KR100399004B1 - Frame fixator and operation system thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 체외 고정기 및 그 구동시스템에 관한 것으로, 상단링 및 하단링과, 상기 상단링과 원형링에 양단이 결합되어 있는 다수개의 길이조정수단을 구비하되; 상기 길이조정수단은 엑추에이터와, 상기 엑추에이터에 의해 이동되는 이동부재와, 상기 이동부재가 이동됨에 따라 변화하는 상기 길이조정수단의 길이를 표시하는 디지털 지시계를 포함하여, 골 변형 교정과 골 연장시 골절편의 연신율(Distration Rate)과 연신주기(Distraction Frequency)를 자동으로 조정할 수 있고, 수동 또는 자동 조정에 따른 길이 변화값을 디지털로 표시해 주므로 길이 조절을 용이하게 한다.The present invention relates to an extracorporeal fixture and a drive system thereof, comprising: an upper ring and a lower ring, and a plurality of length adjusting means having both ends coupled to the upper ring and the circular ring; The length adjusting means includes an actuator, a moving member moved by the actuator, and a digital indicator indicating the length of the length adjusting means that changes as the moving member is moved. The extension rate and the distraction frequency can be automatically adjusted, and the length change value according to manual or automatic adjustment is displayed digitally, which facilitates the length adjustment.

Description

체외 고정기 및 그 구동시스템{Frame fixator and operation system thereof}In vitro fixation and driving system thereof

본 발명은 골절부의 고정 및 골 연장술 등에 사용되는 6자유도 원형 체외 고정기(Hexapod Ring Type Frame Fixator)에 관한 것으로, 특히 골 변형 교정과 골 연장시 골절편의 연신율과 연신주기를 자동으로 조정하는 체외 고정기 및 그 구동시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a Hexapod Ring Type Frame Fixator, which is used for fixation and bone extension of a fracture, in particular, an in vitro for automatically adjusting the elongation and elongation period of the fracture fragment during bone deformation correction and bone extension. A fixture and its drive system.

일반적으로, 골절부의 고정, 골 연장술, 골 및 연부 조직의 변형교정 등에사용되는 대표적인 정형외과용 체외 고정기구로는 EBI방식, Hoffmann방식, Mono방식, Ilizarov방식 등이 있다.In general, typical orthopedic in vitro fixation apparatuses used for fixation of fractures, bone extension, deformation correction of bone and soft tissue, etc. include EBI method, Hoffmann method, Mono method, and Ilizarov method.

이중, Ilizarov방식의 체외 고정기구는 골절부의 혈관과 골 형성을 추진하여 치료 기간을 단축시키며, 회전 변형력 등의 외력에 강하여 안정된 고정효과를 얻을 수 있으며, 또한 수술 후 발생할 수 있는 각 변형의 고정에도 우수한 결과를 보여주고 있다.Among these, Ilizarov type extracorporeal fixation mechanism can shorten the treatment period by promoting the formation of blood vessels and bones at the fracture, and can achieve stable fixation effect by being strong against external forces such as rotational deformation force, and also to fix each deformation that may occur after surgery. It shows excellent results.

그런데, 상기한 Ilizarov방식의 체외 고정기구는 골 변형 교정과 골 연장시 시술 결과의 우수성에도 불구하고 골절 형태에 따라 기구를 따로 조립해야 하므로 시술시 상당한 수고가 요구되며, 이러한 구조적 복잡성 때문에 안정성도 문제가 되었다.However, the Ilizarov method of the IVF fixture requires considerable effort during the procedure because the apparatus must be assembled separately according to the fracture type despite the excellence of the result of the bone deformity correction and the extension of the bone. Became.

또한, 대략 6시간마다 시술의가 기구를 수동 조작하여 연신주기(시술 회수)와 연신율(연신길이)을 조절해야 하기 때문에 시술의 효율성 및 편의성 측면에서 시술의와 환자 모두가 상당히 불편하고, 수동 조정에 따른 오차 발생으로 정밀도가 떨어진다는 문제점이 있었다.Also, every six hours, the surgeon must manually operate the instrument to adjust the draw cycle (number of treatments) and the draw rate (stretch length), so both the surgeon and the patient are inconvenient in terms of efficiency and convenience of the procedure. There was a problem that the precision is reduced due to the error caused by.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 로보틱스나 공작 기기에 사용되고 있는 6자유도 병렬 메커니즘을 적용하여 골절 및 변형 형태에 관계없이 적용이 가능한 범용 골절 및 변형 치료기구로서의 기능을 갖는 체외 고정기 및 그 구동시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and is applied as a general-purpose fracture and deformation treatment apparatus that can be applied regardless of fracture and deformation forms by applying the six degree of freedom parallel mechanism used in robotics or machine tools. It is an object of the present invention to provide an extracorporeal fixture having a function and a driving system thereof.

본 발명의 다른 목적은, 스트럿의 길이 조정이 가능한 모터구동 메카니즘을적용하여 골 변형 교정과 골 연장시 골절편의 연신율(Distration Rate)과 연신주기(Distraction Frequency)를 자동으로 조정하는 체외 고정기 및 그 구동시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to apply a motor driving mechanism capable of adjusting the length of the strut, and to fix the bone deformation and extend the fracture rate (Distraction Frequency) of the fracture fragments at the time of bone extension To provide a drive system.

본 발명의 또다른 목적은, 스트럿에 LCD(디지털 지시계)를 부착하여 수동 또는 자동 조정에 따른 스트럿의 길이 변화값을 디지털로 표시해 주므로 길이 조절을 용이하게 하는 체외 고정기 및 그 구동시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to attach an LCD (digital indicator) to the struts to digitally display the length change value of the struts according to manual or automatic adjustment to provide an in vitro fixture and its drive system to facilitate length adjustment have.

본 발명의 또다른 목적은, 마이크로프로세서를 이용한 모터 구동으로 수동 조작에 비해 연신주기를 증가시켜 골 조직의 재생(Bone Regeneration)을 증진시키고, 점진적인 연신이 가능하여 골 주위의 연조직 손상(Soft Tissue Damage)을 최소화하면서 골신연(Lengthening)시 환자가 느끼는 통증을 감소시켜 진통제와 같은 추가적인 약물의 사용을 줄이는 체외 고정기 및 그 구동시스템을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to increase the regeneration cycle of bone tissue by increasing the cycle period compared to manual operation by driving the motor using a microprocessor, it is possible to gradually stretch the soft tissue damage around the bone (Soft Tissue Damage) The present invention provides an in vitro fixation device and a driving system that reduce the use of additional drugs such as analgesics by reducing the pain felt by the patient during bone stretching.

본 발명의 또다른 목적은, 외부 인터페이스를 통해 모터구동 시스템과 컴퓨터간의 구동정보를 전달하므로 컴퓨터의 조작만으로도 정확하고 간편하게 조정할 수 있는 체외 고정기 및 그 구동시스템을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide an in vitro fastener and its driving system which can be accurately and simply adjusted only by the operation of the computer since the drive information between the motor driving system and the computer is transmitted through an external interface.

도 1은 본 발명에 의한 체외 고정기의 외관도,1 is an external view of an in vitro fastener according to the present invention;

도 2는 본 발명에 적용되는 스트럿의 외관도,2 is an external view of a strut applied to the present invention,

도 3은 본 발명에 의한 모터구동 메카니즘이 설치된 엑추에이터의 내부 구성도,3 is an internal configuration diagram of an actuator provided with a motor driving mechanism according to the present invention;

도 4는 도 3의 A-A' 단면도,4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3;

도 5는 본 발명에 의한 체외 고정기의 모터구동 메카니즘을 제어하기 위한 구동시스템도,5 is a drive system for controlling the motor drive mechanism of the in vitro stator according to the present invention,

도 6은 본 발명에 적용되는 스트럿의 길이 조정 스케쥴을 산출하는 컴퓨터 프로그램의 초기화면을 나타낸 도면,6 is a view showing an initial screen of a computer program for calculating a length adjustment schedule of a strut applied to the present invention;

도 7은 본 발명에 적용되는 스트럿의 길이 조정 스케쥴을 산출하는 컴퓨터 프로그램에 의해 출력되는 스트럿의 길이 조정 스케쥴의 테이블을 나타낸 도면,7 is a diagram showing a table of the length adjustment schedule of the struts output by the computer program for calculating the length adjustment schedule of the struts applied to the present invention;

도 8은 본 발명에 적용되는 변형 파라메터를 설명하기 위한 X-레이 촬영도,8 is an X-ray photographing view for explaining the deformation parameter applied to the present invention,

도 9는 본 발명에 적용되는 마운팅 파라메터를 설명하기 위한 X-레이 촬영도,9 is an X-ray photographing view for explaining a mounting parameter applied to the present invention,

도 10은 본 발명에 적용되는 스트럿의 길이 조정 스케쥴이 산출되는 과정을기구학적으로 설명하기 위한 도면,FIG. 10 is a view for explaining mechanically a process of calculating a length adjustment schedule of a strut applied to the present invention; FIG.

도 11은 본 발명에 적용되는 잔류 변형 교정 모드를 설명하기 위한 X-레이 촬영도이다.11 is an X-ray photographing view for explaining a residual deformation correction mode applied to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 체외 고정기 21 : 상단링10: in vitro fixture 21: top ring

22 : 하단링 30 : 스트럿22: lower ring 30: strut

32 : 엑추에이터 34 : 나사산이 형성된 막대32: actuator 34: threaded rod

36 : 너트 38 : LCD36: nut 38: LCD

40 : 모터 42,44 : 제1,2기어40: motor 42,44: first and second gear

46 : 가이드부재 48 : 포텐셔미터46: guide member 48: potentiometer

50 : 모터구동장치 52 : 제어수단50: motor drive device 52: control means

56 : 인터페이스수단 80 : 컴퓨터56 interface means 80 computer

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 체외 고정기는, 상단링 및 하단링과, 상기 상단링과 원형링에 양단이 결합되어 있는 다수개의 길이조정수단을 구비하되; 상기 길이조정수단은 엑추에이터와, 상기 엑추에이터에 의해 이동되는 이동부재와, 상기 이동부재가 이동됨에 따라 변화하는 상기 길이조정수단의 길이를 표시하는 디지털 지시계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 길이조정수단은 나사산이 형성된 막대를 이용한 스트럿이나 랙과 피니언, 리드 스크류 등과 같이 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키거나 유·공압 실린더, 리니어 모터와 같이 직선 운동을 하는 어떠한 기구부도 사용할 수 있다.In order to achieve the above object, the extracorporeal fixture according to the present invention includes a top ring and a bottom ring, and a plurality of length adjusting means having both ends coupled to the top ring and the circular ring; The length adjusting means includes an actuator, a moving member moved by the actuator, and a digital indicator indicating the length of the length adjusting means that changes as the moving member is moved. Silver converts rotational motion into linear motion such as struts, racks and pinions, and lead screws using threaded rods, or any mechanism that performs linear motion such as hydraulic and pneumatic cylinders and linear motors.

또한, 본 발명에 의한 체외 고정기의 구동시스템은, 상단링 및 하단링과, 상기 상단링과 원형링에 양단이 결합되고 이동부재가 이동됨에 따라 그 길이가 변화하는 다수개의 길이조정수단을 포함하는 체외 고정기에 있어서, 상기 길이조정수단은 연신주기 및 연신율을 자동 조정하는 모터구동장치에 의해 구동되는 것을 특징으로 한다.In addition, the drive system of the IVF fixture according to the present invention includes a top ring and a bottom ring, and a plurality of length adjusting means whose length is changed as both ends are coupled to the top ring and the circular ring and the moving member is moved. The extracorporeal fixture is characterized in that the length adjusting means is driven by a motor driving device for automatically adjusting the elongation period and elongation.

상기 모터구동장치는 상기 길이조정수단의 연신주기 및 연신율을 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 제어수단과, 상기 제어수단으로부터의 제어신호에 따라 구동하는 모터와, 상기 모터의 구동에 따라 상기 이동부재를 이동시키는 전달부재와, 상기 이동부재의 이동 위치에 따른 상기 길이조정수단의 길이를 측정하는 길이측정수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 전달부재는 평기어는 물론, 헬리컬 기어, 웜 기어와 같은 기어 요소뿐만 아니라 스프라켓-체인, 벨트 등과 같은 전동용 기구도 사용할 수 있으며, 상기 길이측정수단은 포텐셔미터, 엔코더 등과 같은 길이 측정용 장치를 사용할 수 있다.The motor driving apparatus includes control means for outputting a control signal for adjusting the elongation period and elongation of the length adjusting means, a motor driven in accordance with a control signal from the control means, and the moving member in accordance with the driving of the motor. And a length measuring means for measuring a length of the transfer member for moving the length and the length adjusting means according to the moving position of the moving member. The transmission member may use not only spur gears, but also gear elements such as helical gears and worm gears, as well as power tools such as sprocket chains and belts, and the length measuring means may be a device for measuring lengths such as potentiometers and encoders. Can be used.

또, 본 발명에 의한 체외 고정기의 구동시스템은, 환자의 골절 또는 변형 상태에 따라 프레임 파라메터, 변형 파라메터, 마운팅 파라메터 등의 임상 데이터를 입력하면 내장된 프로그램에 의해 상기 길이조정수단의 연신주기와 연신율을 산출하여 상기 모터구동장치에 전송하는 컴퓨터와; 상기 컴퓨터를 이용한 데이터 통신과 자료 수신을 위해 상기 체외 고정기에 주기 또는 비주기적으로 자료를 업데이트시키는 인터페이스수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, the drive system of the IVF apparatus according to the present invention inputs clinical data such as frame parameters, deformation parameters, mounting parameters, etc. according to the fracture or deformation state of the patient, and draws the stretching cycle of the length adjusting means by the built-in program. A computer for calculating an elongation and transmitting it to the motor drive device; Interface means for updating data periodically or aperiodically in the IVF for data communication and data reception using the computer is further provided.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 체외 고정기의 외관도이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 스트럿의 외관도이며, 도 3은 본 발명에 의한 모터구동 메카니즘이 설치된 엑추에이터의 내부 구성도이고, 도 4는 도 3의 A-A' 단면도이다.1 is an external view of an external fixation apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an external view of a strut applied to the present invention, and FIG. 3 is an internal configuration diagram of an actuator provided with a motor driving mechanism according to the present invention. Is AA 'sectional drawing of FIG.

도 1에 도시한 바와같이, 체외 고정기(10)는 상측 및 하측에 상단링(21)과 하단링(22)이 각각 설치되어 있고, 상기 상단링(21)과 하단링(22)의 사이에는 다수개(예를들면, 여섯 개)의 스트럿(30)이 설치되어 있으며, 상기 다수개의 스트럿(30)은 상단링(21) 및 하단링(22)에 유니버설 조인트(universal joint), 스페리컬 조인트(spherical joint) 등으로 힌지결합되어 있다.As shown in FIG. 1, the IVF 10 is provided with an upper ring 21 and a lower ring 22 at an upper side and a lower side, respectively, between the upper ring 21 and the lower ring 22. There are a plurality of (eg six) struts 30 are installed, the plurality of struts 30 is a universal joint, spherical to the upper ring 21 and the lower ring 22 It is hinged by a spherical joint or the like.

도 2에 도시한 바와같이, 상기 각 스트럿(30)은 엑추에이터(32)와, 상기 엑추에이터(32)에 너트(36)로 결합되어 상기 너트(36)의 회전조작에 따라 이동하는 나사산이 형성된 막대(34)로 구성되어 있으며, 상기 엑추에이터(32)의 일측 외주면에는 상기 나사산이 형성된 막대(34)의 이동에 따라 변화하는 상기 스트럿(30)의 전체 길이(mm)를 디지털로 표시해줌은 물론, 작동 모드(수동/자동), 전원 상태(전압) 및 컴퓨터 연결상태를 표시해 주는 LCD(38)가 형성되어 있고, 상기 LCD(38)는 투명창에 의해 외부로부터 보호된다.As shown in FIG. 2, each strut 30 is coupled with an actuator 32 and a nut 36 to the actuator 32 to form a threaded rod that moves in accordance with the rotation of the nut 36. Is configured to (34), on the outer peripheral surface of the actuator 32, as well as digitally display the total length (mm) of the strut 30 that changes in accordance with the movement of the rod-shaped rod 34, An LCD 38 is provided which displays the mode of operation (manual / automatic), power status (voltage) and computer connection, which is protected from the outside by a transparent window.

도 3 및 도 4에 도시한 바와같이, 상기 엑추에이터(32)의 내부에는 상기 나사산이 형성된 막대(34)를 이동시키도록 구동력을 발생하는 모터(40)가 설치되어있고, 상기 모터(40)의 축에는 제1기어(42)가 설치되어 있으며, 상기 제1기어(42)의 일측에는 제1기어(42)에 맞물려 상기 나사산이 형성된 막대(34)를 이동시키는 제2기어(44)가 너트(36)에 결합되어 있다.As shown in FIGS. 3 and 4, a motor 40 is generated in the actuator 32 to generate a driving force to move the threaded rod 34. A first gear 42 is installed on the shaft, and a second gear 44 that is engaged with the first gear 42 and moves the rod 34 having the threaded portion on one side of the first gear 42 is a nut. It is coupled to (36).

그리고, 상기 나사산이 형성된 막대(34)의 일측 끝단부에는 상기 나사산이 형성된 막대(34)의 이동에 따라 연동하여 이동하는 가이드부재(46)가 설치되어 있고, 상기 가이드부재(46)의 일측에는 상기 가이드부재(46)의 이동에 따라 변화하는 전압값 또는 저항값을 이용하여 상기 스트럿(30)의 길이를 측정하는 포텐셔미터(48)가 설치되어 있다.In addition, one end of the threaded rod 34 is provided with a guide member 46 that moves in conjunction with the movement of the threaded rod 34, and one side of the guide member 46 is provided. A potentiometer 48 for measuring the length of the strut 30 using a voltage value or a resistance value that changes with the movement of the guide member 46 is provided.

또한, 상기 엑추에이터(32)의 내부에는 컴퓨터(80)로부터 입력되어 저장된 스트럿의 길이 조정 스케쥴에 따라 상기 스트럿(30)의 길이를 자동 조정하도록 상기 모터(40)를 구동시키는 모터구동장치(50)와, 상기 모터구동장치(50) 및 모터(40) 등에 전원을 공급하는 전원수단(60)이 설치되어 있고, 상기 모터구동장치(50)의 일측에는 모터구동장치(50)로부터의 제어신호에 따라 상기 LCD(38)를 구동시키는 LCD구동부(70)가 설치되어 있다.In addition, the motor driving device 50 for driving the motor 40 to automatically adjust the length of the strut 30 according to the length adjustment schedule of the struts input and stored from the computer 80 inside the actuator 32. And a power supply unit 60 for supplying power to the motor driving device 50 and the motor 40, and one side of the motor driving device 50 to the control signal from the motor driving device 50. Accordingly, the LCD driver 70 for driving the LCD 38 is provided.

상기 전원수단(60)은 휴대용 소형전지 또는 외부입력에 의해 전원을 공급하는 배터리로서, 일상적인 일회용 전지에서부터 외부 DC공급장치에 의한 재충전에서부터 직접 외부에서 DC전원에 의한 구동까지를 포함한다.The power supply unit 60 is a portable small battery or a battery for supplying power by an external input, and includes from a daily disposable battery to recharging by an external DC supply device to driving by a DC power source directly from the outside.

다음에는, 상기와 같이 구성된 체외 고정기의 모터구동 메카니즘을 제어하기 위한 구동시스템을 도 5를 참조하여 설명한다.Next, a driving system for controlling the motor driving mechanism of the IVF configured as described above will be described with reference to FIG.

도 5에 도시한 바와같이, 체외 고정기의 구동시스템은, 컴퓨터(80)에서 입력되어 저장된 스트럿의 길이 조정 스케쥴에 따라 상기 모터(40)를 구동하여 상기 스트럿(30)의 길이를 자동 조정하는 모터구동장치(50)와, 환자의 골절 상태 또는 변형(기형) 상태에 따라 스트럿의 길이 조정 스케쥴(스트럿의 길이 조정 시기 및 이 시기에서의 스트럿의 길이)을 산출하여 전송케이블(81)을 통해 상기 모터구동장치(50)에 전송하는 컴퓨터(80)로 구성되어 있으며, 상기 전송케이블(81)은 시술의가 필요에 따라 모터구동장치(50)에 연결 또는 분리시킬 수 있다.As shown in FIG. 5, the drive system of the IVF is configured to automatically adjust the length of the strut 30 by driving the motor 40 according to the length adjustment schedule of the strut input and stored in the computer 80. Through the transmission cable 81 by calculating the length adjustment schedule of the strut (the length of the strut length adjustment and the length of the strut at this time) according to the motor driving device 50 and the fracture state or deformation (deformation) of the patient. It is composed of a computer 80 for transmitting to the motor drive device 50, the transmission cable 81 may be connected to or disconnected from the motor drive device 50 as required by the practitioner.

상기 모터구동장치(50)는 컴퓨터(80)에서 입력되어 저장된 스트럿의 길이 조정 스케쥴에 따라 상기 스트럿(30)의 길이를 자동 조정하는 제어수단(52)과, 상기 제어수단(52)으로부터의 제어신호에 따라 상기 모터(40)를 구동시키는 모터구동수단(54)과, 상기 모터(40)의 구동에 따라 상기 나사산이 형성된 막대(34)를 이동시키는 기어(42,44)와, 상기 나사산이 형성된 막대(34)의 이동위치에 따라 상기 스트럿(30)의 길이를 측정하여 상기 제어수단(52)에 입력하는 포텐셔미터(48)와, 시술의가 주기 또는 비주기적으로 스트럿의 길이 조정 스케쥴을 업데이트시키기 위한 인터페이스수단(56)으로 구성되어 있다.The motor drive device 50 is a control means 52 for automatically adjusting the length of the strut 30 according to the length adjustment schedule of the strut input and stored in the computer 80, and the control from the control means 52 The motor driving means 54 for driving the motor 40 in response to the signal, the gears 42 and 44 for moving the rod 34 in which the thread is formed in accordance with the driving of the motor 40, and the thread The potentiometer 48 measuring the length of the strut 30 according to the movement position of the formed rod 34 and inputting it to the control means 52, and the surgeon updates the length adjustment schedule of the strut periodically or aperiodically. It consists of an interface means 56 for making.

상기 제어수단(52)은 내부적으로 타이머, 제어장치, 제어기억장치, 레지스터, ALU, 주기억장치, 인터페이스, 등으로 구성된 중앙연산장치(Central Process Unit)로서, 대개 회로기판으로 구성되어 있으나 소형 프로세서에서는 초고밀도 집적회로(VLSI:Very Large Scale Interface)로 구성된 마이크로프로세서 칩 하나가 중앙연산장치의 기능을 수행한다.The control means 52 is a central processing unit composed of a timer, a control device, a controller storage device, a register, an ALU, a main memory device, an interface, and the like, and is generally composed of a circuit board. One microprocessor chip, consisting of a Very Large Scale Interface (VLSI), functions as a central computing unit.

상기 인터페이스수단(56)은 컴퓨터(80)를 이용한 데이터 통신과 자료 수신을위한 외부 인터페이스로서, 시술의가 임의 입력수단의 연결체가 될 수 있는 중간 터미널의 입력창구로 사용하여 전기적인 자료의 입출력수단이 되는 것으로 접속이나 인터페이스 또는 서로 다른 두 장치나 회로사이의 연결을 위해 필요한 제반 사항을 규정하여 두 장비를 연결하는 수단이다. 즉, 접속, 인터페이스, 모터구동장치(50)와 컴퓨터(80) 같이 두 시스템이나 장비를 연결할 때 공통되는 경계부분에서 연결하는 것으로, IEEE-488, RS-232C 등이 사용된다.The interface means 56 is an external interface for data communication and data reception using a computer 80, and the input and output means of electrical data is used as an input window of an intermediate terminal where a surgeon can be a connection of any input means. It is a means of connecting two equipments by specifying all necessary requirements for connection or interface or connection between two different devices or circuits. That is, the connection, the interface, and the connection at the common boundary when connecting the two systems or equipment, such as the motor drive device 50 and the computer 80, IEEE-488, RS-232C and the like are used.

상기 컴퓨터(80)는 시술의가 X-레이 촬영사진을 보고 시술 환자의 골절 상태 또는 변형(기형) 상태를 파악하여 정상 상태와 비교 분석한 다음, 초기 입력값인 3개의 프레임 파라메터(Frame Parameter), 변형 정도를 나타내는 6개의 변형 파라메터(Deformity Parameter), 상단링(21) 또는 하단링(22)의 중심에 대한 뼈의 위치를 나타내는 4개의 마운팅 파라메터(Mounting Parameter) 등의 임상 데이터를 입력하면 스트럿의 길이 조정 스케쥴을 자동적으로 산출하는 프로그램이 내장되어 있으며, 상기 프로그램은 상기와 같이 입력된 임상 데이터를 바탕으로 기구학 해석(Kinematic Analysis)을 하여 골 주위의 연부 조직이나 신경 등에 손상이 가지 않도록 체외 고정기(10)가 적절한 궤적을 가지면서 이동하여 최종 위치에 도달하게 하도록 하는 스트럿의 길이 조정 스케쥴을 산출한다.The computer 80 analyzes the fracture state or deformation (deformation) state of the patient by looking at the X-ray photograph, and compares it with the normal state, and then three frame parameters which are initial input values. Inputting clinical data such as six deformation parameters representing the degree of deformation, four mounting parameters representing the position of the bone with respect to the center of the upper ring 21 or the lower ring 22, etc. There is a program that automatically calculates the length adjustment schedule of the in vitro.The program performs kinematic analysis based on the clinical data entered as above to prevent damage to soft tissues or nerves around the bone. Calculate the length adjustment schedule of the struts to allow the periodic 10 to move with the proper trajectory to reach the final position.

이하, 상기와 같이 구성된 체외 고정기 및 그 구동시스템의 작용효과를 설명한다.Hereinafter, the operational effects of the IVF and the driving system configured as described above will be described.

시술의는 체외 고정기(10)를 시술 환자(사고 골절 치료 또는 만성 기형 교정)에게 다음과 같이 장착시킨다.The surgeon mounts the extracorporeal fixture 10 to the procedure patient (accidental fracture treatment or chronic malformation correction) as follows.

먼저, 시술 환자의 X-레이 촬영사진(전면, 측면)을 보고 사고 골절이나 만성 기형에 따른 골절 또는 변형 상태를 파악한 다음 상단링(21)과 하단링(22)의 직경을 적절히 선택하여 도 9에 도시된 바와 같이 골절부에 수직하게 고정한다.First, X-ray photographs (front and side) of the patient are examined to determine the fracture or deformation state due to an accidental fracture or chronic malformation, and then the diameters of the upper ring 21 and the lower ring 22 are appropriately selected. Fix it perpendicular to the fracture as shown in.

이때, 상기 상단링(21)과 하단링(22)은 각각의 골절편의 길이방향축(ⓧ)에 대해 수직으로 와이어에 의해 각각 고정되므로, 상단링(21)과 하단링(22)은 서로 평행하지 않게 된다.At this time, the upper ring 21 and the lower ring 22 is fixed by a wire perpendicularly to the longitudinal axis (ⓧ) of each fracture piece, respectively, so that the upper ring 21 and the lower ring 22 are parallel to each other. You will not.

이어서, 도 6에 도시된 컴퓨터(80)의 화면상에서 변형 교정 모드(초기 변형 교정 모드(Inital Deformity Correction mode) 또는 잔류 변형 교정 모드(Remaining Deformity Correction Mode)) 및 시술부위(예를 들어, 경골 또는 비골)를 선택하고, 마우스 또는 키보드를 이용하여 3개의 프레임 파라메터(Frame parameter), 6개의 변형 파라메터(Deformity Parameter), 4개의 마운팅 파라메터(Mounting Parameter)를 각각 입력한 다음 최대 안전 연신율(Max. Safe Distraction Rate)을 입력한다.Next, on the screen of the computer 80 shown in FIG. 6, the deformation correction mode (Inital Deformity Correction mode or Remaining Deformity Correction Mode) and the surgical site (for example, the tibia or ), Enter three frame parameters, six deformation parameters, and four mounting parameters using the mouse or keyboard, and then set the maximum safe elongation (Max. Safe). Enter the Distraction Rate.

이어서, 도 6에 도시된 컴퓨터(80) 화면상의 스케쥴 버튼을 클릭하여 시뮬레이션을 수행하면, 상기 컴퓨터(80)에 내장된 프로그램이 스트럿(30)의 길이를 점진적으로 조정하여 상단링(21)과 하단링(22)이 골절 또는 변형 상태를 모사하고 있는 상태(초기 변형 교정을 하기 전 상태)에서 중립 상태(초기 변형 교정 완료후 상태)로 점진적으로 이동하도록 각 스트럿의 길이 조정 스케쥴(스트럿의 길이 조정시기와 이 시기에서의 스트럿의 길이에 대한 스케쥴)을 산출하여 디스플레이하며, 또한 필요에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 화면에 디스플레이되는 내용을 한 장의 문서로 출력하여 시술 할때마다 매번 시뮬레이션 하지 않고 이미 출력된 문서를 사용할 수 있다. 이때, 상기 각 스트럿의 길이 조정 스케쥴은 골절편의 연신율이 상기 최대 안전 연신율을 넘지 않도록 산출된다.Subsequently, when a simulation is performed by clicking a schedule button on the screen of the computer 80 shown in FIG. 6, the program embedded in the computer 80 gradually adjusts the length of the strut 30 so that the upper ring 21 and The length adjustment schedule of each strut (the length of the strut) so that the lower ring 22 gradually moves from the state of fracture or deformation (before the initial deformation correction) to the neutral state (after completion of the initial deformation correction). Schedule and adjustment of the length of the strut at this time) is calculated and displayed. Also, as shown in FIG. 7, the contents displayed on the screen are output as a single document and not simulated every time. You can use a document that has already been printed. At this time, the length adjustment schedule of each strut is calculated so that the elongation of the fracture pieces does not exceed the maximum safe elongation.

상기와 같이 스트럿의 길이 조정 스케쥴이 산출되면, 시술의는 6개(S1∼S6)의 스트럿(30)의 길이를 상기 스트럿의 길이 조정 스케쥴상의 초기 스트럿 길이(예; S1=223.8, S2=167.7, S3=199.7, S4=195.2, S5=236.2, S6=198.0)로 수동 조정해 준다.When the length adjustment schedule of the strut is calculated as described above, the practitioner determines the length of the six struts 30 (S1 to S6) on the initial strut length on the length adjustment schedule of the strut (e.g., S1 = 223.8, S2 = 167.7). , S3 = 199.7, S4 = 195.2, S5 = 236.2, S6 = 198.0).

시술의가 각 스트럿(30)의 길이를 수동으로 조정하기 위해, 스트럿(30)의 엑추에이터(32)에 결합된 너트(36)를 돌리게 되면, 너트(36)의 회전조작에 따라 엑추에이터(32)에 너트(36) 결합된 나사산이 형성된 막대(34)가 직선 이동하면서 나사산이 형성된 막대(34)의 일측 끝단부에 결합된 가이드부재(46)가 연동하여 이동한다.When the practitioner turns the nut 36 coupled to the actuator 32 of the strut 30 to manually adjust the length of each strut 30, the actuator 32 is operated according to the rotation operation of the nut 36. While the threaded rod 34 coupled to the nut 36 is linearly moved, the guide member 46 coupled to one end of the threaded rod 34 moves in tandem.

따라서, 상기 가이드부재(46)의 일측에 설치된 포텐셔미터(48)에서 나사산이 형성된 막대(34)의 이동위치에 따른 스트럿(30)의 길이를 측정하여 LCD(38)를 통해 스트럿(30)의 길이를 디지털(예:130mm)로 표시해 주므로 시술의는 용이하고도 정확하게 스트럿(30)의 길이를 수동으로 조정할 수 있게 된다.Therefore, the length of the strut 30 through the LCD 38 by measuring the length of the strut 30 according to the movement position of the rod-shaped rod 34 in the potentiometer 48 installed on one side of the guide member 46. The digital display (eg, 130 mm) allows the surgeon to easily and accurately adjust the length of the strut 30 manually.

이어서, 상기와 같이 스트럿의 길이 조정 스케쥴상의 초기 스트럿 길이로 조정된 6개(S1~S6)의 스트럿(30)을 시술 환자에 고정된 상단링(21)과 하단링(22)에 유니버설 조인트, 스페리컬 조인트 등으로 힌지결합시켜 도 1에 도시한 바와같이 조립하여 체외 고정기(10)의 장착을 완료한다.Subsequently, six (S1-S6) struts 30 adjusted to the initial strut length on the strut length adjustment schedule as described above were universal joints to the upper ring 21 and the lower ring 22 fixed to the patient. Hinge coupling with a spherical joint or the like is assembled as shown in FIG. 1 to complete the mounting of the extracorporeal fixture 10.

그리고, 상기와 같이 체외 고정기(10)의 장착을 완료한 다음 각 스트럿(30)에 설치된 엑추에이터(32)를 전송케이블(81)을 통해 컴퓨터(80)에 연결시켜서 상기 컴퓨터(80)에서 산출된 각 스트럿의 길이 조정 스케쥴을 각 엑추에이터(32) 내부에 설치된 모터구동장치(50)의 인터페이스수단(56)을 통해 제어수단(52)에 입력하여 저장시킨다.Then, after completing the mounting of the IVF 10 as described above, the actuator 32 installed in each strut 30 is connected to the computer 80 through the transmission cable 81 to calculate in the computer 80 The length adjustment schedule of each strut is input to the control means 52 through the interface means 56 of the motor drive device 50 installed in each actuator 32 and stored therein.

이후, 상기 모터구동장치(50)의 제어수단(52)에서는 상기와 같이 인터페이스수단(56)을 통해 입력되어 저장된 스트럿의 길이 조정 스케쥴에 따라 스트럿(30)의 길이를 조절해주기 위한 제어신호를 모터구동수단(54)에 출력한다.Subsequently, the control means 52 of the motor drive device 50 receives a control signal for adjusting the length of the strut 30 according to the length adjustment schedule of the strut input and stored through the interface means 56 as described above. Output to the drive means 54.

이에 따라, 상기 모터구동수단(54)에서는 제어수단(52)으로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 모터(40)를 구동시키고, 상기 모터(40)가 구동되면 모터(40)의 축에 결합된 제1기어(42)가 회전하고 제1기어(42)에 맞물려 제2기어(44)가 회전하면서 너트(36)에 결합된 나사산이 형성된 막대(34)를 이동시킨다.Accordingly, the motor driving means 54 receives a control signal output from the control means 52 to drive the motor 40, and when the motor 40 is driven, the motor coupled to the shaft of the motor 40. The first gear 42 rotates and meshes with the first gear 42 so that the second gear 44 rotates to move the threaded rod 34 coupled to the nut 36.

상기 나사산이 형성된 막대(34)가 이동하면, 나사산이 형성된 막대(34)의 일측 끝단부에 결합된 가이드부재(46)가 연동 이동하면서 나사산이 형성된 막대(34)의 이동위치에 따른 스트럿(30)의 길이를 포텐셔미터(48)에서 측정하여 제어수단(52)에 입력한다.When the threaded rod 34 moves, the guide member 46 coupled to one end of the threaded rod 34 is interlocked to move the strut 30 according to the moving position of the threaded rod 34. ) Is measured by the potentiometer 48 and input to the control means 52.

따라서, 상기 제어수단(52)에서는 포텐셔미터(48)에서 측정된 스트럿(30)의 길이를 저장되어 있는 스트럿의 길이 조정 스케쥴상의 스트럿 길이와 비교하면서 스트럿(30)의 길이를 점차적으로 중립 위치로 조정하여 골절이나 만성 변형(기형)을 치료한다.Accordingly, the control means 52 gradually adjusts the length of the strut 30 to the neutral position while comparing the length of the strut 30 measured by the potentiometer 48 with the strut length on the length adjustment schedule of the stored strut. Treat fractures or chronic deformities.

결론적으로, 상기 컴퓨터(80)에서 산출된 스트럿의 길이 조정 스케쥴에 따라 체외 고정기(10)의 스트럿(30)의 길이를 급진적 또는 점진적으로 자동 조정하여(골절편의 연신주기 및 연신율을 자동으로 조정하여) 상단링(21)과 하단링(22)이 평행상태로 되면 골절편이 일직선이 되어 초기 변형 교정이 완료되는 것이다.In conclusion, according to the length adjustment schedule of the struts calculated by the computer 80, the length of the struts 30 of the IVF 10 may be automatically or gradually adjusted (automatically adjusting the elongation period and elongation of the fracture pieces). When the upper ring 21 and the lower ring 22 are parallel to each other, the fracture pieces are straight and the initial deformation correction is completed.

한편, 상기와 같이 컴퓨터(80)에서 각 스트럿의 길이 조정 스케쥴을 산출하는 과정을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the process of calculating the length adjustment schedule of each strut in the computer 80 will be described in more detail as follows.

상기 3개의 프레임 파라메터는, 상단링(21)과 하단링(22)의 직경과 중립 프레임 높이(Neural Frame Height)로 이루어지는데, 상기 중립 프레임 높이는 초기 변형 교정후에 가지게 되는 상단링(21)과 하단링(22) 사이의 거리이며, 상기 중립 프레임의 높이 대신에 중립 스트럿의 길이를 사용하여도 좋다.The three frame parameters are composed of the diameter of the upper ring 21 and the lower ring 22 and the neutral frame height. The neutral frame height is the upper ring 21 and the lower end after the initial deformation correction. It is the distance between the rings 22, and the length of the neutral strut may be used instead of the height of the neutral frame.

상기 6개의 변형 파라메터는 변형 정도를 나타내는 값으로, 도 8에 도시한 바와같이, 시술의가 X-레이 촬영사진(전면, 측면)을 가지고 시술전 초기 대응점(ⓐ)(corresponding point)과 시술후 정상 기준점(ⓢ)(origin point)을 잡은 상태에서 전면(Anterior-Posterior view, AP view)에서의 각변형(Angulation)(A1) 및 선형변형(Translation)(T1), 측면(Medial-Lateral view, ML view)에서의 각변형(A1) 및 선형변형(T2) 및, 상면(Axial view)에서의 각변형(A3) 및 선형변형(T3)으로 이루어진다.The six deformation parameters are values indicating the degree of deformation, and as shown in FIG. 8, the surgeon takes an X-ray photograph (front and side) and shows an initial correspondence point (ⓐ) and a postoperative procedure. Angular (A1) and Translation (T1) and Lateral (Medial-Lateral view, ML) in the Anterior-Posterior view (AP view) with the normal point angular strain A1 and linear strain T2 in view, and angular strain A3 and linear strain T3 in Axial view.

이때, 상기 변형 파라메터는 초기 변형 교정 모드와 잔류 교정 모드에서 각각 다른 의미를 가지는데, 상기 초기 변형 교정 모드에서는 시작값을 나타내고, 상기 잔류 교정 모드에서는 목표값을 나타낸다.In this case, the deformation parameters have different meanings in the initial deformation calibration mode and the residual calibration mode, respectively, and represent a starting value in the initial deformation calibration mode and a target value in the residual calibration mode.

또한, 상기 4개의 마운팅 파라메터는 X-레이 촬영사진(전면, 측면)을 가지고 기준링(경골의 경우에는 하단링, 비골의 경우에는 상단링)의 중심에 대한 뼈의 위치를 나타내는 것으로서, 도 9에 도시한 바와같이, 시술후 정상 기준점(ⓢ)으로부터 기준링의 높이(Axial view Offset)(01), 전면 및 측면에서의 기준링의 중심점(ⓒ)으로부터 시술후 정상 기준점(ⓢ)의 이탈 정도(AP view Offset, ML view Offset)(O2, O3), 기준링의 중심점(ⓒ)으로부터의 이탈 각도(시작점: 스트럿 일련번호 순)(Rotary Offset)(04)로 이루어진다.In addition, the four mounting parameters have an X-ray photograph (front, side) and represent the position of the bone with respect to the center of the reference ring (lower ring in the tibia, upper ring in the tibia), Figure 9 As shown in Fig. 2, the degree of deviation of the normal reference point (ⓢ) from the normal reference point (ⓢ) after the procedure from the height of the reference ring (Axial view offset) (01) and the center point (ⓒ) of the reference ring on the front and side surfaces. (AP view Offset, ML view Offset) (O2, O3), and the deviation angle (starting point: strut serial number order) (Rotary Offset) 04 from the center point ⓒ of the reference ring.

상기와 같이, 3개의 프레임 파라메터, 6개의 변형 파라메터, 4개의 마운팅 파라메터를 포함하는 13개의 임상 데이터를 컴퓨터(80)에 입력하고, 최대 안전 연신율을 입력한 다음 시뮬레이션을 수행하면, 상기 컴퓨터(80)에 내장된 프로그램에서 기구학 해석을 통해 각 스트럿의 길이 조정 스케쥴(스트럿의 길이 조정시기와 이 시기에서의 스트럿의 길이에 대한 스케쥴)을 산출한다.As described above, when 13 clinical data including three frame parameters, six deformation parameters, and four mounting parameters are input to the computer 80, the maximum safety elongation is input, and the simulation is performed, the computer 80 The kinematic analysis in the built-in program calculates the length adjustment schedule of each strut (the time of strut length adjustment and the length of the strut length at this time).

도 10은 경골 시술(Femur Operation)에 대한 예로서, 하단링(22)이 기준링(refernace ring)이 되고, 상단링(21)이 교정링(moving ring)이 된다. 또한, 전면(Anterior-Posterior view, AP view), 측면(ML view), 상면(Axial view) 방향은 각각 x, y, x 좌표로 나타내었으며, 교정링의 중심점은 Ou, 기준링의 중심점은 Or로 나타내었다. 그리고, 분리된 두 개의 뼈가 만나는 지점에 대해 임의로 원점(Origin Point)을 정하였다.FIG. 10 shows an example of femoral operation, in which the lower ring 22 becomes a reference ring and the upper ring 21 becomes a moving ring. In addition, the front (Anterior-Posterior view, AP view), the side (ML view), and the top (Axial view) directions are represented by x, y, and x coordinates, respectively.The center point of the calibration ring is Ou, and the center point of the reference ring is Or Represented by. In addition, an origin point was arbitrarily determined for a point where two separated bones meet.

상기 도 10에서 점진적으로 조정되는 각 스트럿의 길이()를 계산하기 위한 기구학적 계산식은 하기의 수학식 1과 같다.The length of each strut progressively adjusted in FIG. The kinematic formula for calculating) is shown in Equation 1 below.

상기 수학식 1에서는 기준링의 중심과 교정링의 중심간의 위치벡터로서 하기의 수학식 2에 의해 산출된다. 그리고, 상기 수학식 1에서은 기준링과 교정링 사이의 회전행렬으로서 하기의 수학식 6에 의해 산출된다. 또,는 교정링의 중심에 대한 각 조인트의 위치벡터(n= 1 ....6)이고,는 기준링의 중심에 대한 각 조인트의 위치벡터(n=1 ... 6)이다.In Equation 1 Is calculated by Equation 2 below as a position vector between the center of the reference ring and the center of the calibration ring. And, in Equation 1 Is a rotation matrix between the reference ring and the calibration ring, and is calculated by Equation 6 below. In addition, Is the position vector (n = 1 .... 6) of each joint with respect to the center of the calibration ring, Is the position vector (n = 1 ... 6) of each joint with respect to the center of the reference ring.

상기 수학식 2에서은 기준링의 중심에 대한 원점(origin point)의 위치벡터로서 하기의 수학식 3에 의해 산출되고,는 변형량을 나타내는 위치벡터로서 하기의 수학식 4에 의해 산출되는데, 초기 변형 교정 모드에서는 시작값이고, 잔류 변형 교정 모드에서는 목표값이 된다.는 교정링의 중심에 대한 원점의 위치벡터로서 하기의 수학식 5에 의해 산출된다.In Equation 2 Is calculated by Equation 3 below as a position vector of an origin point with respect to the center of the reference ring, Is a position vector representing the deformation amount, and is calculated by Equation 4 below, which is a start value in the initial strain correction mode, and a target value in the residual strain correction mode. Is calculated by Equation 5 below as a position vector of the origin with respect to the center of the calibration ring.

상기 수학식 3에서 조인트 높이 마진(Joint Height Margin)은 체외 고정기에구비되는 조인트의 높이이다.In Equation 3, the joint height margin is the height of the joint provided in the IVF.

상기 수학식 4에서,,는 각각 전면(AP view)의 선형변형(Translation), 측면(ML view)의 선형변형(Translation), 상면(Axial view)의 선형변형(Translation)이다.In Equation 4 , , Are the linear transformation of the front view (AP view), the linear transformation of the side view (ML view), and the linear transformation of the upper surface (Axial view), respectively.

상기 수학식 6에서,,,는 각각 전면(AP view)의 각변형(Angulation), 측면(ML view)의 각변형(Angulation), 상면(Axial view)의 각변형(Angulation),는 로터리 프레임 옵셋(Rotary Frame Offset)이다.In Equation 6, , , Are respectively Angular of the AP view, Angular of the ML view, Angular of the Axial view, Is a rotary frame offset.

이때, 교정 기간은 초기 변형 상태(시술전 상태)에서 최종 변형 상태(시술 완료후의 상태)까지를 최대 안전 연신율(r)로 나누어 결정하며, 상기와 같이 결정된 교정 기간에 대해 하기의 수학식 7과 수학식 8을 이용하여,를 결정한다.At this time, the calibration period is determined by dividing the initial deformation state (preoperative state) to the final deformation state (state after completion of the procedure) by the maximum safety elongation rate (r). Using Equation 8 , Determine.

(i= 0, 1, 2 ....... 최대 교정 회수)(i = 0, 1, 2 ....... maximum number of calibrations)

한편, 초기 변형 교정을 수행하여 도 11에 도시한 바와같이, 상단링(21)과 하단링(22)이 평행한 상태가 되어도 골절편이 일직선이 되지 않았을 경우에는 잔류 변형 교정인 최종 치료 단계에 들어가게 된다.Meanwhile, as shown in FIG. 11, when the upper ring 21 and the lower ring 22 are parallel to each other, when the fracture fragments are not straight, the initial deformation correction is performed. do.

즉, 잔류 변형 교정 모드(Remaining Deformity Correction Mode)시 시술의가 시술 환자의 X-레이 촬영사진을 보고 3개의 프레임 파라메터(Frame Parameter)와, 6개의 변형 파라메터(Deformity Parameter), 4개의 마운팅 파라메터(Mounting Parameter)를 각각 입력한다. 그리고, 최대 안전 연신율(Max. Safe Distraction Rate)을 입력하고 시뮬레이션을 수행하면, 상기 컴퓨터(80)가 내장된 프로그램이 스트럿(30)의 길이를 점진적으로 조정하여 중립 상태에 있는 상단링(21)과 하단링(22)을 스케줄에 따라 기형 상태를 교정하는 변형 상태로 이동하도록 6개(S1~S6) 스트럿(30)에 대한 각각의 스트럿의 길이 조정 스케쥴이 산출되는데, 이와 같은 스트럿의 길이 조절 스케쥴은 초기 변형 교정 모드에서 출력되는 스케쥴과는 반대가 된다.In other words, in the Remaining Deformity Correction Mode, the surgeon looks at the X-ray photograph of the patient and shows three frame parameters, six deformation parameters, and four mounting parameters. Input each Mounting Parameter). Then, when the maximum safety elongation rate (Max. Safe Distraction Rate) is input and the simulation is performed, the program embedded in the computer 80 gradually adjusts the length of the strut 30 so that the upper ring 21 in a neutral state is provided. The length adjustment schedules of the respective struts for the six (S1-S6) struts 30 are calculated to move the lower ring 22 and the lower ring 22 to the deformation state for correcting the malformed state according to the schedule. The schedule is reversed from the schedule output in the initial strain calibration mode.

이때, 상기와 같은 잔류 변형 교정은 초기 변형 교정 이후에 수행되므로, 3개의 프레임 파라메터와, 4개의 마운팅 파라메터는 이전과 동일하므로 6개의 변형 파라메터만을 입력하여 사용할 수 있다.At this time, since the residual deformation correction is performed after the initial deformation correction, since three frame parameters and four mounting parameters are the same as before, only six deformation parameters may be input and used.

상기와 같이, 컴퓨터(80)에서 산출된 스트럿의 길이 조정 스케쥴은 인터페이스수단(56)을 통해 모터구동장치(50)의 제어수단(52)에 재전송되고, 상기 모터구동수단(54)에서는 제어수단(52)으로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 모터(40)를 구동시켜 도 11에 도시한 바와같이, 평행하게 고정된 상단링(21)과 하단링(22)을 변형된 상태로 조정하여 잔류 변형 상태를 교정하게 된다.As described above, the length adjustment schedule of the strut calculated by the computer 80 is retransmitted to the control means 52 of the motor drive device 50 via the interface means 56, and the motor drive means 54 controls the control means. The control signal output from the 52 is input to drive the motor 40 to adjust the upper ring 21 and the lower ring 22 fixed in parallel to the deformed state as shown in FIG. The state will be corrected.

이와 동시에, LCD구동부(70)에서는 제어수단(52)으로부터의 제어신호에 따라 LCD(38)를 통해 스트럿(30)의 길이를 디지털로 표시해 주므로 시술의 또는 환자가 스트럿(30)의 길이를 용이하게 확인할 수 있게 하면서 작동모드(자동) 상태를 표시해 준다.At the same time, the LCD driver 70 displays the length of the strut 30 digitally through the LCD 38 according to the control signal from the control means 52, so that the length of the strut 30 can be easily adjusted by the patient or the patient. Displays the operating mode (automatic) status while you confirm it.

이와같이, 체외 고정기(10)의 상단링(21)과 하단링(22)에 힌지결합된 6개(S1~S6)의 스트럿(30)은 각각의 엑추에이터(32) 내부에 설치된 모터구동장치(50)에 의해 스케쥴에 따라 자동으로 조정되어 시술의와 환자 모두가 편리하게 진료가 가능해진다.As such, the six struts 30 (S1 to S6) hinged to the upper ring 21 and the lower ring 22 of the IVF 10 may be provided with a motor driving device installed inside each actuator 32. 50) is automatically adjusted according to the schedule, so that both the surgeon and the patient can be treated conveniently.

또한, 연신주기를 원하는대로 증가시킬 수 있고, 연신주기의 증가로 연신율의 폭을 미세하게 조정하므로 수동 조작에 비해 정밀도가 높아지게 된다.In addition, the draw cycle can be increased as desired, and the width of the draw rate is finely adjusted by increasing the draw cycle, thereby increasing the precision compared to manual operation.

한편, 본 발명의 일실시예에서는 나사산이 형성된 막대(34)를 이용한 스트럿(30)을 사용하여 연신주기와 연신율을 조정하는 것을 예로들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 랙과 피니언, 리드 스크류, 유·공압 실린더, 리니어 모터 등을 사용하여도 본 발명과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있음은 물론이다.On the other hand, in one embodiment of the present invention by using the strut 30 using a threaded rod 34 to adjust the elongation period and elongation, but described as an example, the present invention is not limited to this rack and pinion, lead Of course, the same objects and effects as those of the present invention can be achieved by using a screw, a hydraulic / pneumatic cylinder, a linear motor, or the like.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 제1 및 제2기어(42,44)로 구성된 평기어를 사용하여 나사산이 형성된 막대(34)를 이동시키는 것을 예로들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 헬리컬 기어, 웜 기어, 스프라켓-체인 구동, 벨트 구동 등의 다른 형태의 기어 및 전동용 기구를 사용하여도 본 발명과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있음은 물론이다.In addition, in one embodiment of the present invention, the threaded rod 34 is moved using a spur gear composed of the first and second gears 42 and 44 as an example, but the present invention is not limited thereto. Other types of gears and transmission mechanisms such as helical gears, worm gears, sprocket-chain drives, belt drives, and the like can also be used to achieve the same objects and effects as the present invention.

또, 본 발명의 일실시예에서는 포텐셔미터(48)를 사용하여 스트럿(30)의 길이를 측정하는 것을 예로들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 엔코더를 사용하여도 본 발명과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있음은 물론이다.In addition, in one embodiment of the present invention has been described taking an example of measuring the length of the strut 30 using the potentiometer 48, the present invention is not limited to this, the same purpose and effect as the present invention using an encoder Of course it can be achieved.

상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 체외 고정기 및 그 구동시스템에 의하면, 로보틱스나 공작 기기에 사용되고 있는 6자유도 병렬 메커니즘을 적용하여 골절 및 변형 형태에 관계없이 적용이 가능한 범용 골절 및 변형 치료기구로서의 기능을 갖고, 스트럿의 길이 조정이 가능한 모터구동 메카니즘을 적용하여 골 변형 교정과 골 연장시 골절편의 연신율(Distration Rate)과 연신주기(Distraction Frequency)를 자동으로 조정할 수 있다.As described above, according to the in vitro fastener and the drive system according to the present invention, by applying the six degree of freedom parallel mechanism used in robotics or machine tools, universal fracture and deformation treatment that can be applied regardless of the fracture and deformation form It has the function as a mechanism, and by applying a motor driving mechanism that can adjust the length of the strut, it is possible to automatically adjust the distraction rate and the distraction frequency of the fracture fragment during bone deformation correction and bone extension.

그리고, 스트럿에 LCD를 부착하여 수동 또는 자동 조정에 따른 스트럿의 길이 변화값을 디지털로 표시해 주므로 길이 조절을 용이하게 하고, 마이크로프로세서를 이용한 모터 구동으로 수동 조작에 비해 연신주기를 증가시켜 골 조직의 재생(Bone Regeneration)을 증진시키며, 점진적인 연신이 가능하여 골 주위의 연조직 손상(Soft Tissue Damage)을 최소화하면서 골신연(Lengthening)시 환자가 느끼는 통증을 감소시켜 진통제와 같은 추가적인 약물의 사용을 줄일 수 있다.In addition, the LCD is attached to the struts to digitally display the length change value of the struts according to manual or automatic adjustment, which facilitates the length adjustment and increases the draw cycle compared to manual operation by operating the motor using a microprocessor. Promote bone regeneration and allow gradual stretching to minimize soft tissue damage around the bone while reducing pain experienced by the patient during bone stretching, thus reducing the use of additional drugs such as analgesics. have.

또한, 외부 인터페이스를 통해 모터구동 시스템과 컴퓨터간의 구동정보를 전달하므로 컴퓨터의 조작만으로도 정확하고 간편하게 조정할 수 있고, 치료기간 동안의 구동 데이터를 제어기에 저장하여 체외 고정기를 독립적으로 작동시킬 수 있으며, 장기간의 치료가 필요한 경우에도 데이터 베이스를 이용하여 환자의 진료과정을 체계적으로 관리할 수 있다.In addition, since the drive information is transferred between the motor drive system and the computer through an external interface, accurate and simple adjustment can be made simply by operating the computer, and the drive data for the treatment period can be stored in the controller to operate the in vitro fixture independently. Even when medical treatment is required, the database can be used to systematically manage the patient's treatment process.

Claims (5)

상단링 및 하단링과,Top and bottom rings, 상기 상단링과 원형링에 양단이 결합되어 있는 다수개의 길이조정수단을 구비하되;It is provided with a plurality of length adjusting means is coupled to both ends of the upper ring and the circular ring; 상기 길이조정수단은 엑추에이터와, 상기 엑추에이터에 의해 이동되는 이동부재와, 상기 이동부재가 이동됨에 따라 변화하는 상기 길이조정수단의 길이를 표시하는 디지털 지시계를 포함하는 것을 특징으로 하는 체외 고정기.And the length adjusting means includes an actuator, a moving member moved by the actuator, and a digital indicator indicating the length of the length adjusting means that changes as the moving member is moved. 상단링 및 하단링과, 상기 상단링과 원형링에 양단이 결합되고 이동부재가 이동됨에 따라 그 길이가 변화하는 다수개의 길이조정수단을 포함하는 체외 고정기에 있어서,In the in vitro fastener comprising a top ring and a bottom ring, and a plurality of length adjusting means that is coupled to both ends of the top ring and the circular ring and the length thereof changes as the moving member is moved, 상기 길이조정수단은 연신주기 및 연신율을 자동 조정하는 모터구동장치에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 체외 고정기의 구동시스템.And the length adjusting means is driven by a motor driving device that automatically adjusts the elongation period and elongation. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 모터구동장치는, 상기 길이조정수단의 연신주기 및 연신율을 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 제어수단과, 상기 제어수단으로부터의 제어신호에 따라 구동하는 모터와, 상기 모터의 구동에 따라 상기 이동부재를 이동시키는 전달부재와, 상기 이동부재의 이동 위치에 따른 상기 길이조정수단의 길이를 측정하는 길이측정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 체외 고정기의 구동시스템.The motor drive apparatus includes control means for outputting a control signal for adjusting the elongation period and elongation of the length adjusting means, a motor driven in accordance with a control signal from the control means, and the movement in accordance with the driving of the motor. And a length measuring means for measuring the length of the length adjusting means according to the moving position of the moving member and the transfer member for moving the member. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 환자의 골절 또는 변형 상태에 따라 프레임 파라메터, 변형 파라메터, 마운팅 파라메터 등의 임상 데이터를 입력하면 내장된 프로그램에 의해 상기 길이조정수단의 연신주기와 연신율을 산출하여 상기 모터구동장치에 전송하는 컴퓨터를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 체외 고정기의 구동시스템.When the clinical data such as frame parameters, deformation parameters, mounting parameters, etc. are input according to the fracture or deformation state of the patient, a computer for calculating the elongation period and elongation of the length adjusting means by the built-in program and adding them to the motor driving device is added. A drive system for an extracorporeal fixture characterized in that it is provided with. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 컴퓨터를 이용한 데이터 통신과 자료 수신을 위해 상기 체외 고정기에 주기 또는 비주기적으로 자료를 업데이트시키는 인터페이스수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 체외 고정기의 구동시스템.And an interface means for updating data periodically or aperiodically to said IVF for data communication and data reception using said computer.
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