CN1189134C - 外固定微动加压骨折康复装置 - Google Patents

Abstract

一种外固定微动加压骨折康复装置属于医疗器械领域。包括：外固定架/螺旋传动微幅加压装置，其连接方式为：螺旋传动微幅加压装置直接设置在外固定架上，两者形成一个整体，螺旋传动微幅加压装置包括：减速直流电机、电机支架、码盘及微型光电传感器和控制盒、包含在外固定架中的由焊合螺套、转动螺杆组成的螺旋传动副，其连接方式为：码盘设置在转动螺杆靠近焊合支承套的一侧，微型光电传感器固定在焊合支承套的外缘上，微型光电传感器的切槽正对码盘的感应块，减速直流电机通过电机支架用螺钉与外固定架相连，控制盒通过螺钉与外固定架固连，或单独为一体。本发明体积小，安装方便，可以与外固定架形成一个有机的整体，便于携带，也便于使用。

Description

外固定微动加压骨折康复装置

技术领域

本发明涉及的是一种用于骨折康复的装置，特别是一种外固定微动加压骨折康复装置，属于医疗器械领域。

背景技术

目前，外科医生在治疗四肢骨骨折病人时，除了采用骨折夹板和石膏固定外，还采用一种金属外固定架。采用石膏固定方式，容易造成骨折端移位；采用外固定架固定方式，固定可靠，不易造成骨折端易位；近年来，许多实验研究证实，骨折段控制性微动可以促进骨痂的形成和钙化，加速骨折愈合。常用的诱发方式是通过肢体负重来实现骨折段的轴向微动，然而，负重诱发的微动常常受到不同患者的活动能力、对疼痛的耐受程度及负重愿望等影响，产生微动的大小、时机等较难控制，无法量化，并且过早的负重具有导致内固定断裂、骨折畸形愈合和骨折不愈合等危险。经文献检索发现，张先龙等人在《中华外科杂志》，1998第36(5)撰文“微动对骨折愈合影响的进展”，该文中提到：1989年，Goodship等在羊胫骨干截骨实验性骨折愈合研究中(截骨端间隙为3mm)，将气动滑塞与外固定支架上的微动装置相连，术后1周，以0.5Hz(接近生理步频)，每天每次17分钟，施加轴向载荷，使骨折段产生1mm微动，观察12周。X线及力学测试表明实验组骨折愈合率及愈合强度均明显高于单纯外固定组。此后，Kershaw等、Sarmiento等在同样的实验研究基础上，对临床单纯胫骨干横型骨折患者进行了随机的前瞻性研究。结果显示外固定支架固定术后1周使用微动装置组，患者骨折愈合达到每度15Nm弯曲强度时，所需要的愈合时间较单纯外固定支架固定组提前了5周(P＜0.01)，进一步证实了骨折愈合早期(1周左右)骨折段控制性细微运动可以促进骨痂生长，加速骨折愈合。目前，国外采用的微动装置主要是气泵，通过气动滑塞与外固定架相连，具有体积大，噪音高，气泵与外固定架不能组合在一起，携带不便的缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种外固定微动加压骨折康复装置，使其外固定，具有可调节频率、时间、振幅，促进骨折愈合的进程。本发明是根据以下技术方案实施的，本发明主要包括：外固定架和螺旋传动微幅加压装置，其连接方式为：外固定架本体材料采用高强度铝合金，螺旋传动微幅加压装置直接设置在外固定架上，两者形成一个整体，而且微动的频率、振幅、时间可以按病人的需要进行设定。

外固定架包括：半圆柱盖、带面圆柱体、球面轴承(一)和(二)、半轴、半轴套、焊合螺套、转动螺杆、焊合支承套，其连接方式为：半圆柱盖和带面圆柱体通过2个内六角螺钉联接固定，它们之间开有5个小孔，使用时，通过这些小孔，钢针被固定在病人骨折断端的两边，左端带面圆柱体与半轴之间通过球面轴承(一)连接，可使带面圆柱体与半轴之间能适应微小摆动，右端带面圆柱体与半轴套之间通过另一球面轴承(二)连接，作用相同，转动螺杆一端插入焊合支承套的滑动轴承中，另一端与焊合螺套螺旋连接，焊合螺套及焊合支承套的光轴分别插入半轴和半轴套，半轴上设有键槽，半轴与半轴套之间可相对滑动。

螺旋传动微幅加压装置包括：减速直流电机、电机支架、码盘及微型光电传感器和控制盒，其连接方式为：码盘设置在转动螺杆靠近焊合支承套的一侧，微型光电传感器固定在焊合支承套的外缘上，微型光电传感器的切槽正对码盘的感应块，减速直流电机通过电机支架用螺钉与外固定架相连，控制盒通过螺钉与外固定架固连，或单独为一体，从控制盒引出3根电缆，其中一根为220V的交流电源插头，一根为驱动和控制电机的电源线，另一根为光电传感器的信号线。

调整控制盒上的频率、时间、振幅旋钮，启动电源，电机通过减速器、螺旋传动，使螺杆产生交替正反转，焊合螺套产生往复(微幅)移动，从而通过外固定架使骨折断端间产生微动，过了设定时间后，微动自动停止。

根据骨折断端两边的长度进行调整，使半轴与半轴套处于所需要的尺寸位置要求，然后，用内六角螺钉稍许拧紧。将焊合螺套的光轴插入半轴，将焊合支承套的光轴插入半轴套，安装码盘、光电传感器、电机支架及减速直流电机等零件，控制盒内安装有8051单片机系统、脉宽调制式功率放大器等电子元件，8051单片机小系统，由8051单片机、8279键盘/显示接口芯片、74LS373锁存器、74hc86、槽型光藕、7404和7402等器件构成，外围设备包括1×4键盘阵列、电机输出驱动系统(功率驱动器采用L298芯片)、数码管输出驱动系统(其中位选功率驱动器采用型号为9014的三极管驱动、段选功率驱动器采用741s244驱动芯片驱动)，输出驱动系统有光隔和功率驱动器组成。在现有的外固定架的基础上，增加了这一具有周期性微幅加压功能的有利于促进骨折愈合速率的螺旋传动微幅加压装置。

通过电机支架固定在外固定架上的直流减速电机驱动转动螺杆转动，转动螺杆带动其上的螺套作直线移动，螺杆每转一圈，螺套移动一个导程，由控制盒控制电机按设定的规律作正转、反转和改变旋转速度，从而使螺套也跟着作正向、反向和快慢移动，螺套的往复移动带动与外固定架两端相连的骨头的往复移动。移动量即微动的幅度则取决于螺杆导程的大小和同向转动的圈数。这样，选择合适的螺杆导程，控制电机按设定规律作正转、反转，通过外固定架，作用在骨折端的微动就产生了。

根据CNKI专利数据库检索，具有周期性微幅加压功能的外固定架国内未见报道，现有的外固定架专利都不拥有周期性微幅加压功能。根据骨折愈合机制的研究结果，在骨折愈合过程中，对骨折断端施加一往复微动压力，频率在0.25~1赫兹，振幅≤1-2毫米，压力≤8公斤，每次锻练15~30分钟，每天1~3次，有利于加速骨折断端间的组织修复，促进骨折部毛细血管生长，骨痂形成和钙化的愈合过程。将本发明外固定在病人骨折断端的两边，在骨折愈合初期起外固定架的作用，同时，通过设定微动幅度、频率、时间参数，具有使骨折断端间产生微动作用，每天进行1~3次的锻炼，可以加速骨折愈合进程。

本发明具有实质性特点和显著进步，它可以通过连接在外固定架上的螺旋传动微幅加压装置使骨折断端产生所设定的微动，微动的频率、振幅、时间可以设定和调节，以满足不同病人或骨折治疗时期不同阶段的康复需要，由于采用的是螺旋传动微幅加压装置，它体积小，安装方便，可以与外固定架形成一个有机的整体，便于携带，也便于使用。

附图说明

图1本发明结构示意图

具体实施方式

如图1所示，本发明主要包括：外固定架1和螺旋传动微幅加压装置2，其连接方式为：螺旋传动微幅加压装置2直接设置在外固定架1上，两者形成一个整体。

外固定架1包括：半圆柱盖3、带面圆柱体4、左侧球面轴承5和右侧球面轴承6、半轴7、半轴套8、焊合螺套9、转动螺杆10、焊合支承套11，其连接方式为：半圆柱盖3和带面圆柱体4通过内六角螺钉联接固定，左端带面圆柱体4与半轴7之间通过左侧球面轴承5连接，右端带面圆柱体4与半轴套8之间通过右侧球面轴承6连接，转动螺杆10一端插入焊合支承套11的滑动轴承中，另一端与焊合螺套9螺旋连接，焊合螺套9及焊合支承套11的光轴分别插入半轴7和半轴套8。

半圆柱盖3和带面圆柱体4之间开有小孔。半轴7上设有键槽。

螺旋传动微幅加压装置2包括：减速直流电机12、电机支架13、码盘14及微型光电传感器15和控制盒16，其连接方式为：码盘14设置在转动螺杆10靠近焊合支承套11的一侧，微型光电传感器15固定在焊合支承套11的外缘上，微型光电传感器15的切槽正对码盘14的感应块，减速直流电机12通过电机支架13用螺钉与外固定架1相连，控制盒16通过螺钉与外固定架1固连，或单独为一体。

控制盒16引出3根电缆，其中一根为220V的交流电源插头，一根为驱动和控制电机的电源线，另一根为光电传感器的信号线。

通过电机支架13固定在外固定架1上的直流减速电机12驱动转动螺杆10转动，转动螺杆10带动其上的焊合螺套9作直线移动，螺杆10每转一圈，螺套9移动一个导程，由控制盒16控制电机按设定的规律作正转、反转和改变旋转速度，从而使螺套9也跟着作正向、反向和快慢移动，螺套9的往复移动带动与外固定架1两端相连的骨头的往复移动。移动量即微动的幅度则取决于螺杆10导程的大小和同向转动的圈数。这样，选择合适的螺杆导程，控制电机按设定规律作正转、反转，通过外固定架1，作用在骨折端的微动就产生了。

Claims (5)

1、一种外固定微动加压骨折康复装置，包括：外固定架(1)，其特征在于还包括：螺旋传动微幅加压装置(2)，其连接方式为：螺旋传动微幅加压装置(2)直接设置在外固定架(1)上，两者形成一个整体，螺旋传动微幅加压装置(2)包括：减速直流电机(12)、电机支架(13)、码盘(14)及微型光电传感器(15)和控制盒(16)，还有包含在外固定架(1)中的由焊合螺套(9)、转动螺杆(10)组成的螺旋传动副，其连接方式为：码盘(14)设置在转动螺杆(10)靠近焊合支承套(11)的一侧，微型光电传感器(15)固定在焊合支承套(11)的外缘上，微型光电传感器(15)的切槽正对码盘(14)的感应块，减速直流电机(12)通过电机支架(13)用螺钉与外固定架(1)相连，控制盒(16)通过螺钉与外固定架(1)固连，或单独为一体。

2、根据权利要求1所述的这种外固定微动加压骨折康复装置，其特征是外固定架(1)包括：半圆柱盖(3)、带面圆柱体(4)、左侧球面轴承(5)和右侧球面轴承(6)、半轴(7)、半轴套(8)、焊合螺套(9)、转动螺杆(10)、焊合支承套(11)，其连接方式为：半圆柱盖(3)和带面圆柱体(4)通过内六角螺钉联接固定，左端带面圆柱体(4)与半轴(7)之间通过左侧球面轴承(5)连接，右端带面圆柱体(4)与半轴套(8)之间通过右侧球面轴承(6)连接，转动螺杆(10)一端插入焊合支承套(11)的滑动轴承中，另一端与焊合螺套(9)螺旋连接，焊合螺套(9)及焊合支承套(11)的光轴分别插入半轴(7)和半轴套(8)。

3、根据权利要求2所述的这种外固定微动加压骨折康复装置，其特征是半圆柱盖(3)和带面圆柱体(4)之间开有小孔。

4、根据权利要求2所述的这种外固定微动加压骨折康复装置，其特征是半轴(7)上设有键槽。

5、根据权利要求1所述的这种外固定微动加压骨折康复装置，其特征是控制盒(16)引出3根电缆，其中一根为220V的交流电源插头，一根为驱动和控制电机的电源线，另一根为光电传感器的信号线。

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