夹头63收缩，牢固夹持螺钉D1、D2，所述主钉D1轴线与第二丝杠模组23轴线保持平行，且与弧形齿条导轨径向同向；所述副针支架57可伸缩并通过螺栓定位和固定，以适应不同患者；所述钳制器61套在副钉旋转套筒55外侧并与下支撑座53固连，旋动副钉旋转套筒55上端的第三手轮62，带动主钉D1和副钉D2绕主钉D1的轴线转动，并通过钳制器61锁紧固定。所述主钉夹持器58、副钉夹持器59、副钉旋转套筒55、副钉支架57具有贯穿的通孔，起一定的导向作用。

本实施例中，参图1、图2、图3、图9所示，所述健侧固定组件包括支撑滑块66、第一支撑竖轴67、2个滑动轴套68、短支撑横轴69、长支撑横轴70、第二支撑竖轴71、2个十字连接件72、4根固定杆73、8个钉杆固定夹74、4根外固定钉D3~D6和锁紧手轮75，所述支撑滑块66与健侧床旁导轨2滑动连接，通过所述锁紧手轮75锁紧固定；所述第一支撑竖轴67与支撑滑块66固连，所述2根支撑横轴69、70通过2个滑动轴套68与第一支撑竖轴67滑动连接并通过2个快速锁紧螺栓60锁紧固定，滑动轴套68可沿第一支撑竖轴67上下平移和锁紧；所述第二支撑竖轴71通过2个十字连接件72与2根支撑横轴69、70滑动连接并锁紧，所述4根固定杆73通过4个钉杆固定夹74与支撑横轴69、70滑动连接并锁紧，其中3根与短支撑横轴69连接，1根与长支撑横轴70连接；所述钉杆固定夹74由带有齿盘的上夹具76和下夹具77通过螺栓78连接，所述螺栓78上套有弹簧79，起夹紧缓冲作用，2个夹具76、77可绕螺栓78转动，通过端齿盘啮合锁死固定；所述外固定钉D3~D5与健侧半骨盆G2固定，D6与健侧股骨G3固定，并通过4个钉杆固定夹74与4根固定杆73滑动连接并锁紧，用于牢固固定健侧半骨盆G2。

本发明的工作原理为：

首先，通过健侧固定组件将健侧半骨盆G2稳固固定于手术床1的床旁导轨2。其次，组装自旋夹持组件：将把持螺钉D1、D2与自旋夹持组件固连，如图2、图8所示，对自旋夹持组件进行详细说明：将主钉D1、副钉D2分别置于骨盆骨折块G1，其中主钉D1沿髂前下棘至髂后下棘方向，副钉D2为髋臼上横行螺钉方向，把持螺钉夹持器58、59分别套在主钉D1和副钉D2上并转动锁紧螺母64固定；副钉旋转套筒55套在主钉夹持器58上，副钉支架57下端套在副钉夹持器59上，均通过快速锁紧螺栓60固连，副钉支架57上端套在副钉导杆56上，副针旋转套筒55与带有第四角接触球轴承54的支撑座53连接，支撑座53与底板52固连。最后，进行主体运动机构的组装：支撑组件通过支撑立柱滑座3安装在手术床1两侧的床旁导轨2上，同步旋转模块21的下支撑臂17与支撑组件的支撑立柱5上部的U型槽铰接，第一丝杠模组22与同步旋转模块21的上支撑臂16固连，弧形导轨模组33通过底板固定环25安装在所述第一丝杠模组22的滑台上；所述第二丝杠模组23通过其滑台与所述弧形导轨滑台28固连；所述第三丝杠模组24通过其滑台与第二丝杠模组23的下支撑板固连；所述自旋夹持组件的支撑座底板52与第三丝杠模组24的支撑板固连，骨折复位机构安装完成。

如图1~图7、图10、图11和图12所示，对机构旋转和平移功能进行详细说明：

该机构的旋转功能通过同步旋转模块、弧形导轨模组和自旋夹持组件完成。将自旋夹持组件与把持螺钉D1、D2固连后，锁死第一、二、三丝杠模组22、23、24，第二蜗轮蜗杆驱动器31驱动弧形导轨滑台28沿弧形齿条导轨27移动，带动骨盆骨折块G1绕弧形齿条导轨27轴线旋转，旋转指定角度后，因蜗轮蜗杆传动具有反行程自锁的特点，其可将弧形导轨滑台28锁死，维持骨折块的实时位置。第一蜗轮蜗杆驱动器12驱动下支撑臂17定轴转动，带动骨盆骨折块G1围绕手术床旁两侧的同步旋转模块21的旋转中心连线转动，完成绕床短轴的旋转运动，旋转指定角度后，蜗轮蜗杆传动自锁。解锁自旋夹持组件的钳制器61，旋动第三手轮62驱动副钉旋转套筒55绕主钉D1轴线转动，带动骨盆骨折块G1完成绕主钉D1轴线的自旋运动，再通过钳制器61锁紧固定。其中，绕床短轴的旋转和绕主钉D1轴线的自旋运动均可通过外置卡尺记录运动行程和旋转度数，弧形导轨上的刻度可直接显示骨盆骨折块G1绕弧形齿条导轨27轴线的旋转度数。所述弧形导轨滑台28的旋转轴线与主钉D1轴线的交点是整个机构的旋转中心，该中心位于床旁两侧的同步旋转模块21的旋转中心的连线上，参图10中虚线所示。

该机构的平移功能分为机构的整体平移和把持螺钉的精细平移，分别用于进行骨盆骨折块G1的粗复位和精复位。其中，机构的整体平移通过两侧的支撑组件沿床长轴（Y轴）和垂直于床面（Z轴）方向进行。把持螺钉的精细平移由三个丝杠模组22、23、24完成。其中，第一丝杠模组22的滑台沿其轴线方向移动，带动骨盆骨折块G1沿床短轴（X轴）方向进行平移。第二、三丝杠模组23、24均为滑台固定，基座沿丝杠轴线方向移动，第二丝杠模组23带动骨盆骨折块G1沿主钉D1轴线方向运动，第三丝杠模组24带动骨盆骨折块G1沿弧形齿条导轨27轴线方向运动。

该机构各驱动组件的行程通过刻度和卡尺直接读取，平移和旋转的数值均可直观显示，其中，所述支撑组件和丝杠模组的平移运动刻度精度设置为1mm，所述定轴转动外置弧形卡尺和弧形齿条导轨的刻度精度设置为1°；所述支撑立柱的行程为80mm~120mm，所述第一丝杠模组设置不同行程，以适应不同宽度的标准手术床，所述第二丝杠模组行程和第三丝杠模组行程分别为80mm~120mm和40~80mm；所述弧形齿条导轨的行程为110°~140°，所述自旋夹持组件围绕主钉轴线的自旋转行程为220°~270°。

该机构可借助图像配准技术、光学导航或术中CT设备，根据骨盆骨折类型和移位程度，建立骨折复位路径。最后，通过手动调节机构组件的平移和转动实施骨折复位，先进行机构整体平移完成粗复位，后进行骨折块姿态调整，最后进行把持螺钉位置调整，完成骨折块精复位。

对于向头侧移位的单侧骨盆骨折（AO/OTA-C1型），复位顺序依次为：

1）沿床短轴（X轴）的平移：旋动第一丝杠模组22的手轮，第一丝杠模组22的滑台沿丝杠轴线方向平移，牵拉骨折块G1沿床短轴（X轴）平移，完成骨折断端分离解锁；

2）沿床长轴（Y轴）的平移：通过患侧下肢牵引和双侧推力，沿床长轴（Y轴）平移机构，缩小骨折断端之间的距离；

3）垂直于床面（Z轴）的平移：通过双侧提拉机构，垂直于床面（Z轴）方向平移机构，缩小骨折断端之间的距离；

4）绕床短轴（X轴）的转动：第一蜗轮蜗杆驱动器12驱动下支撑臂17定轴转动，使骨盆骨折块G1绕短轴（X轴）转动；

5）绕主钉D1轴线的转动: 旋动第三手轮62驱动副钉旋转套筒55，带动把持螺钉D1、D2绕主钉D1轴线转动，使骨盆骨折块G1自旋；

6）绕弧形齿条导轨27轴线的转动：第二蜗轮蜗杆驱动器31驱动弧形导轨滑台28沿弧形齿条导轨移动，使骨盆骨折块G1绕弧形齿条导轨27轴线转动；

7）沿弧形齿条导轨27轴线的平移：旋动第三丝杠模组24的手轮，模组24的基座沿丝杠方向平移，带动骨盆骨折块G1沿弧形齿条导轨27轴线方向平移；

8）沿主钉D1轴线方向的平移：旋动第二丝杠模组23的手轮，模组23的基座沿丝杠方向平移，带动骨盆骨折块G1沿主钉D1轴线方向平移；

9）沿床短轴（X轴）的平移：旋动第一丝杠模组22的手轮，模组22的滑块沿丝杠方向移动，带动骨盆骨折块G1沿床短轴（X轴）方向平移，完成骨折复位。

对于双侧骨盆骨折，先对移位较小一侧的骨盆骨折临时固定，通过健侧固定组件固定至手术床，然后利用机构对移位较大的一侧进行骨折复位，再用另一套健侧固定组件将该侧骨盆固定至手术床，最后去除移位较小一侧的临时固定，通过机构实施骨折复位。其他类型的骨折，复位顺序根据实际情况调整。

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，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神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 (10)

1.一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构，其特征在于：所述复位机构包括支撑组件、驱动组件、自旋夹持组件、健侧固定组件；其中，

所述驱动组件包括同步旋转模块、第一丝杠模组、第二丝杠模组、第三丝杠模组、弧形导轨模组；

所述第一丝杠模组可带动自旋夹持组件及其把持的骨盆骨折块横向移动，使骨折断端分离解锁，为骨折块精准复位提供运动空间；所述支撑组件对称布置在手术床两侧的床旁导轨上并与之滑动连接，可沿床旁导轨和垂直于床面方向平移，减小骨折断端移位，实施骨折粗复位；所述驱动组件驱动自旋夹持组件进行六自由度运动，实施骨折精复位；

所述骨盆骨折复位机构通过床旁导轨与手术床连接形成框架式封闭结构，通过封闭式结构，所述复位机构可借助手术床提供自身对抗应力；

所述同步旋转模块与所述支撑组件的立柱上端的U型槽铰接；

所述第一丝杠模组沿床短轴方向布置，其两端与所述同步旋转模块的上支撑臂上端固连；

所述弧形导轨模组沿床短轴方向布置，所述弧形导轨模组的弧形齿条导轨平面与所述第一丝杠模组的基座平面平行并位于其前方，通过底板固定环安装在所述第一丝杠模组的滑台上；

所述第二丝杠模组布置在弧形导轨模组前方并与弧形齿条导轨平面平行，通过第二丝杠模组的滑台与所述弧形导轨模组的弧形导轨滑台固连；所述第三丝杠模组布置在所述第二丝杠模组下方并与所述第二丝杠模组垂直，通过第三丝杠模组的滑台与第二丝杠模组的下支撑板固连；

所述第一、第二、第三丝杠模组和弧形导轨模组的运动由丝杠螺母和齿轮齿条控制；

所述自旋夹持组件位于第三丝杠模组前方并固定安装在其前支撑板上，用于夹持置入骨盆骨折块内的把持螺钉，带动骨盆骨折块定轴自旋转；

所述自旋夹持组件、弧形导轨模组和同步旋转模块三个定轴转动组件的转动轴线汇交为一点，该交点是整个所述复位机构的旋转中心；

通过手动调节第一、第二、第三丝杠模组的直线运动距离可控制骨盆骨折块分别沿床短轴方向、弧形齿条导轨径向、弧形齿条导轨轴向直线移动；通过手动调节同步旋转模块、弧形导轨模组的转动角度，可控制骨折块分别绕床短轴和弧形齿条导轨轴线定轴旋转；

通过所述复位机构，可实现骨盆骨折块六自由度平移和旋转；

所述健侧固定组件与床旁导轨滑动连接，用于固定健侧半骨盆。

2.根据权利要求1所述的一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构，其特征在于：支撑组件包括支撑立柱滑座、支撑立柱、立柱锁紧模块，所述支撑组件位于手术床两侧，呈对称分布；所述支撑立柱滑座与手术床两侧的床旁导轨滑动连接，带动所述复位机构沿床长轴平移，通过所述支撑立柱滑座的锁紧手轮锁紧固定；所述支撑立柱垂直安装在所述支撑立柱滑座的梯形槽内，带动所述复位机构垂直床面升降，通过所述立柱锁紧模块锁紧固定；所述支撑组件可整体升降以适应不同骨折类型，并在所述复位机构安装后带动所述复位机构实施沿床长轴和垂直于床面方向的骨折粗复位。

3.根据权利要求1或2任一所述的一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构，其特征在于：立柱锁紧模块包括固定齿条、移动齿条、第一滑块、丝杆、滑鞍和丝杆支撑座，所述固定齿条设置在支撑立柱两侧并与之固连，所述滑鞍和丝杆支撑座布置在支撑立柱两侧，位于支撑立柱滑座上并与之固连，所述第一滑块与滑鞍滑动连接，所述丝杆一端通过螺母与第一滑块连接，另一端与丝杆支撑座螺纹联接，所述移动齿条与第一滑块固连，通过所述固定齿条和移动齿条的啮合实现支撑立柱升降的锁紧固定。

4.根据权利要求1所述的一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构，其特征在于：同步旋转模块包括第一蜗轮蜗杆驱动器、第一角接触球轴承、阶梯轴、轴承端盖、上支撑臂、下支撑臂、支撑杆、支撑杆滑座和支撑杆铰支座，所述第一角接触球轴承与所述支撑立柱上端U型槽的槽壁固连，所述阶梯轴由两个第一角接触球轴承支撑，所述下支撑臂一端与所述阶梯轴固连，另一端与所述上支撑臂固连，用于支撑固定所述第一丝杠模组；所述第一蜗轮蜗杆驱动器和轴承端盖安装在支撑立柱外侧，驱动器输出轴与所述阶梯轴一端固连，带动所述下支撑臂定轴转动并锁紧，第一蜗轮蜗杆驱动器和轴承端盖可根据医生进行左右侧复位时的站位需求对调安装位置；所述支撑杆两端分别与所述支撑杆铰支座和支撑杆滑座铰接，用于定轴转动的辅助支撑和锁紧，所述支撑杆铰支座与上支撑臂固连，所述支撑杆滑座与健侧床旁导轨滑动连接，通过所述支撑杆滑座的锁紧手轮锁紧固定。

5.根据权利要求1所述的一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构，其特征在于：所述第一、第二、第三丝杠模组采用丝杠和双侧滑鞍导轨结构，丝杠两端由第三角接触球轴承支撑，模组端面装有第二手轮和钳制器，其中第一丝杠模组两端均装有第二手轮和钳制器，以满足左右侧复位的需求。

6.根据权利要求1所述的一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构，其特征在于：弧形导轨模组包括底板固定环、弧形底板、弧形齿条导轨、弧形导轨滑台、导轮、支撑块、第二蜗轮蜗杆驱动器和齿轮，所述弧形底板固定安装在所述底板固定环前侧，所述弧形齿条导轨固定安装在弧形底板上；所述导轮和支撑块安装在弧形导轨滑台上，分别与弧形齿条导轨滚动连接和滑动连接，用于弧形导轨滑台的固定和导向；所述第二蜗轮蜗杆驱动器与弧形导轨滑台固连，所述齿轮固定安装在第二蜗轮蜗杆驱动器的蜗轮轴上，并与弧形齿条啮合，带动弧形导轨滑台沿弧形齿条导轨移动。

7.根据权利要求1、4或6任一所述的一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构，其特征在于：蜗轮蜗杆驱动器包括箱体、第二角接触球轴承、蜗轮、蜗轮轴、蜗杆轴和第一手轮，所述第二角接触球轴承与所述箱体支撑壁固连，所述蜗轮轴和所述蜗杆轴分别由两个第二角接触球轴承支撑，所述蜗轮固定安装在所述蜗轮轴上，并与蜗杆轴啮合，所述第一手轮与蜗杆轴固连，带动蜗轮轴转动输出动力。

8.根据权利要求1所述的一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构，其特征在于：自旋夹持组件包括底板、支撑座、第四角接触球轴承、副钉旋转套筒、副钉导杆、副钉支架、主钉夹持器、副钉夹持器、快速锁紧螺栓、钳制器、第三手轮、主钉和副钉，所述底板与第三丝杠模组的前支撑板固连，所述支撑座固定安装在底板两侧，其中上支撑板可安装外置弧形卡尺，用于测量骨盆骨折块绕主钉轴线定轴自旋转的角度；所述第四角接触球轴承和钳制器与支撑座固连，所述副钉旋转套筒由第四角接触球轴承支撑；所述主钉和副钉为骨盆骨折块把持螺钉，主钉和副钉穿过夹持器，并通过夹持器的弹性夹头锁紧固定，所述主钉夹持器安装在副钉旋转套筒内，所述副钉夹持器安装在副钉支架内，均通过快速锁紧螺栓锁紧固定；所述主钉轴线与第二丝杠模组轴线保持平行，且与弧形齿条导轨径向同向；所述主钉和副钉约成正交方向置入骨盆骨折块，其中主钉沿髂前下棘至髂后下棘方向，副钉为髋臼上横行螺钉方向，两枚螺钉均置入髋臼上方；对副钉旋转套筒施加转矩，其带动骨盆骨折块绕主钉轴线自旋转；结合所述弧形导轨模组和同步旋转模块，可实施骨折块三自由度旋转运动；所述副钉支架与副钉导杆滑动连接，副钉支架可伸缩；所述夹持器、副钉旋转套筒、副钉支架具有贯穿的通孔。

9.根据权利要求1所述的一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构，其特征在于：健侧固定组件包括支撑滑块、第一支撑竖轴、滑动轴套、支撑横轴、滑动轴套、第二支撑竖轴、十字连接件、固定杆、钉杆固定夹、外固定钉和锁紧手轮，所述支撑滑块与健侧床旁导轨滑动连接，通过所述锁紧手轮锁紧固定；所述第一支撑竖轴与支撑滑块固连，所述支撑横轴通过滑动轴套与第一支撑竖轴滑动连接，所述第二支撑竖轴通过十字连接件与支撑横轴固连，所述固定杆通过钉杆固定夹与支撑横轴滑动连接，所述外固定钉通过钉杆固定夹与固定杆滑动连接；滑动轴套、固定杆和钉杆固定夹适应不同的外固定钉位姿；所述健侧固定组件设置为两套，用于双侧骨盆的临时固定。

10.根据权利要求8所述的一种用于骨盆骨折微创手术的骨折复位机构，其特征在于：该所述复位机构各驱动组件的行程通过刻度和卡尺直接读取，平移和旋转的数值均可直观显示，其中，所述支撑组件和第一、第二、第三丝杠模组的平移运动刻度精度设置为1mm，所述定轴转动外置弧形卡尺和弧形齿条导轨的刻度精度设置为1°；所述支撑立柱的行程为80mm~120mm，所述第一丝杠模组设置不同行程，以适应不同宽度的标准手术床，所述第二丝杠模组行程和第三丝杠模组行程分别为80mm~120mm和40~80mm；所述弧形齿条导轨的行程为110°~140°，所述自旋夹持组件围绕主钉轴线的自旋转行程为220°~270°。

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