一种电机可拆的数字化可调节骨骼矫形外固定架的制作方法

本发明涉及骨科矫正、康复领域，更具体的说，尤其涉及一种电机可拆的数字化可调节骨骼矫形外固定架。

背景技术：

在外科骨骼手术治疗时，固定装置时必不可少的，传统的固定方式一般采用钢板内固定，现在也出现了创伤更小的外固定的治疗方式。常用的外固定装置主要为ilizarov外固定器、泰勒骨架。ilizarov技术采用多平面细克氏针贯穿肢体和骨组织，并连接环形固定器。泰勒医生改进ilizarov外固定系统，将六个可伸缩的延长杆倾斜地连接近端和远端环上，并在连接点处可以自由旋转，只要调节其中一根延长杆的长度，一个环就会相对另一个环改变位置。使用计算机程序软件可以计算出相对畸形参数的延长杆长度，可以模仿任何畸形预先构筑泰勒空间架，进行治疗和矫正各种简单或复杂的骨折和畸形。泰勒骨架的构成为：

1、上下两个环，也可以称为近端环和远端环。

2、六个可以调节长度的延长杆，且每个延长杆的长度可以直接读出。

3、延长杆与环相连接的万向旋转接头。

4、连接固定环与骨段的钢针和针夹。

目前在骨骼矫形康复领域使用的是一系列不同型号的、大小固定的固定环，实际应用时根据病人的基本情况，医生为病人选取具体型号的固定环。固定环在选取时，选取地太大，会增加患者在康复时动作限制，增加隐患，而若选取地太小，则会增大钢针和延长杆的安装难度，甚至不能使用。而由于生产成本较大，要求医院备份每一种型号的泰勒架是不现实的，通过医院向厂家订购的方式又难以保证时效性。同时由于患者的实际情况，若使用大小不可调节的固定架很难达到最佳效果。

手术的过程一般为将钢针固定在骨折位置附近的适当位置，通过针夹将钢针固定在ilizarov外固定器或者泰勒骨架上实现骨骼的固定与调节。ilizarov外固定器和泰勒架均采用在上下固定环上的一定孔位上固定穿针夹具，来达到人体骨折与外固定架的上下环相互固定连接。但在实际手术操作中穿孔位置并非对称，传统夹具的孔位并不一定可以完美匹配穿针位置，再者，在医生手术将钢针钉入患者骨骼时，由于技术水平的高低不同，会出现钢针打偏的情况需要进行二次钉入，会造成二次甚至多次伤害，使得手术难度大、门槛高，而且很小的误差将会给患者带来很大的痛苦。

目前在骨骼矫形康复领域使用的是螺旋式的泰勒架，临床手术时医生先给病人安装上固定环，当远端环和近端环的位置确定之后，用泰勒杆进行连接。泰勒杆通过螺旋调节螺柱和套筒的间距改变长度，逐步调节六根泰勒杆的伸缩长度，即可逐步校正近端环和远端环之间的相对位姿，实现骨骼的复位校正和固定。但在临床上发现使用螺旋调节的泰勒杆效率不够高，尤其是在骨折错位比较大时，手术时安装太慢。同时螺旋调节的方法精度不够高，在手术时，为了保证精度，可以使用电驱动的方式进行调节。但电驱动的伸缩装置如电动推杆、直线电机等，不能很好的控制安装时的距离，在安装时可能需要多次微调，且效果不佳。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有的骨骼矫形康复领域中使用一些列固定环在使用时必须根据患者情况进行选取，固定环的大小很难进行调整以及传统夹具无法完美匹配穿针位置导致医生手术将钢针钉入患者骨骼内时容易出现会出现钢针打偏的情况需要进行二次钉入，造成二次甚至多次伤害从而使手术难度大、门槛高、给患者带来很大痛苦的问题，提出了一种电机可拆的数字化可调节骨骼矫形外固定架，可以通过调节螺母的位置和去除连接件的方式来调整固定架的大小，可以实现微调固定，穿针导向，不仅可以提高临床骨折复位的准确性和安全性，而且减轻临床医生的手术强度，大大提升了手术的成功率，且既可以通过电动推杆驱动对杆长进行调节，也可以通过螺旋调节长度，在电机调节完成后还可以方便的进行拆卸。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种电机可拆的数字化可调节骨骼矫形外固定架，包括组合式固定环、可拆式连杆机构和无级调节穿针夹具，所述组合式固定环设置有上下对称设置的一对，组合式固定环通过六根可拆式连杆机构连接，用于装夹钢针的无级调节穿针夹具固定在组合式固定环上；

所述组合式固定环包括弧形零件、套筒式连接件和插销式连接件，所述弧形零件呈圆弧形，弧形零件上均布多个安装孔，所述套筒式连接件包括一体式成型的弧形连接端和直线连接端，所述弧形连接端与弧形零件的宽度和弧度相同，直线连接端整体呈直线设置，且直线连接端内部设置有插接槽；所述弧形连接端上设置有第一固定孔，所述直线连接端上设置有第二固定孔；所述插销式连接件包括一体式成型的弧形连接件和直线连接件，所述弧形连接件与弧形零件的宽度和弧度相同，直线连接件整体呈直线设置，且直线连接件的尺寸与套筒式连接件的直线连接端的插接槽相配合；所述弧形连接件上上只有第三固定孔，所述直线连接件上设置有第四固定孔；所述弧形零件的一端与套筒式连接件上的弧形连接端通过穿过安装孔和第一固定孔的螺栓固定连接，所述弧形零件的另一端与插销式连接件上的弧形连接件通过穿过安装孔和第三固定孔的螺栓固定连接；所述插销式连接件上的直线连接件插入套筒式连接件上的直线连接端上的插接槽并通过穿过第二固定孔和第四固定孔的螺栓固定连接；所述弧形零件、套筒式连接件和插销式连接件的数量相等，多个弧形零件、套筒式连接件和插销式连接件依次连接共同构成整个组合式固定环上；

所述可拆式连杆机构包括电动推杆、联轴器、双向连接件、上固定环、下固定环、微调式连接件、螺旋式连接杆、万向节、销轴式连接件和套筒连接件，所述螺旋式连接杆的下端通过万向节连接一个组合式固定环，上固定环、微调式连接件和下固定环依次套装在螺旋式连接杆的上端，且微调式连接件通过上固定环和下固定环的定位实现在螺旋式连接杆的定位；微调式连接件上设置有一圈沿圆周方向均布的安装孔，所述螺旋式连接杆的上端连接联轴器的下端，联轴器的上端连接电动推杆的下端，所述电动推杆的上端连接双向连接件的下端；所述双向连接件的上端为万向节连接端，双向连接件的万向节连接端通过万向节连接另一个组合式固定环，双向连接件的左右两侧呈柱状凸出，双侧连接件左右两侧的柱状凸出的端面上设置有螺纹孔，双向连接件的底部设置有推杆固定槽，推杆固定槽的两侧面上设置有用于固定电动推杆上端的固定孔，电动推杆的上端伸入推杆固定槽内并通过穿过固定孔的螺栓固定连接；每个双向连接件的两侧均连接有一根套筒连接件，套筒连接件的上端通过螺栓固定在双向连接件两侧的柱状凸出的螺纹孔处，套筒连接件的下端设置有插接槽，销轴式连接件的上端插接在套筒连接件的插接槽内，套筒连接件的下端和销轴式连接件的上端均设置有一列固定孔，套筒连接件的下端和销轴式连接件的上端通过穿过固定孔的螺栓进行固定；套筒连接件和销轴式连接件的总长度通过螺栓穿过固定孔的位置来确定，在定位时保证销轴式连接件的下端与微调式连接件能够通过螺栓连接；

所述无级调节穿针夹具包括钢针上下无级调节装置、钢针导向锁止装置和固定螺母，所述钢针上下无级调节装置包括螺杆、上紧固螺母、下紧固螺母和滑动圈，所述螺杆包括调节端和固定端，调节端固定在固定端上方，所述调节端上布满螺纹，调节端上间隔90度开设有两个平行于螺杆轴心线的贯穿的直线槽，所述滑动圈套装在螺杆的调节端，上紧固螺母和下紧固螺母的内螺纹与螺杆的调节端上的螺纹配合连接，滑动圈的上下两端通过上紧固螺母和下紧固螺母固定在螺杆的调节端中部；所述滑动圈的内径与螺杆的调节端间隙配合，滑动圈上开设有螺栓孔和贯穿整个滑动圈的套筒连接孔，所述螺栓孔与套筒连接间隔90度设置；所述钢针导向锁止装置包括钢针套筒和锁止螺栓，钢针套筒的一端设置有凸起，钢针套筒穿过滑动圈上的套筒连接孔和螺杆的调节端上的一条直线槽，钢针套筒的侧面上设置有一个锁止孔，锁止螺栓穿过滑动圈上的螺栓孔和钢针套筒侧面的锁止孔，将钢针顶紧在钢针套筒内；所述螺杆的固定端通过固定螺母固定在外部ilizarov外固定器或者泰勒骨架上。

进一步的，所述弧形零件的宽度、弧形连接件的宽度、直线连接件的宽度、弧形连接端的宽度与直线连接端的宽度均相等。

进一步的，所述弧形零件、套筒式连接件和插销式连接件均设置有三个。

进一步的，弧形零件上的安装孔等间距分布，弧形零件两端的安装孔与套筒式连接件和插销式连接件通过螺栓固定连接，弧形零件中部的安装孔用于连接骨针固定架。

进一步的，所述插销式连接件的直线连接件的长度长于套筒式连接件的直线连接端的长度，插销式连接件的直线连接件上设置有至少六个第四固定孔，套筒式连接件的直线连接端设置有两个第二固定孔。

进一步的，钢针套筒的外侧面与滑动圈上的套筒连接孔过盈配合，钢针套筒的外侧面与螺杆的调节端上的一条直线槽间隙配合。

进一步的，所述钢针套筒的一端设置有凸台，凸台的外径大于滑动圈上的套筒连接孔的直径。

进一步的，所述所述滑动圈通过上紧固螺母和下紧固螺母的上下移动实现上下位置的无级调节。

进一步的，所述螺杆调节端上的直线槽的宽度略大于钢针套筒的外径。

进一步的，所述滑动圈上的螺栓孔上设置有与锁止螺栓相配合的螺纹。

进一步的，所述上固定环和下固定环与螺旋式连接杆的上端均通过间隙配合，上固定环和下固定环的侧面上均设置有带有螺纹的定位孔，定位螺栓穿过定位孔将上固定环和下固定环固定在螺旋式连接杆上。

进一步的，所述螺旋式连接杆为伸缩杆，螺旋式连接杆下端为螺旋套，螺旋式连接杆上端为带有螺帽的螺旋杆，螺旋杆的下端插入螺旋套内，旋转螺帽可实现螺旋式连接杆的伸长和缩短。

进一步的，螺旋杆的顶端是带有螺纹的直杆，上固定环和下固定环上设有与直杆的外螺纹相配合的内螺纹，上固定环和下固定环通过外螺纹与内螺纹的配合实现上固定环和下固定环在直杆上位置的调整。

进一步的，所述销轴式连接件的下端设置有垂直凸台，垂直凸台上设置有固定孔，销轴式连接件通过穿过垂直凸台上的固定孔和微调式连接件上安装孔的螺栓固定连接。

本发明的有益效果在于：1、本发明的组合式固定环可以通过调节螺母的位置和去除连接件的方式来调整固定环的大小，提高本装置的适用性和兼容性。

2、本发明涉及的组合式固定环通过各零部件进行连接，在生产时不需要进行换模操作以实现不同大小的固定环的加工，能显著地降低生产成本，提高生产效率。

3、本发明涉及的组合式固定环重复利用率高，患者痊愈后可以将固定环的零部件进行回收，这将有效地降低治疗成本。

4、通过使用本发明的组合式固定环，医生无需为患者选择具体型号的固定环，而是只需要根据患者的腿部形状或者粗细选择适当的固定环零部件，减少患者康复时的动作限制，减少隐患。

5、本发明能够减少医院对泰勒架的型号需求，不需要采购各种型号的泰勒架，只需要更换合适的本装置就能实现固定架大小的调节，极大降低了医院的采购成本。

6、本发明的无级调节穿针夹具可以实现微调固定，提供穿针导向，不仅可以提高临床骨折复位的准确性和安全性，而且减轻临床医生的手术强度，大大提升了手术的成功率。

7、本发明的可拆式连杆机构既可以通过电动推杆驱动对杆长进行调节，也可以通过螺旋调节长度，在电机调节完成后还可以方便的进行拆卸；在临床手术时，为了实现近端环和远端环之间快速的连接，可以通过螺纹副实现手动微调；为了实现快速的精确定位，可以通过电机控制电动推杆进行调节；在临床调节完成后，由于六根电动推杆线路的冗长，且质量太大，会极大程度地影响患者的生活。

8、本发明提供了可拆卸电动推杆的设计，先把替代连接装置通过螺栓连接在直线推杆的两端，保持两端点位置不变化，再对电动推杆进行拆除，使用替代的螺杆装置进行替代。

附图说明

图1是本发明一种电机可拆的数字化可调节骨骼矫形外固定架的整体使用状态示意图。

图2是本发明使用电动推杆时的整体使用状态示意图。

图3是本发明不使用电动推杆时的整体使用状态示意图。

图4是本发明组合式固定环的整体机构示意图。

图5是本发明组合式固定环中插销式连接件的结构示意图。

图6是本发明组合式固定环中套筒式连接件的结构示意图。

图7是本发明无级调节穿针夹具带钢针时的整体结构示意图。

图8是本发明无级调节穿针夹具不带钢针时的整体结构示意图。

图9是本发明无级调节穿针夹具中螺杆的结构示意图。

图10是本发明无级调节穿针夹具中滑动圈的结构示意图。

图11是本发明无级调节穿针夹具中钢针套筒的结构示意图。

图12是本发明可拆式连杆机构的结构示意图。

图13是本发明螺旋式连接杆的结构示意图。

图中，1-组合式固定环、2-可拆式连杆机构、3-无级调节穿针夹具、5-套筒式连接件、6-弧形零件、7-插销式连接件、8-安装孔、9-弧形连接件、10-直线连接件、11-第三固定孔、12-第四固定孔、13-弧形连接端、14-直线连接端、15-插接槽、16-第一固定孔、17-第二固定孔、18-套筒连接孔、19-钢针、20-螺栓孔、21-锁止孔、22-凸起、23-直线槽、24-钢针上下无级调节装置、25-钢针导向锁止装置、26-固定螺母、27-下紧固螺母、28-钢针套筒、29-锁止螺栓、30-螺杆、31-调节端、32-固定端、33-上紧固螺母、34-滑动圈、35-双向连接件、36-电动推杆、37-联轴器、38-上固定环、39-微调式连接件、40-螺旋式连接杆、41-万向节、42--下固定环、43-销轴式连接件、44-套筒连接件、45-螺旋杆、46-螺旋套、47-螺旋帽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1～3所示，一种电机可拆的数字化可调节骨骼矫形外固定架，包括组合式固定环1、可拆式连杆机构2和无级调节穿针夹具3，所述组合式固定环1设置有上下对称设置的一对，组合式固定环1通过六根可拆式连杆机构2连接，用于装夹钢针19的无级调节穿针夹具3固定在组合式固定环1上多个无级调节穿针夹具3固定在组合式固定环1上后，利用这些无级调节穿针夹具3上的钢针19穿入患者的骨骼内实现电机可拆的数字化可调节骨骼矫形外固定架的固定。

如图4～6所示，所述组合式固定环1包括弧形零件6、套筒式连接件5和插销式连接件7，所述弧形零件6呈圆弧形，弧形零件6上均布多个安装孔8，所述套筒式连接件5包括一体式成型的弧形连接端13和直线连接端14，所述弧形连接端13与弧形零件6的宽度和弧度相同，直线连接端14整体呈直线设置，且直线连接端14内部设置有插接槽15；所述弧形连接端13上设置有第一固定孔16，所述直线连接端14上设置有第二固定孔17；所述插销式连接件7包括一体式成型的弧形连接件9和直线连接件10，所述弧形连接件9与弧形零件6的宽度和弧度相同，直线连接件10整体呈直线设置，且直线连接件10的尺寸与套筒式连接件5的直线连接端14的插接槽15相配合；所述弧形连接件9上上只有第三固定孔11，所述直线连接件10上设置有第四固定孔12；所述弧形零件6的一端与套筒式连接件5上的弧形连接端13通过穿过安装孔8和第一固定孔16的螺栓固定连接，所述弧形零件6的另一端与插销式连接件7上的弧形连接件9通过穿过安装孔8和第三固定孔11的螺栓固定连接；所述插销式连接件7上的直线连接件10插入套筒式连接件5上的直线连接端14上的插接槽15并通过穿过第二固定孔17和第四固定孔12的螺栓固定连接；所述弧形零件6、套筒式连接件5和插销式连接件7的数量相等，多个弧形零件6、套筒式连接件5和插销式连接件7依次连接共同构成整个组合式固定环1上。

所述弧形零件6的宽度、弧形连接件9的宽度、直线连接件10的宽度、弧形连接端13的宽度与直线连接端14的宽度均相等。所述弧形零件6、套筒式连接件5和插销式连接件7均设置有三个。

弧形零件6上的安装孔8等间距分布，弧形零件6两端的安装孔8与套筒式连接件5和插销式连接件7通过螺栓固定连接，弧形零件6中部的安装孔8用于连接骨针固定架。

所述插销式连接件7的直线连接件10的长度长于套筒式连接件5的直线连接端14的长度，插销式连接件7的直线连接件10上设置有至少六个第四固定孔12，套筒式连接件5的直线连接端14设置有两个第二固定孔17。

如图12～13所示，所述可拆式连杆机构2包括电动推杆36、联轴器37、双向连接件35、上固定环38、下固定环42、微调式连接件39、螺旋式连接杆40、万向节41、销轴式连接件43和套筒连接件44，所述螺旋式连接杆40的下端通过万向节41连接一个组合式固定环，上固定环38、微调式连接件39和下固定环42依次套装在螺旋式连接杆40的上端，且微调式连接件39通过上固定环38和下固定环42的定位实现在螺旋式连接杆40的定位；微调式连接件39上设置有一圈沿圆周方向均布的安装孔，所述螺旋式连接杆40的上端连接联轴器37的下端，联轴器37的上端连接电动推杆36的下端，所述电动推杆36的上端连接双向连接件35的下端；所述双向连接件35的上端为万向节41连接端，双向连接件35的万向节41连接端通过万向节41连接另一个组合式固定环，双向连接件35的左右两侧呈柱状凸出，双侧连接件左右两侧的柱状凸出的端面上设置有螺纹孔，双向连接件35的底部设置有推杆固定槽，推杆固定槽的两侧面上设置有用于固定电动推杆36上端的固定孔，电动推杆36的上端伸入推杆固定槽内并通过穿过固定孔的螺栓固定连接；每个双向连接件35的两侧均连接有一根套筒连接件44，套筒连接件44的上端通过螺栓固定在双向连接件35两侧的柱状凸出的螺纹孔处，套筒连接件44的下端设置有插接槽，销轴式连接件43的上端插接在套筒连接件44的插接槽内，套筒连接件44的下端和销轴式连接件43的上端均设置有一列固定孔，套筒连接件44的下端和销轴式连接件43的上端通过穿过固定孔的螺栓进行固定；套筒连接件44和销轴式连接件43的总长度通过螺栓穿过固定孔的位置来确定，在定位时保证销轴式连接件43的下端与微调式连接件39能够通过螺栓连接；

所述上固定环38和下固定环42与螺旋式连接杆40的上端均通过间隙配合，上固定环38和下固定环42的侧面上均设置有带有螺纹的定位孔，定位螺栓穿过定位孔将上固定环38和下固定环42固定在螺旋式连接杆40上。

所述螺旋式连接杆40为伸缩杆，螺旋式连接杆40下端为螺旋套46，螺旋式连接杆40上端为带有螺帽的螺旋杆45，螺旋杆45的下端插入螺旋套46内，旋转螺帽可实现螺旋式连接杆40的伸长和缩短。

螺旋杆45的顶端是带有螺纹的直杆，上固定环38和下固定环42上设有与直杆的外螺纹相配合的内螺纹，上固定环38和下固定环42通过外螺纹与内螺纹的配合实现上固定环38和下固定环42在直杆上位置的调整。

所述销轴式连接件43的下端设置有垂直凸台，垂直凸台上设置有固定孔，销轴式连接件43通过穿过垂直凸台上的固定孔和微调式连接件39上安装孔的螺栓固定连接。

如图7～11所示，所述无级调节穿针夹具3包括钢针上下无级调节装置24、钢针导向锁止装置25和固定螺母26，所述钢针上下无级调节装置24包括螺杆30、上紧固螺母33、下紧固螺母27和滑动圈34，所述螺杆30包括调节端31和固定端32，调节端31固定在固定端32上方，所述调节端31上布满螺纹，调节端31上间隔90度开设有两个平行于螺杆30轴心线的贯穿的直线槽23，所述滑动圈34套装在螺杆30的调节端31，上紧固螺母33和下紧固螺母27的内螺纹与螺杆30的调节端31上的螺纹配合连接，滑动圈34的上下两端通过上紧固螺母33和下紧固螺母27固定在螺杆30的调节端31中部；所述滑动圈34的内径与螺杆30的调节端31间隙配合，滑动圈34上开设有螺栓孔20和贯穿整个滑动圈34的套筒连接孔18，所述螺栓孔20与套筒连接间隔90度设置；所述钢针导向锁止装置25包括钢针套筒28和锁止螺栓29，钢针套筒28的一端设置有凸起22，钢针套筒28穿过滑动圈34上的套筒连接孔18和螺杆30的调节端31上的一条直线槽23，钢针套筒28的侧面上设置有一个锁止孔21，锁止螺栓29穿过滑动圈34上的螺栓孔20和钢针套筒28侧面的锁止孔21，将钢针19顶紧在钢针套筒28内；所述螺杆30的固定端32通过固定螺母26固定在外部ilizarov外固定器或者泰勒骨架上。

钢针套筒28的外侧面与滑动圈34上的套筒连接孔18过盈配合，钢针套筒28的外侧面与螺杆30的调节端31上的一条直线槽23间隙配合。所述螺杆30的调节端31上的直线槽23的宽度略大于钢针套筒28的外径。

所述钢针套筒28的一端设置有凸台，凸台的外径大于滑动圈34上的套筒连接孔18的直径。

所述所述滑动圈34通过上紧固螺母33和下紧固螺母27的上下移动实现上下位置的无级调节。所述滑动圈34上的螺栓孔20上设置有与锁止螺栓29相配合的螺纹。

在医生确定钢针19安装位置后，通过计算分析，确定夹具的安装位置，调整好角度后通过所述固定螺母26安装在组合式固定环上，通过钢针上下无级调节装置24调节钢针19上下的位置，确定位置后通过上紧固螺母33与所述下紧固螺母27拧紧固定，钢针19通过钢针套筒28穿入患者骨折适当位置进行安装，钢针套筒28提供钢针安装的导向作用，通过钢针导向锁止装置25调节前后的位置，确定位置后通过所述锁止螺栓29拧紧固定。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。