[发明专利]一种用于矫治足踝双平面角度畸形的并联外固定器有效

专利信息
申请号: 202110444784.7 申请日: 2021-04-24
公开(公告)号: CN113262029B 公开(公告)日: 2022-05-24
发明(设计)人: 李剑锋;左世平;陶春静;董明杰 申请(专利权)人: 北京工业大学
主分类号: A61B17/66 分类号: A61B17/66
代理公司: 北京思海天达知识产权代理有限公司 11203 代理人: 刘萍
地址: 100124 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 矫治 足踝双 平面 角度 畸形 并联 固定器
【说明书】:

发明涉及一种用于矫治足踝双平面角度畸形的并联外固定器,包括固定环组件、末端环组件和主动牵引杆组件。为了满足足踝部位不同体段的矫治需求,固定环组件包括六边形固定环、水平U型固定环和竖直U型固定环,末端环组件包括大六边形末端环和小六边形末端环。此外,主动牵引杆组件包括2条六自由度主动牵引杆、1条五自由度约束力牵引杆和1条五自由度约束力偶牵引杆。本发明中的外固定器只针对足踝部位在两个平面中存在角度畸形的情况,能够通过调整五自由度约束力偶牵引杆虎克副的十字轴指向适应不同畸形平面的组合,驱动器数目正好满足畸形矫治自由度需求,解决了现有并联外固定器在矫治此类型畸形时存在的矫治自由度冗余的缺点。

技术领域

本发明涉及一种足踝并联外固定器,具体来说,涉及一种辅助足踝部位完成复杂畸形矫治的并联机构。

背景技术

足踝部位生物力学机制复杂,相应的畸形种类与形态多样。在众多的临床案例中,角度畸形存在于两个基本平面时的情况不在少数。具体来说,这种类型的畸形涉及:胫骨远端矢状面前弓/后弓-横切面内旋/外旋畸形、胫骨远端额状面内翻/外翻-横切面内旋/外旋畸形、踝关节融合前的矢状面马蹄/高弓-横切面内旋/外旋畸形、前中足矢状面高弓/摇椅足-额状面旋前/旋后畸形、前中足矢状面高弓/摇椅足-横切面内收/外展畸形、前中足额状面旋前/旋后-横切面内收/外展畸形和后足内翻/外翻畸形。在矫治上述畸形时,外固定器在存在角度畸形的两个平面内应当具备转动自由度。此外,考虑到足踝畸形矫治过程中,沿末端环组件自身矢状面的运动更为重要,能够支持包括高度重建、长度重建、加压融合和关节保护等在内的移位操作,而横向的外观能够间接的获得。因此,外固定器在末端环组件的矢状面获得移动自由度即可。

面向足踝部位在两个平面中存在角度畸形的情况,开发具有对应自由度的外固定器是具有重要意义的。在现有的外固定器装置中,尚无专门针对此类型畸形的设计。当足踝在两个平面中存在角度畸形时,如上所述,矫治所需的矫治自由度为4,所对应的驱动器个数也为4个,而在临床应用中,基于并联机构的外固定器构型多为6自由度,在矫治此类型畸形的过程中,存在矫治自由度冗余的问题,导致驱动器较多,使成本增加。在后续较长一段时间的人工调节过程中,更会增加患者家属的记忆与操作难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于矫治足踝双平面角度畸形的并联外固定器,以解决上述问题。

本发明的实施例提供了一种用于矫治足踝双平面角度畸形的并联外固定器,其特征在于:该并联外固定器包括固定环组件、末端环组件和主动牵引杆组件,主动牵引杆组件包括2条六自由度主动牵引杆、1条五自由度约束力牵引杆和1条五自由度约束力偶牵引杆。

进一步,固定环组件与末端环组件通过骨针与足踝体段进行连接,主动牵引杆组件以并联的方式布置于固定环组件与末端环组件之间,在行截骨术或软组织松解手术后,带动末端环组件相对于固定环组件进行运动,进而完成畸形段相对于非畸形段的矫治。

进一步,固定环组件包括六边形固定环、水平U型固定环和竖直U型固定环,固定环组件之间能够通过螺钉进行组合,根据足踝部位存在畸形的具体体段改变外固定器安装的初始位形。

进一步,末端环组件作为外固定器的运动部分,包括大六边形末端环和小六边形末端环,能够适应足踝部位不同体段的尺寸。

进一步,2条六自由度主动牵引杆包括第一六自由度主动牵引杆和第二六自由度主动牵引杆,在运动学构型上的配置均为六自由度主动牵引杆虎克副、六自由度主动牵引杆移动副与六自由度主动牵引杆球副的顺次连接,六自由度主动牵引杆虎克副通过螺钉与固定环组件固定连接,六自由度主动牵引杆球副与末端环组件连接。

进一步,五自由度约束力牵引杆的运动学构型的配置为五自由度约束力牵引杆球副、五自由度约束力牵引杆移动副与五自由度约束力牵引杆转动副的顺次连接,五自由度约束力牵引杆球副与固定环组件连接,五自由度约束力牵引杆转动副通过螺钉与末端环组件固定连接。

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