CN211188037U - 一种智能无创跟骨复位辅助机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能无创跟骨复位辅助机器人，涉及医疗辅助设备技术领域，包括具有移动和升降功能的移动升降机构及安装于移动升降机构上的修复台，修复台包括修复台支架、腿部固定结构、足底顶紧单元及长电滑台、足跟限位单元、两个足跟修复单元和足弓限位单元。本实用新型通过足底顶紧单元和足跟限位单元进行修复手术过程中足部的定位，并通过足跟推压块对足跟进行推压复位，再通过足弓限位单元和足跟限位单元共同进行足部的拉伸修复；实现了医务人员远程操作的跟骨复位，不仅通过机械化操作替代了人力操作，大大降低了医务人员的劳动强度，还能使医务人员远离有害的辐射源，避免频繁受到辐射导致的健康问题。

Description

一种智能无创跟骨复位辅助机器人

技术领域

本实用新型涉及医疗辅助设备技术领域，具体涉及一种用于跟骨骨折复位的辅助机器人。

背景技术

脚跟跟骨骨折分为舌形跟骨骨折、塌陷型跟骨骨折和其他跟骨骨折，目前针对舌形跟骨骨折和塌陷型跟骨骨折，一般有非手术治疗与手术治疗两种方式。非手术治疗时，医生通过将患者跟骨挤压、拉伸及足弓弯曲成型等方式对跟骨进行复位；动作大致完成后，在保持足弓弯曲的基础上，通过C形臂X光机拍照，确认足弓复位情况，若复位情况不够理想，则需要重新调整复位后再次拍照确认，反复多次，以确保跟骨恢复到理想情况。在跟骨复位过程中，需要至少两名或两名以上的医生进行协作，同时，因X光机拍照时，患者的跟骨需要保持复位状态，故医生也在X光机辐射范围以内。

X射线能够穿透细胞、破坏DNA，甚至诱发某些癌细胞。X射线还会破坏细胞内部结构，对遗传分子产生难以修复的终身性破坏。还有研究表明，X射线会破坏红细胞，可能会诱发白血病等血液疾病。在跟骨复位手术中，医生至少要经受两次X光照射，若每次照射时间为 0.5秒，接受的辐射量为0.023毫西弗特，则一次手术，医生受到的辐射至少为0.046毫西弗特。根据国际放射防护委员会制定的标准，辐射总危险度为0.0165/西弗特，也就是说，身体每接受一西弗特(1西弗特＝1000毫西弗特)的辐射剂量，就会增加0.0165的致癌几率。长期从事跟骨复位的医生，患癌的几率将大大增加，对医生的身体造成十分不良的影响。

实用新型内容

本实用新型正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种智能无创跟骨复位辅助机器人。

本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：一种智能无创跟骨复位辅助机器人，包括用于安置患者的手术床、用于检测和反馈足部骨骼状况的C型臂X光机及用于显示足部骨骼状况和用于进行机器人控制的显示及控制装置，所述C型X光机对应患者足部的位置设置，还包括具有移动和升降功能的移动升降机构及安装于所述移动升降机构上的修复台，所述修复台包括呈顶部开口的箱状结构的修复台支架、设于所述修复台支架顶部的修复台盖板、设于所述修复台盖板上的腿部固定结构、位于所述修复台盖板上方且设于所述腿部固定结构对侧的足底顶紧单元及设于所述修复台支架的箱状结构内的长电滑台、足跟限位单元、两个足跟修复单元和足弓限位单元；

所述长电滑台设于所述修复台支架底部纵向中部，其输出的滑动方向与患者腿长方向垂直，所述足弓限位单元设于所述修复台支架底部横向中部，与所述腿部固定结构位于所述长电滑台同侧；足跟限位单元通过足跟修复滑块安装于所述长电滑台上，两个足跟修复单元对称设于所述足弓限位单元两侧且与所述箱状结构固连，分别用于顶紧患者左足跟和右足跟；任一所述足跟修复单元靠近所述长电滑台一侧设置长电滑台电缸，所述长电滑台电缸的输出端与所述长电滑台外侧壁连接，用于驱动所述长电滑台沿患者腿长方向滑动；

电爪安装于所述足跟修复滑块上，电爪上压块和电爪下压块各通过一个电爪手指安装于所述电爪上，构成所述足跟限位单元；所述电爪用于驱动所述电爪上压块和所述电爪下压块相向或相背移动，以夹紧或放松患者足跟；

电转台与所述修复台支架固连，足弓电爪安装于所述电转台上，足弓底部压块和足弓面部压块各通过一个足弓压块安装板安装于所述足弓电爪上，构成所述足弓限位单元；所述足弓电爪用于驱动所述足弓底部压块和所述足弓面部压块相向或相背移动，以夹紧或放松患者足弓。

进一步的，足跟推压块通过足跟推压块安装板与足跟修复电缸输出端连接，构成所述足跟修复单元，所述足跟修复电缸连接固定于所述箱状结构内，所述足跟推压块伸出至所述修复台盖板上方。

进一步的，短电滑台通过安装于所述修复台支架和所述修复台盖板上的足底顶紧支架安装固定，其滑动方向水平设置，电缸安装于所述短电滑台上，其驱动轴线与其滑动方向在水平面内垂直，输出端连接顶紧头，构成所述足底顶紧单元；所述顶紧头朝向患者足部方向设置，所述足底顶紧支架顶部以足底顶紧盖板封闭，所述足底顶紧单元设于所述足底顶紧支架和所述足底顶紧盖板围成的区域内部。

进一步的，所述腿部固定结构包括小腿固定垫块和两个小腿固定绷带，所述小腿固定垫块为矩形台状结构，其长度方向与所述长电滑台滑动方向平行，两个小腿固定绷带对称设于所述小腿固定垫块上。

进一步的，所述移动升降机构包括滑动支架和升降机构，所述滑动支架底部呈板状结构，所述板状结构一侧设直立的箱体，底部设各具有锁定功能的滑轮；所述箱体内侧壁设长条形的升降孔，所述升降机构设于所述箱体内部；

伺服电机固定于所述箱体内底部，其输出端连接减速机的输入端，所述减速机的输出端通过联轴器连接滚珠丝杠，所述滚珠丝杠通过设于其两端的两个固接于所述箱体上的轴承座限位，其转动轴线竖直设置；连接板与配合连接于所述滚珠丝杠上的连接块连接固定，导轨滑块背面与所述连接板连接固定，正面两侧分别与两个固连于所述箱体上的升降滑轨滑动配合，中部呈由所述升降孔凸出至所述箱体外部的凸台结构，构成所述升降机构；所述修复台连接于所述凸台结构上。

进一步的，所述显示及控制装置包括用于发出指令和显示信息的显示触摸一体机、用于进行机器人控制的控制器及控制装置支架，所述显示触摸一体机和所述控制器安装于所述控制装置支架上。

进一步的，所述顶紧头、所述电爪上压块、所述电爪下压块、所述足跟推压块、所述足弓底部压块和所述足弓面部压块均以软性材料包覆；所述顶紧头与所述电缸的输出端、所述电爪上压块和所述电爪下压块与所述电爪手指、所述足跟推压块与所述足跟推压块安装板及所述足弓底部压块和所述足弓面部压块与所述足弓压块安装板可拆卸连接。

进一步的，所述顶紧头、所述电爪上压块、所述电爪下压块、所述足跟推压块、所述足弓底部压块和所述足弓面部压块上与患者足部接触的部分均分别设力传感器。

本实用新型提供了一种智能无创跟骨复位辅助机器人，具有以下有益效果：

1、通过足底顶紧单元和足跟限位单元进行修复手术过程中足部的定位，并通过足跟推压块对足跟进行推压复位，再通过足弓限位单元和足跟限位单元共同进行足部的拉伸修复，实现了跟骨骨折修复手术的机械化进行；

2、相较于人工操作，机械动作的精度更高，施力更稳定，利于跟骨骨折复位手术的高精度化，改善手术治疗的效果；

3、实现了医务人员远程操作的跟骨复位，不仅通过机械化操作替代了人力操作，大大降低了医务人员的劳动强度，还能使医务人员远离有害的辐射源，避免频繁受到辐射导致的健康问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型移动升降机构和修复台的结构示意图；

图3为本实用新型修复台的结构示意图；

图4为本实用新型升降机构的内部结构示意图；

图5为本实用新型修复台第一种工作状态的内部结构示意图；

图6为本实用新型修复台第二种工作状态的内部结构示意图；

图7为本实用新型显示及控制装置的结构示意图。

图中：

1、移动升降机构，101、滑动支架，102、伺服电机，103、减速机，104、联轴器，105、轴承座，106、滚珠丝杠，107、连接块，108、连接板，109、导轨滑块；2、修复台，21、足底顶紧单元，211、短电滑台，212、电缸，213、顶紧头；22、长电滑台，221、长电滑台电缸；23、足跟限位单元，231、足跟修复滑块，232、电爪，233、电爪手指，234、电爪上压块，235、电爪下压块；24、足跟修复单元，241、足跟修复电缸，242、足跟推压块安装板， 243、足跟推压块；25、足弓限位单元，251、电转台，252、足弓电爪，253、足弓压块安装板，254、足弓底部压块，255、足弓面部压块；261、修复台支架，262、修复台盖板，263、小腿固定垫块，264、小腿固定绷带；3、显示及控制装置，31、显示触摸一体机，32、控制装置支架，33、控制器；4、手术床；5、C型臂X光机；6、腿部。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1～图7所示，其结构关系为：包括用于安置患者的手术床4、用于检测和反馈足部骨骼状况的C型臂X光机5及用于显示足部骨骼状况和用于进行机器人控制的显示及控制装置3，C型X光机5对应患者足部的位置设置，手术床为现有的电动液压手术床，能够在手术过程中支撑患者，并根据手术操作需要调整体位，为医生提供方便的手术环境；C型臂X光机为现有的X光机，用于采集骨骼图像、手术造影、摄像及将采集到的信息反馈至显示及控制装置3并在显示及控制装置3中显示；

还包括具有移动和升降功能的移动升降机构1及安装于移动升降机构1上的修复台2，修复台2包括呈顶部开口的箱状结构的修复台支架261、设于修复台支架261顶部的修复台盖板262、设于修复台盖板262上的腿部固定结构、位于修复台盖板262上方且设于腿部固定结构对侧的足底顶紧单元21及设于修复台支架261的箱状结构内的长电滑台22、足跟限位单元23、两个足跟修复单元24和足弓限位单元25；

长电滑台22设于修复台支架261底部纵向中部，其输出的滑动方向与患者腿长方向垂直，足弓限位单元25设于修复台支架261底部横向中部，与腿部固定结构位于长电滑台22同侧；足跟限位单元23通过足跟修复滑块231安装于长电滑台22上，两个足跟修复单元24对称设于足弓限位单元25两侧且与箱状结构固连，分别用于顶紧患者左足跟和右足跟；任一足跟修复单元24靠近长电滑台22一侧设置长电滑台电缸221，长电滑台电缸221的输出端与长电滑台22外侧壁连接，用于驱动长电滑台22沿患者腿长方向滑动；

电爪232安装于足跟修复滑块231上，电爪上压块234和电爪下压块235各通过一个电爪手指233安装于电爪232上，构成足跟限位单元23；电爪232用于驱动电爪上压块234和电爪下压块235相向或相背移动，以夹紧或放松患者足跟；

电转台251与修复台支架261固连，足弓电爪252安装于电转台251上，足弓底部压块 254和足弓面部压块255各通过一个足弓压块安装板253安装于足弓电爪252上，构成足弓限位单元25；足弓电爪252用于驱动足弓底部压块254和足弓面部压块255相向或相背移动，以夹紧或放松患者足弓。

优选的，足跟推压块243通过足跟推压块安装板242与足跟修复电缸241输出端连接，构成足跟修复单元24，足跟修复电缸241连接固定于箱状结构内，足跟推压块243伸出至修复台盖板262上方。

优选的，短电滑台211通过安装于修复台支架261和修复台盖板262上的足底顶紧支架安装固定，其滑动方向水平设置，电缸212安装于短电滑台211上，其驱动轴线与其滑动方向在水平面内垂直，输出端连接顶紧头213，构成足底顶紧单元21；顶紧头213朝向患者足部方向设置，足底顶紧支架顶部以足底顶紧盖板封闭，足底顶紧单元21设于足底顶紧支架和足底顶紧盖板围成的区域内部。

优选的，腿部固定结构包括小腿固定垫块263和两个小腿固定绷带264，小腿固定垫块 263为矩形台状结构，其长度方向与长电滑台22滑动方向平行，两个小腿固定绷带264对称设于小腿固定垫块263上，分别用于固定患者两条腿部6的小腿。

优选的，移动升降机构1包括滑动支架101和升降机构，滑动支架101底部呈板状结构，板状结构一侧设直立的箱体，底部设各具有锁定功能的滑轮；箱体内侧壁设长条形的升降孔，升降机构设于箱体内部；

伺服电机102固定于箱体内底部，其输出端连接减速机103的输入端，减速机103的输出端通过联轴器104连接滚珠丝杠106，滚珠丝杠106通过设于其两端的两个固接于箱体上的轴承座105限位，其转动轴线竖直设置；连接板108与配合连接于滚珠丝杠106上的连接块107连接固定，导轨滑块109背面与连接板连接固定，正面两侧分别与两个固连于箱体上的升降滑轨滑动配合，中部呈由升降孔凸出至箱体外部的凸台结构，构成升降机构；修复台2连接于凸台结构上。

优选的，显示及控制装置包括用于发出指令和显示信息的显示触摸一体机31、用于进行机器人控制的控制器33及控制装置支架32，显示触摸一体机31和控制器33安装于控制装置支架32上；控制器33可采用西门子PCL-S7-1200。

优选的，顶紧头213、电爪上压块234、电爪下压块235、足跟推压块243、足弓底部压块254和足弓面部压块255均以软性材料包覆，避免对患者皮肤造成损伤；顶紧头213与电缸212的输出端、电爪上压块234和电爪下压块235与电爪手指233、足跟推压块243与足跟推压块安装板242及足弓底部压块254和足弓面部压块255与足弓压块安装板253可拆卸连接，以便于上述各直接与患者足部接触部分的更换和消毒。

优选的，顶紧头213、电爪上压块234、电爪下压块235、足跟推压块243、足弓底部压块254和足弓面部压块255上与患者足部接触的部分均分别设力传感器，以实时反馈上述各部分与患者足部之间的作用力大小。

具体使用时，以患者右脚跟骨骨折为例，通过显示触摸一体机31选择右脚修复模式，足跟修复滑块231沿长电滑台22运动至左侧，医务人员将电爪上压块234、电爪下压块235、足弓底部压块254和足弓面部压块255更换为右脚用压块。然后，医务人员在修复台2上铺上无菌布，患者在手术床4上进行麻醉。

麻醉完成后，医务人员将移动升降机构1及其上连接的修复台2整体推动至手术床3前端，并将修复台2高度调整至与手术床3一致，具体过程为启动伺服电机102，伺服电机102 正向或反向转动，其输出的转速经减速机103减速后传递至滚珠丝杠106，滚珠丝杠106相应正向或反向转动，驱动连接块107带动与其连接的连接板108沿导轨滑块109向上或向下移动，直至连接板108上连接的修复台2的高度与手术床3一致。

医务人员将患者右腿置于小腿固定垫块263上，并用小腿固定绷带264进行固定，将患者的右脚脚跟置入电爪上压块234和电爪下压块235之间，脚弓置入足弓底部压块254和足弓面部压块255之间，然后控制电缸212驱动顶紧头213伸出，与患者的右脚足底接触；随后医务人员，调整C型臂X光机5的位置，使其对准患者右脚脚跟后退出手术室，以显示及控制装置3继续进行手术操作。

跟骨骨折手术修复过程为电爪232通过电爪手指233带动电爪上压块234和电爪下压块 235反复夹紧、放松，电爪上压块234和电爪下压块235夹紧时，足跟修复电缸241通过足跟推压块安装板242驱动足跟推压块243对脚后部进行挤压，电爪上压块234和电爪下压块 235放松时，足跟修复电缸241通过足跟推压块安装板242驱动足跟推压块243复位收回。若干次后，跟骨厚度恢复至正常值，电爪上压块234和电爪下压块235保持夹紧状态，足跟推压块243收回，电缸212驱动顶紧头213继续伸出达到预设值并保持顶紧。然后足弓电爪 252通过足弓压块安装板253驱动足弓底部压块254和足弓面部压块255将足弓夹紧，足跟修复滑块231带动电爪232向左侧滑动拉伸，同时，足弓电爪252在点转台251的驱动下顺时针旋转到预设值并保持。动作完成后，C型臂X光机5对患者右脚脚跟进行纵向和横向拍照，并将影像显示在显示触摸一体机中，若达到理想效果，医生用加压螺丝钉将跟骨骨折部位固定即可。若未达到理想效果，则医生控制相应模块进行微调，调整之后再次拍照，确认修复情况，直至达到理想修复效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种智能无创跟骨复位辅助机器人，包括用于安置患者的手术床(4)、用于检测和反馈足部骨骼状况的C型臂X光机(5)及用于显示足部骨骼状况和用于进行机器人控制的显示及控制装置(3)，所述C型X光机(5)对应患者足部的位置设置，其特征在于：还包括具有移动和升降功能的移动升降机构(1)及安装于所述移动升降机构(1)上的修复台(2)，所述修复台(2)包括呈顶部开口的箱状结构的修复台支架(261)、设于所述修复台支架(261)顶部的修复台盖板(262)、设于所述修复台盖板(262)上的腿部固定结构、位于所述修复台盖板(262)上方且设于所述腿部固定结构对侧的足底顶紧单元(21)及设于所述修复台支架(261)的箱状结构内的长电滑台(22)、足跟限位单元(23)、两个足跟修复单元(24)和足弓限位单元(25)；

所述长电滑台(22)设于所述修复台支架(261)底部纵向中部，其输出的滑动方向与患者腿长方向垂直，所述足弓限位单元(25)设于所述修复台支架(261)底部横向中部，与所述腿部固定结构位于所述长电滑台(22)同侧；足跟限位单元(23)通过足跟修复滑块(231)安装于所述长电滑台(22)上，两个足跟修复单元(24)对称设于所述足弓限位单元(25)两侧且与所述箱状结构固连，分别用于顶紧患者左足跟和右足跟；任一所述足跟修复单元(24)靠近所述长电滑台(22)一侧设置长电滑台电缸(221)，所述长电滑台电缸(221)的输出端与所述长电滑台(22)外侧壁连接，用于驱动所述长电滑台(22)沿患者腿长方向滑动；

电爪(232)安装于所述足跟修复滑块(231)上，电爪上压块(234)和电爪下压块(235)各通过一个电爪手指(233)安装于所述电爪(232)上，构成所述足跟限位单元(23)；所述电爪(232)用于驱动所述电爪上压块(234)和所述电爪下压块(235)相向或相背移动，以夹紧或放松患者足跟；

电转台(251)与所述修复台支架(261)固连，足弓电爪(252)安装于所述电转台(251)上，足弓底部压块(254)和足弓面部压块(255)各通过一个足弓压块安装板(253)安装于所述足弓电爪(252)上，构成所述足弓限位单元(25)；所述足弓电爪(252)用于驱动所述足弓底部压块(254)和所述足弓面部压块(255)相向或相背移动，以夹紧或放松患者足弓。

2.根据权利要求1所述的一种智能无创跟骨复位辅助机器人，其特征在于：足跟推压块(243)通过足跟推压块安装板(242)与足跟修复电缸(241)输出端连接，构成所述足跟修复单元(24)，所述足跟修复电缸(241)连接固定于所述箱状结构内，所述足跟推压块(243)伸出至所述修复台盖板(262)上方。

3.根据权利要求2所述的一种智能无创跟骨复位辅助机器人，其特征在于：短电滑台(211)通过安装于所述修复台支架(261)和所述修复台盖板(262)上的足底顶紧支架安装固定，其滑动方向水平设置，电缸(212)安装于所述短电滑台(211)上，其驱动轴线与其滑动方向在水平面内垂直，输出端连接顶紧头(213)，构成所述足底顶紧单元(21)；所述顶紧头(213)朝向患者足部方向设置，所述足底顶紧支架顶部以足底顶紧盖板封闭，所述足底顶紧单元(21)设于所述足底顶紧支架和所述足底顶紧盖板围成的区域内部。

4.根据权利要求1所述的一种智能无创跟骨复位辅助机器人，其特征在于：所述腿部固定结构包括小腿固定垫块(263)和两个小腿固定绷带(264)，所述小腿固定垫块(263)为矩形台状结构，其长度方向与所述长电滑台(22)滑动方向平行，两个小腿固定绷带(264)对称设于所述小腿固定垫块(263)上。

5.根据权利要求1所述的一种智能无创跟骨复位辅助机器人，其特征在于：所述移动升降机构(1)包括滑动支架(101)和升降机构，所述滑动支架(101)底部呈板状结构，所述板状结构一侧设直立的箱体，底部设各具有锁定功能的滑轮；所述箱体内侧壁设长条形的升降孔，所述升降机构设于所述箱体内部；

伺服电机(102)固定于所述箱体内底部，其输出端连接减速机(103)的输入端，所述减速机(103)的输出端通过联轴器(104)连接滚珠丝杠(106)，所述滚珠丝杠(106)通过设于其两端的两个固接于所述箱体上的轴承座(105)限位，其转动轴线竖直设置；连接板(108)与配合连接于所述滚珠丝杠(106)上的连接块(107)连接固定，导轨滑块(109)背面与所述连接板连接固定，正面两侧分别与两个固连于所述箱体上的升降滑轨滑动配合，中部呈由所述升降孔凸出至所述箱体外部的凸台结构，构成所述升降机构；所述修复台(2)连接于所述凸台结构上。

6.根据权利要求1所述的一种智能无创跟骨复位辅助机器人，其特征在于：所述显示及控制装置包括用于发出指令和显示信息的显示触摸一体机(31)、用于进行机器人控制的控制器(33)及控制装置支架(32)，所述显示触摸一体机(31)和所述控制器(33)安装于所述控制装置支架(32)上。

7.根据权利要求3所述的一种智能无创跟骨复位辅助机器人，其特征在于：所述顶紧头(213)、所述电爪上压块(234)、所述电爪下压块(235)、所述足跟推压块(243)、所述足弓底部压块(254)和所述足弓面部压块(255)均以软性材料包覆；所述顶紧头(213)与所述电缸(212)的输出端、所述电爪上压块(234)和所述电爪下压块(235)与所述电爪手指(233)、所述足跟推压块(243)与所述足跟推压块安装板(242)及所述足弓底部压块(254)和所述足弓面部压块(255)与所述足弓压块安装板(253)可拆卸连接。

8.根据权利要求3所述的一种智能无创跟骨复位辅助机器人，其特征在于：所述顶紧头(213)、所述电爪上压块(234)、所述电爪下压块(235)、所述足跟推压块(243)、所述足弓底部压块(254)和所述足弓面部压块(255)上与患者足部接触的部分均分别设力传感器。

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