[發明專利]一種關節可調節精密并聯外固定器

有效

• 申請號: 202110293171.8
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113081210B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 李劍鋒;劉吉祥;劉順啟;李國通;杜祖淦
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: A61B17/62
• 分類號: A61B17/62
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發明提供一種關節可調節精密并聯外固定器，該外固定器共有六個自由度，包括近端固定環、遠端固定環、三根連接桿、球運動關節、克氏針、針夾鉗。通過蝸輪蝸桿調節連接桿的長度，遠端固定環處設置由一對錐齒輪組成的旋轉驅動副調節球運動關節相對遠端固定環的角度，從而改變遠端固定環的位姿，完成三維畸形的矯正。本發明每個球運動關節都可以實現單獨的調節和鎖定，以彌補球運動關節運動擺角范圍較小的問題。三根連接桿采用蝸輪蝸桿調節其長度，將蝸桿旋鈕處的轉動轉化成連接桿的長度微小變化，從而避免因人為失誤等因素導致連接桿長度的劇烈變化，避免帶來不必要的損傷。

技術領域

本發明涉及一種骨科手術專用的并聯外固定器，具體涉及一種用于骨折復位、骨畸形矯正的脛骨畸形矯正并聯外固定器。

背景技術

近年來，隨著科學技術的不斷進步，交通運輸業的迅速發展和環境污染等因素的影響，每年四肢骨折和骨畸形患者的數量呈不斷增加的趨勢。越來越多的骨科創傷和先天性的四肢畸形影響了人們的正常生活。外固定器作為一種傳統的骨畸形矯正器具，根據“張力-應力法則”緩慢牽拉，刺激組織再生與重建，被廣泛用于治療骨折、骨畸形、肢體延長等問題。

并聯外固定器擁有運動慣性小、精度高、組織創傷小、適應癥廣、不易產生感染和各種并發癥等特點。它作為醫療設備使用最早出現在俄羅斯，由俄羅斯著名骨科醫生伊里扎洛夫在二戰期間發現可以通過緩慢牽拉斷骨來促進骨的再生，進而發明了伊里扎洛夫環形外固定器，伊里扎洛夫環形外固定器包括兩個結構相同具有很多環形分布的連接孔的固定環和多根長度相同的螺紋桿。美國人查爾斯.泰勒等人在伊里扎洛夫環形外固定器的基礎上，改進設計成了泰勒外固定器，該泰勒外固定器是由六根長度可以伸縮的連接桿傾斜地連接在近端環和遠端環上，并在鉸接點處可以自由旋轉，只要調節其中一根連桿的長度，一個固定環就會相對另一個固定環改變位姿。

公開號WO2017131309Al和公開號US20100312243Al分別提供了一種球軸承關節和魚眼球關節的并聯泰勒式外固定器，但是其沒有解決球鉸的運動擺角范圍較小的問題，導致外固定器工作空間小，出現奇異位型；專利CN02229946以伊里扎洛夫環形外固定器為原型，改進了部分零部件的結構，提高其實用性，但沒有改變其可調節的自由度。

現有的外固定器存在結構單一、普遍采用6根連接桿導致連接桿之間容易發生涉從而影響整個外固定工作空間，萬向節或者球鉸的運動擺角范圍不足經常導致卡死等問題；現有的外固定器的長度可調節連接桿都依靠絲杠和絲杠螺母調節長度，無法實現自鎖導致絲杠螺母之間會有相對晃動和轉動，使調節出現誤差；直接手擰絲杠螺母會產生較大的調節范圍，導致連接桿的長度變化過大或者不足，給患者帶來不必要的傷痛。

因此，需要針對現有問題，提出一種可以避免在畸形矯正時支鏈間以及支鏈與肢體間發生碰撞，運動副出現卡死，調節精度提高，同時滿足所有畸形矯正的外固定器具。

發明內容

本發明的目的在于提供一種關節可調節精密并聯外固定器，可實現空間6-DOF運動，矯正任意空間三維骨畸形，具有三根支鏈，其有長度采用蝸輪蝸桿調節和角度可調節的球運動關節。

該關節可調節精密并聯外固定器主要由遠端固定環、近端固定環、三根長度可調節的連接桿、六個角度可調節的球運動關節、蝸桿旋鈕、遠端旋鈕以及克氏針、骨針和針夾鉗組成；

通過克氏針和骨針將外固定器的近端固定環、遠端固定環與近端骨和遠端骨分別連接固定，近端固定環由三個圓心角為100°的近端扇形環和旋轉桿連接而成。近端扇形環上分布有以10°相隔的針夾鉗安裝孔，兩端分別開有相同的軸承凹槽、環螺紋孔和銷釘孔，相鄰的近端扇形環通過旋轉桿互相連接。遠端固定環由三個圓心角為100°的遠端扇形環和遠端旋轉軸連接而成。而遠端旋轉軸一端與遠端旋轉軸端蓋通過螺釘連接，遠端旋轉軸端蓋卡在遠端扇形環卡槽里，從而限制遠端旋轉軸移動，遠端旋轉軸的另一端與遠端軸錐齒輪螺釘連接固定，與之相嚙合的調節錐齒輪的軸穿過遠端扇形環孔隙，鎖緊環卡在遠端扇形環孔隙凹面，穿過鎖緊環與遠端旋鈕通過螺釘連接固定。