CN105726127B - 一种腿部骨折自动牵引和旋转复位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于腿部骨折自动牵引和旋转复位装置，包括吸盘、底座、伸缩套筒、牵引机构、旋转复位机构、拉力传感器、固定脚板；吸盘固定于底座的底部；主体复位机构通过方形的伸缩套管与底座相连；牵引机构为倒置使用的丝杠滑台，末端装有电机；旋转复位机构与电机减速器相连；旋转复位机构的输出端为牵引床通用连接器；旋转复位机构通过牵引床通用连接器与拉力传感器和固定脚板连成一串。该旋转复位装置，可以完成腿部骨折的牵引和旋转复位，为手术的其他操作做好准备；能够反馈牵拉力的大小，防止过度牵拉；牵引和复位效果可以保持，避免重复操作；牵引和旋转量化，复位方法为骨折牵引操作提供参考；适用于普通刚牵引床，简化设备改造。

Description

一种腿部骨折自动牵引和旋转复位装置

技术领域

本发明属于手术机器人领域，涉及一种用于腿部骨折的自动牵引和旋转复位装置。

背景技术

随着生物接骨术BO(Biological Osteosynthesis)时期的到来，闭合复位髓内钉固定已经成为股骨干骨折的金标准治疗方式，其核心就是微创或无创闭合复位。手术时借助牵引床将骨折沿股骨长轴方向重叠移位的骨折断端充分牵引开，然后医生利用手法或器械辅助来获得临时复位，以便置入金手指或导针，扩髓后植入髓内钉，最后完成远近端交锁，整个手术在C臂机透视的监视和引导下完成。目前临床上使用的牵引床，采用的是通过梯形丝杠手动调整的牵拉方式，需要助手不断根据主刀医生的指令进行调整，费时费力。由于缺少力的反馈，患者又处于麻醉状态，牵引过程中很容易出现过渡牵拉的现象，患者术后多感受小腿窝出疼痛不已，严重过牵的，甚至造成患者血管和神经的不可逆损伤。现有整套牵引床价格昂贵，很多二级医院甚至三级医院都无条件配备，即便配备先进牵引床的医院，手术过程中的旋转复位仍是通过手动完成，没有定量的标准，难以形成标准。

发明内容

技术问题：本发明提供一种用于腿部骨折的自动牵引和旋转复位装置，可以适用于普通手术床，或者牵引手术床；可以自动完成牵引和旋转复位工作；可以实时反馈牵拉力的大小，避免由于过度牵拉造成的严重后果；复位完成，复位效果可以维持。

技术方案：本发明的用于腿部骨折的自动牵引和旋转复位装置，包括从下至上依次连接的吸盘、底座、伸缩套筒、牵引机构，设置在所述牵引机构一端的旋转复位机构、与所述旋转复位机构连接的拉力传感器、与所述拉力传感器连接的固定脚板；

所述牵引机构由第一伺服电机和倒置使用的丝杠滑台构成，伺服电机安装在丝杠滑台的末端，丝杠滑台的滑块固定在伸缩套筒的顶端；所述旋转复位机构包括固定架、设置在所述固定架上的第二伺服电机、减速器、上同步带轮、下同步带轮、在所述上同步带轮和下同步带轮之间传动连接的同步带、由下同步带轮驱动的轴、与所述轴固定连接的传感器连接器，所述第二伺服电机通过减速器驱动上同步带轮；所述拉力传感器一端与传感器连接器固定连接，另一端通过脚板连接器与固定脚板连接安装。

进一步的，本发明装置中，底座由竖直方管与十字交叉分布的水平方管焊接而成，所述水平方管端部与竖直方管之间焊接有斜撑；所述吸盘固定于水平方管端部下侧，用以与地面吸合固定。

进一步的，本发明装置中，所述的伸缩套筒与竖直方管之间套合连接，并能够锁定。

进一步的，本发明装置中，旋转复位机构中，固定架包括连为一体的后固定架和前固定架，所述第二伺服电机、减速器、上同步带轮设置在后固定架上，下同步带轮设置在后固定架和前固定架之间，所述上同步带轮与下同步带轮平行布置，通过同步带传动，轴两端分别通过前轴承和后轴承支撑于后固定架、前固定架上；下同步带轮通过键连接安装在轴上，轴输出端通过紧定螺钉和轴孔配合与传感器连接器连接。

进一步的，本发明装置中，固定脚板上布置4个长条形通孔，能够用绑带穿插于通孔将患者脚部与固定脚板固定。

本发明旋转复位机构的轴系布置为：上同步带轮与下同步带轮平行布置，通过同步带传动，轴两端分别通过轴承支撑于后固定架、前固定架，下同步带轮通过键连接安装在轴上，轴输出端通过紧定螺钉和轴孔配合与连接器连接。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)牵引自动完成，相比于手动调节，减少了医护工作者的劳动强度。可实时反馈牵拉力的大小，避免过度牵拉可能造成的严重后果。牵引过程中的牵拉力数据可以作为后续相似手术的参考，可形成标准；

(2)增加旋转复位功能。传统的牵引床没有设置旋转复位的功能，旋转复位基本由医护工作者手动完成，且手术过程中复位容易丢失，造成重复操作。增加旋转复位并锁定，能够防止不必要的重复操作，减轻医护工作者劳动强度。

(3)旋转复位自动完成，可实时反映旋转的角位移，数据可以作为后续相似手术的参考，可形成标准；

(4)固定可靠，拆装容易。本发明的自动牵引和旋转复位装置使用地板吸盘，与传统的牵引床采用庞大笨重的金属基座相比，不仅可稳定可靠地与手术室地面固定，提供足够稳定的底座产生较大牵引力而且大大减轻了装置的重量，术后只需松开吸盘，方便移除，无需经过专业训练，可以节省大量手术准备时间。

(5)结构简单，制造容易。传统的医疗手术牵引床采用了大量定制非标零部件，互换性差，维修困难，价格高昂，本发明的自动牵引和旋转复位装置采用现成丝杠滑台及其他标准部件，制造容易，成本低廉，便于推广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中牵引机构的示意图。

图3为本发明中旋转复位机构的示意图。

图4为本发明中旋转复位机构轴系的剖面图。

图5为本发明的工作状态示意图。

图中有：吸盘1、底座2、竖直方管201，水平方管202、斜撑203、伸缩套筒3、牵引机构4、第一伺服电机401、丝杠滑台402、旋转复位机构5、第二伺服电机501、减速器503、后固定架502、前固定架504、上同步带轮505、同步带506、下同步带轮507、轴508、传感器连接器509、前轴承510、后轴承511拉力传感器6、固定脚板8、传感器6、脚板连接器7、旋钮9。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

如图1至图4所示，本发明的一种用于腿部骨折自动牵引和旋转复位的装置，包括吸盘1、底座2、伸缩套筒3、牵引机构4、旋转复位机构5、拉力传感器6、固定脚板8、传感器6、脚板连接器7、旋钮9。牵引机构4由第一伺服电机401倒置使用的丝杠滑台402构成，第一伺服电机401通过螺钉安装在丝杠滑台402的尾部；丝杠滑台402的滑块与伸缩套筒3通过螺钉固定。旋转复位机构5由第二伺服电机501、减速器503、后固定架502、前固定架504、上同步带轮505、同步带506、下同步带轮507、轴508、传感器连接器509、前轴承510、后轴承511构成。传感器6一端与传感器连接器509通过螺钉固定，另一端与固定插销7通过固定孔和螺钉固定；固定脚板8通过脚板连接器7与传感器6连接。

底座2由竖直方管201，及十字分布的水平方管202焊接而成，水平方管202与竖直方管201用45度的斜撑203焊接；

吸盘1固定于底座2的底部，吸盘2可以通过大气压将底座和地面固定，可提供足够稳定的支撑和反作用力。

伸缩套筒3与竖直方管201之间套合连接，并可以通过紧定旋钮9锁定。

旋转复位机构5通过牵引床通用的脚板连接器7与拉力传感器6和固定脚板8连成一串，用以实时测量复位过程中的牵拉力。

上同步带轮505与下同步带轮507平行布置，通过同步带506传动，轴508两端分别通过前轴承510、后轴承511支撑于后固定架502、前固定架504，下同步带轮507通过键连接安装在轴上，轴输出端通过紧定螺钉和轴孔配合与传感器连接器509连接。

固定脚板8上布置4个长条形通孔，可以用绑带穿插于通孔将患者脚部与固定脚板8固定。

上述结构的牵引和复位装置工作前，先根据患者的***，放置自动牵引和旋转复位装置，确定位置后，将吸盘2上的锁扣锁死，使得地面与吸盘仅仅相连，为机构提供稳定可靠的支撑。

上述结构的牵引和复位装置工作时，控制***发出脉冲指令，使得第一伺服电机401缓慢转动，带动丝杠滑台402向患肢轴线方向牵引，并通过传感器6实时监测牵拉力的大小，反馈给术者。当牵拉力大于设定的上限值时，第一伺服电机401停止转动，确保患者的安全，并通知术者牵拉力超限。术者在C臂X光机的帮助下，观察到断骨牵引到位，即停止牵拉，并通过第一伺服电机401的静力矩维持牵拉位置。控制***发出指令脉冲，使得第二伺服电机501通过减速器503减速，将旋转位移通过同步带506传送到输出端，带动脚产生旋转位移，并实时记录当前的位移量，反馈给术者。术者在C臂X光机的帮助下观察到旋转复位完成，则第二伺服电机501停止旋转，并通过静力矩维持旋转复位的效果。术者方可进行进一步的操作。

本发明的自动牵引和旋转复位装置，与传统牵引装置不同之处在于，是独立于牵引床而工作，可自动完成牵引和旋转复位操作。牵引力和旋转复位位移可实时监测，可防止由于过牵而可能导致的严重后果。

进一步，本装置既可以配合牵引床工作也完全适用于普通手术床，所选取材料都是标准件或者简单加工件，成本低廉，方便推广和普及。

进一步，选用的吸盘可轻松吸紧和解除，与传统的装置相比，与地面之间固定更可靠，易于拆装，无需专门培训即可操作。

进一步，通过同步带506将旋转复位装置输出端与驱动部分(第二伺服电机501，减速器503)分离，巧妙避免了电机减速器承受轴向负载，而仅传递扭矩。

进一步，通过丝杠滑台402倒置使用，很大程度地降低了牵引装置的复杂程度，结构简单，动作可靠。

进一步，伸缩套筒可根据病床的高低，调整牵引和旋转复位机构的高度，并通过旋钮紧定，调整灵活，操作简单。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于腿部骨折的自动牵引和旋转复位装置，其特征在于，该装置包括从下至上依次连接的吸盘(1)、底座(2)、伸缩套筒(3)、牵引机构(4)，设置在所述牵引机构(4)一端的旋转复位机构(5)、与所述旋转复位机构(5)连接的拉力传感器(6)、与所述拉力传感器(6)连接的固定脚板(8)；

所述牵引机构(4)由第一伺服电机(401)和倒置使用的丝杠滑台(402)构成，伺服电机(401)安装在丝杠滑台(402)的末端，丝杠滑台(402)的滑块(403)固定在伸缩套筒(3)的顶端；所述旋转复位机构(5)包括固定架、设置在所述固定架上的第二伺服电机(501)、减速器(503)、上同步带轮(505)、下同步带轮(507)、在所述上同步带轮(505)和下同步带轮(507)之间传动连接的同步带(506)、由下同步带轮(507)驱动的轴(508)、与所述轴(508)固定连接的传感器连接器(509)，所述第二伺服电机(501)通过减速器(503)驱动上同步带轮(505)；所述拉力传感器(6)一端与传感器连接器(509)固定连接，另一端通过脚板连接器(7)与固定脚板(8)连接安装。

2.按照权利要求1所述的用于腿部骨折的自动牵引和旋转复位装置，其特征在于，所述底座(2)由竖直方管(201)与十字交叉分布的水平方管(202)焊接而成，所述水平方管(202)端部与竖直方管(201)之间焊接有斜撑(203)；所述吸盘(1)固定于水平方管(202)端部下侧，用以与地面吸合固定。

3.按照权利要求2所述的用于腿部骨折的自动牵引和旋转复位装置，其特征在于，所述的伸缩套筒(3)与竖直方管(201)之间套合连接，并能够锁定。

4.按照权利要求1所述的用于腿部骨折的自动牵引和旋转复位装置，其特征在于，所述旋转复位机构(5)中，固定架包括连为一体的后固定架(502)和前固定架(504)，所述第二伺服电机(501)、减速器(503)、上同步带轮(505)设置在后固定架(502)上，下同步带轮(507)设置在后固定架(502)和前固定架(504)之间，所述上同步带轮(505)与下同步带轮(507)平行布置，通过同步带(506)传动，轴(508)两端分别通过前轴承(510)和后轴承(511)支撑于后固定架(502)、前固定架(504)上；下同步带轮(507)通过键连接安装在轴(508)上，轴(508)输出端通过紧定螺钉和轴孔配合与传感器连接器(509)连接。

5.按照权利要求1所述的用于腿部骨折的自动牵引和旋转复位装置，其特征在于，所述固定脚板(8)上布置4个长条形通孔，能够用绑带穿插于通孔将患者脚部与固定脚板(8)固定。