骨外固定器用球形萬向關節及調控式仿生骨外固定器的制作方法

專利名稱：骨外固定器用球形萬向關節及調控式仿生骨外固定器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種設置在骨外固定器上的關節，以及ー種骨外固定器。
背景技術：
在醫療技術現代化的進程中，骨外固定器的材料與結構方面取得長足的發展，突出的無疑是俄國醫學專家Ilizarov發明的洞孔環式外固定器，洞孔環式外固定器和細鋼針拉張技術，使原始意義上的骨外固定器，在力學作用方式和力學生物學性能發生了質地變化、調控性能提高，適應證更加廣泛，是骨外固定器技術領域的 重大進步。Ilizarov的技術也激發了無數骨科醫生對骨外固定技術的學習、研究和應用的興趣，其后美國DrorPaley編著了《矯形外科原則》，創造性將CORA概念應用到骨外固定的矯治之中，使骨外固定矯形技術在規范化和數字化方面取得重大進展。與此同時，矯形器械的研究也有長足進步1984年，Bastiani等發明了一種單邊的軸動カ外固定器，簡化操了作難度，是國內外應用較多的一種骨外固定器;A0學派也認識到骨外固定器在開放、感染性骨折中的應用價值，研制了ー種管狀外固定器。1994年美國人J Charles Taylor(查爾斯.泰勒)等人在Ilizarov環形外固定器的基礎上，改進設計成數字的“空間架構”外固定器(TaylorSpatial Frame,簡稱TSF)空間架構”外固定器是ー種將六個可伸縮的連接桿傾斜地連接近端和遠端環上、并在連接點處可以自由旋轉的洞孔環式外固定器，該洞孔環式外固定器也稱“泰勒空間框架”。泰勒空間框架有六個可以調節長度的連接桿，且每個連接桿的長度可以直接讀出，6個連接桿連接支撐兩個環，形成一個整體(如果用5個連接桿則系統不穩定，如果用7個連接桿則系統受到過度限制)，整個結構異常堅固。泰勒空間框架只要調節其中一根連接桿的長度，一個環就會相對另ー個環改變位置，連接基礎面到平臺的6根支柱，其長度、空間可變化，借助于機器人技術和平行機械學，通過計算機輸出的指令數字來調節6根連接桿的長度，改變泰勒空間框架的空間構型，達到骨折斷端復位、矯形或延長的目的。治療骨折(包括骨骼畸形截骨矯形后)時，如何實施合理的固定，只能根據骨愈合的生物學規律，分析、評價、探索合理的固定剛度，并以此進行技術創新，而不僅僅是圍繞固定方法研究固定剛度的合理性，所以自20世紀90年代以來，我國學者創造性提出了再生重建理論為基礎，以控制論為準則的骨外固定技術體系。現在，申請人依據“骨科自然重建理念”，提出了ー種“骨折固定的適應性剛度概念”，即適應性固定剛度。所述適應性固定剛度，是指骨外固定器在維持骨折復位穩定的同時，按照骨胚胎原始發育方式，提供階段性最佳固定剛度，充分利用骨對應カ的適應性控制，調整骨的生長與吸收，促進骨折愈合的進程，完成骨功能的優化重建，直至骨愈合恢復到最完善的程度，換句話說，就是骨折固定的剛度隨著骨愈合的強度的增加而降低，骨力學強度隨著固定剛度的降低而增加的一個動態的轉化過程。由此總結出骨折早期實施堅強固定，中期提供軸向和綜合應力刺激的弾性固定，后期提供平衡固定，這ー概念符合骨折固定、愈合、重建的生物學過程，對外固定技術在臨床上合理應用提供了有實際意義的理論指導。盡管泰勒空間框架的設計、制作與臨床應用已經達到了精密、標準化和智能化的程度，但也存在不如人意的地方1、泰勒空間框架難于滿足骨折固定、愈合、重建的生物學過程，即難于滿足骨折早期實施堅強固定、中期提供軸向和綜合應力刺激的弾性固定、后期提供平衡固定的需要，具體來說，就是泰勒空間框架固定的剛度不能變化，當遇到一些特別復雜的病例(比如幾種需要治療的問題同時存在)時，泰勒空間框架的靈活性顯得不足，而且必須借助計算機輸出的指令數字來調節6根連接桿的長度，由此改變支架的空間構型，達到骨折斷端復位、矯形或延長的目的，所以缺少功能適應性，在臨床應用時有一定的局限性。2、泰勒空間框架只能用6個桿連接支撐兩個環，形成ー個整體，如果用5個桿則系統不穩定，如果用7個桿則系統受到過度限制，顯然，整個系統被固化了，不僅制造成本高，而且使用價格昂貴，増加了醫療成本。

發明內容
本發明的目的是提供ー種能夠滿足骨折早期實施堅強固定、中期提供軸向和綜合應カ刺激的弾性固定、后期提供平衡固定的要求的骨外固定器用球形萬向關節及調控式仿生骨外固定器，要解決機械能(力學環境)與生物能(組織再生)的相容性(力學生物學環境的合理性)問題，并解決傳統的骨外固定器制造成本高、使用價格昂貴的問題。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案一種骨外固定器用球形萬向關節，連接在骨外固定器的洞孔環與連接桿之間，其特征在干包括球形頭、套筒、套筒蓋、球槽、球碗、鎖緊軸和鎖緊滑塊，所述球形頭包括關節球和設在關節球上的球形萬向關節螺紋接頭A，其中關節球位于套筒內側并且關節球靠球形萬向關節螺紋接頭A的一側與套筒弧面接觸，球形萬向關節螺紋接頭A從套筒的一端伸出至套筒外，所述套筒蓋固定連接在套筒的另一端，套筒蓋的外側面上設有球形萬向關節螺紋接頭B，套筒蓋的內側面上設有鎖緊滑塊放置凹槽，所述鎖緊軸和鎖緊滑塊放置在鎖緊滑塊放置凹槽中，鎖緊軸上設有正反扣螺紋，鎖緊滑塊有兩塊并且通過正反扣螺紋對稱連接在鎖緊軸上，所述套筒的側壁上對應鎖緊軸的位置開有鎖緊軸調節孔，同時鎖緊軸對應鎖緊軸調節孔的端面上設有螺絲刀槽ロ，所述球槽和球碗設置在關節球與鎖緊滑塊之間的套筒中。所述洞孔環為近端洞孔環或遠端洞孔環。所述連接桿為豎直連接桿或斜連接桿。所述球形萬向關節螺紋接頭A為內螺紋接頭，球形萬向關節螺紋接頭B為外螺紋接頭，或者球形萬向關節螺紋接頭A為外螺紋接頭，球形萬向關節螺紋接頭B為內螺紋接頭，或者球形萬向關節螺紋接頭A和球形萬向關節螺紋接頭B均為內螺紋接頭，或者球形萬向關節螺紋接頭A和球形萬向關節螺紋接頭B均為外螺紋接頭。一種調控式仿生骨外固定器，由骨外固定支架、鋼針固定夾和鋼針組成，其中骨外固定支架又包括近端洞孔環、遠端洞孔環和豎直連接桿，并且豎直連接桿通過近端關節與近端洞孔環連接，豎直連接桿通過遠端關節與遠端洞孔環連接，其特征在干所述近端關節或/和遠端關節是骨外固定器用球形萬向關節，骨外固定器用球形萬向關節包括球形頭、套筒、套筒蓋、球槽、球碗、鎖緊軸和鎖緊滑塊，所述球形頭包括關節球和設在關節球上的球形萬向關節螺紋接頭A，其中關節球位于套筒內側并且關節球靠球形萬向關節螺紋接頭A的一側與套筒的內側面弧面接觸，球形萬向關節螺紋接頭A從套筒的其中一端伸出至套筒夕卜，所述套筒蓋固定連接在套筒的另一端，套筒蓋的外側面上設有球形萬向關節螺紋接頭B，套筒蓋的內側面上設有鎖緊滑塊放置凹槽，所述鎖緊軸和鎖緊滑塊放置在鎖緊滑塊放置凹槽中，鎖緊軸上設有正反扣螺紋，鎖緊滑塊有兩塊并且通過正反扣螺紋對稱連接在鎖緊軸上，所述套筒的側壁上對應鎖緊軸的位置開有鎖緊軸調節孔，同時鎖緊軸對應鎖緊軸調節孔的端面上設有螺絲刀槽ロ，所述球槽和球碗設置在關節球與鎖緊滑塊之間的套筒中。所述球形萬向關節螺紋接頭A為內螺紋接頭，球形萬向關節螺紋接頭B為外螺紋·接頭，或者球形萬向關節螺紋接頭A為外螺紋接頭，球形萬向關節螺紋接頭B為內螺紋接頭，或者球形萬向關節螺紋接頭A和球形萬向關節螺紋接頭B均為內螺紋接頭，或者球形萬向關節螺紋接頭A和球形萬向關節螺紋接頭B均為外螺紋接頭。所述豎直連接桿為骨外固定器用豎直快速延長桿，骨外固定器用豎直快速延長桿的數量為兩根、三根或四根，每根骨外固定器用豎直快速延長桿均包括豎直快速延長桿桿套、豎直快速延長桿螺紋桿、豎直快速延長桿銷子、豎直快速延長桿連接螺母、豎直快速延長桿調整螺母和套有豎直快速延長桿鎖緊套的豎直快速延長桿鎖緊爪，其中豎直快速延長桿鎖緊爪包括外螺紋套環和爪子，并且爪子的內側面上設有抱緊螺紋，爪子的端部設有鎖緊套限位翻邊。所述豎直快速延長桿桿套上設有豎直快速延長桿軸向導向槽，所述豎直快速延長桿連接螺母焊接固定在豎直快速延長桿桿套的一端，所述豎直快速延長桿調整螺母的一端套在豎直快速延長桿桿套的另一端上并且與豎直快速延長桿桿套軸向固定、徑向轉動連接，豎直快速延長桿調整螺母的另一端與所述豎直快速延長桿鎖緊爪的外螺紋套環螺紋連接，所述豎直快速延長桿螺紋桿依次穿過豎直快速延長桿鎖緊爪和豎直快速延長桿調整螺母后，插在了豎直快速延長桿桿套中，所述豎直快速延長桿銷子連接在豎直快速延長桿螺紋桿上并且與豎直快速延長桿桿套上的豎直快速延長桿軸向導向槽相配合。所述豎直快速延長桿調整螺母的側壁上開有調整螺母頂絲孔，所述豎直快速延長桿鎖緊爪的外螺紋套環上對應調整螺母頂絲孔的位置開有鎖緊爪頂絲孔，有一個豎直快速延長桿頂絲螺紋連接在調整螺母頂絲孔和鎖緊爪頂絲孔中。所述豎直快速延長桿螺紋桿上套有豎直快速延長桿鋼度控制機構，該豎直快速延長桿鋼度控制機構由豎直快速延長桿內螺紋套、豎直快速延長桿下套和豎直快速延長桿彈簧組成，所述豎直快速延長桿內螺紋套與豎直快速延長桿螺紋桿螺紋連接，所述豎直快速延長桿下套與豎直快速延長桿鎖緊爪的爪子相接觸，所述豎直快速延長桿彈簧夾在豎直快速延長桿內螺紋套與豎直快速延長桿下套之間。所述骨外固定器用豎直快速延長桿與近端洞孔環之間還連接有斜連接桿，斜連接桿的一端萬向鉸接連接在近端洞孔環上，斜連接桿的另一端萬向鉸接連接在骨外固定器用豎直快速延長桿上，斜連接桿為骨外固定器用斜快速延長桿，骨外固定器用斜快速延長桿包括斜快速延長桿桿套、斜快速延長桿螺紋桿、斜快速延長桿銷子、斜快速延長桿調整螺母和套有斜快速延長桿鎖緊套的斜快速延長桿鎖緊爪，其中斜快速延長桿鎖緊爪包括外螺紋套環和爪子，并且爪子的內側面上設有抱緊螺紋，爪子的端部設有鎖緊套限位翻邊。所述斜快速延長桿桿套上設有斜快速延長桿軸向導向槽，斜快速延長桿桿套的一端設有斜快速延長桿鉸接耳板，所述斜快速延長桿調整螺母的一端套在斜快速延長桿桿套的另一端上并且與斜快速延長桿桿套軸向固定、徑向轉動連接，斜快速延長桿調整螺母的另一端與所述斜快速延長桿鎖緊爪的外螺紋套環螺紋連接，所述斜快速延長桿螺紋桿依次穿過斜快速延長桿鎖緊爪和斜快速延長桿調整螺母后，插在了斜快速延長桿桿套中，所述斜快速延長桿銷子連接在斜快速延長桿螺紋桿上并且與斜快速延長桿桿套上的斜快速延長桿軸向導向槽相配合。所述斜快速延長桿調整螺母的側壁上開有調整螺母頂絲孔，所述斜快速延長桿鎖緊爪的外螺紋套環上對應調整螺母頂絲孔的位置開有鎖緊爪頂絲孔，有ー個斜快速延長桿頂絲螺紋連接在調整螺母頂絲孔和鎖緊爪頂絲孔中。所述豎直快速延長桿螺紋桿上套有斜快速延長桿鋼度控制機構，該斜快速延長桿鋼度控制機構由斜快速延長桿內螺紋套、斜快速延長桿下套和斜快速延長桿彈簧組成，所述斜快速延長桿內螺紋套與斜快速延長桿螺紋桿螺紋連接，所述斜快速延長桿下套與斜快速延長桿鎖緊爪的爪子相接觸，所述斜快速延長桿彈簧夾在斜快速延長桿內螺紋套與斜快速延長桿下套之間。
與現有技術相比本發明具有以下特點和有益效果采用了骨外固定器用球形萬向關節的調控式仿生骨外固定器結構簡單、重量輕、成本低、可調控、操作靈活，可有針對性的、個性化的進行組合、調控，大大提高了骨外固定技術的安全性、先進性、實用性和臨床應用價值。采用了骨外固定器用球形萬向關節的調控式仿生骨外固定器可以使機械能(力學環境)與生物能(組織再生)具有很好的相容性(力學生物學環境的合理性)，可以滿足骨折早期實施堅強固定、中期提供軸向和綜合應力刺激的弾性固定、后期提供平衡固定的要求。采用了骨外固定器用球形萬向關節的調控式仿生骨外固定器可根據治療的需要，任選2 4根骨外固定器用豎直快速延長桿并配合I 4根骨外固定器用斜快速延長桿進行組合，克服了現有產品整個系統被固化、制造成本高、使用價格昂貴、醫療成本高的缺點。采用了骨外固定器用球形萬向關節的調控式仿生骨外固定器在實施穿針固定后，可以通過手法(人手)直接進行整復(矯形)調整，借助于矯形測量尺(由北京骨外固定技術研究所研制生產)和下肢矯形尺(由北京骨外固定技術研究所研制生產)快速地進行術前測量，既能保證手術治療質量，又無須使用電腦輔助系統進行操作，減少工作量，省時、省力、省醫療費，同時也為實現真正意義的智能化控制提供了堅實的基礎。所述骨外固定器用球形萬向關節在保持關節球萬向自由旋轉性能的基礎上，増加了自鎖功能，解決了球形關節的堅強固定與自由旋轉的矛盾問題，也就是說，本發明中的骨外固定器用球形萬向關節可以自由調節并鎖緊，成角調整時，可先位移后調整角度，釋放旋轉成角形成的扭力，并將其固定，既保持其自由旋轉的特點，又増加了自鎖固定功能，能滿足骨折早期實施堅強固定，中期提供軸向和綜合應力刺激的弾性固定，后期提供平衡固定的需要，增加構型的實用性和靈巧性，方便醫生操作，實施和實現了“骨科自然重建理念”。采用了骨外固定器用球形萬向關節的調控式仿生骨外固定器中的各個構件與現有的組合式骨外固定器相比，在保持原有構件特點的同時，又進行了較大的改進和創新，增加了新的功能，各個構件的改進和創新使調控式仿生骨外固定器的性能得到新提升，功能更加科學、先進和實用，滿足了多種病例的需要。具體如下1、連接桿(骨外固定器用豎直快速延長桿和骨外固定器用斜快速延長桿)上安裝有鋼度控制機構，在治療過程可以根據治療要求實施彈性牽伸、弾性固定(調控弾性)和適應性固定。2、連接桿上還設有快速延長桿調整螺母，具有牽伸、加壓功能，順時針或逆時針轉動快速延長桿調整螺母360度，連接桿可以增長或縮短，解決了骨外固定器固定的剛度不能變化的難題，所以在治療過程可以根據治療要求實施間隙為零的早期堅強固定、中期間隙為I 2_的弾性固定和后期間隙為3 5_的適應性平衡固定。3、連接桿是實施整體構型和功能組合的重要構件，連接桿通過球形萬向關節的連接固定，可進行構型的優化組合，增加構型的實用性和靈巧性，在治療過程可以根據治療要求實施牽伸、加壓、弾性調整和適應性剛度固定，突出地體現了本發明的仿生學功能，提高了機械能與生物能的相容性，符合再生重建和控制理論的要求，確保了 98%以上的療效。4、骨外固定器中的骨外固定器用豎直快速延長桿、骨外固定器用斜快速延長桿和洞孔環形成三角支撐構型，力學結構合理，既增加了骨外固定器的支撐強度，又減輕了骨外固定器的重量，同時還可快速調整快速延長桿的伸縮長度，具有調整操作方便、構型優化、實用、靈巧的特點，更重要地是，在治療的全過程中，即早、中、后期的不同固定階段，在保持骨外固定器的全部功能的前提下，可隨機增加和減少骨外固定器用斜快速延長桿，分別滿足早期堅強固、中期弾性固定、后期平衡固定階段骨的治療要求在早期固定階段時，這種三角支撐構型増加了骨外固定器的穩定性，滿足堅強固定需要；在中期弾性固定階段，可隨機拆除部分斜快速延長桿，發揮連接桿和鋼度控制機構的剛度調整功能，提 供軸向和綜合應力刺激的弾性固定，促進骨折愈合、新骨生長；在后期提供平衡固定階段，可拆全部短快速延長桿，減輕骨外固定器的重量，利于患者進行運動性康復訓練，促進骨質礦化，實現骨功能的優化重建和完全愈合，同時方便術后管理、方便測量。采用了骨外固定器用球形萬向關節的調控式仿生骨外固定器的構件設計巧妙合理，每個構件既有相対的獨立性，又有很強的互換性，不僅可隨機組成本發明所述的各種臨床所需的骨外固定器個體化構型，還可以根據年齡、部位和治療要求，隨機組成單側、三角式、半環式和復合式等不同幾何形狀的骨外固定器，實現了“器隨境轉”，例如與骨外固定器用球形萬向關節連接的豎直連接桿可以是骨外固定器用豎直快速延長桿，也可以是其它的豎直連接桿；斜連接桿可以是骨外固定器用斜快速延長桿，也可以是其它的斜連接桿。本發明對骨外固定器的力學效應進行了新的創新，研制的骨外固定器用快速延長桿具有動態彈性牽伸功能，研制的骨外固定器用球形萬向關節屬于仿生關節，它們具有順應生物學要求的結構，在實現“器隨境轉”的同時，使外固定器邁向仿生學的境界成為可能，為實施控制論提供了技術保證。骨外固定器用球形萬向關節可以與骨外固定器的其它構件相組合，比如與洞孔環(洞孔全環、洞孔半環、U型環等)和其它形式的連接桿相組合，可以提高骨外固定器的性能。本發明融入了更多的Ilizarov外固定器的結構元素，不僅在基礎理論，器械創新、技術規范、臨床應用和治療理念等方面又有新的突破，基本實現了理論系統化、器械系列化、操作規范化、療效標準化，形成了新的骨外固定技術體系。采用了骨外固定器用球形萬向關節的調控式仿生骨外固定器，具有多種綜合功能靜態固定、動態固定、牽伸、加壓、矯正成角畸形、矯正側方位移、旋轉畸形和剛度控制功能。這些功能是其它器械和治療方法所不具備的。在臨床實踐中，這些功能既可發揮特定的作用，也可起到共有的作用，如1、靜態固定功能既可實施全程治療的固定，比如股骨粗隆部、股骨髁、脛骨干骺端骨折、橈骨遠端骨折、關節骨折等治療的全程固定、或者已結合簡單內固定的骨折治療全程固定，又可實施階段性固定，比如骨折固定適應性剛度的堅強固定階段、伴有骨缺損的嚴重粉碎性骨折等階段性固定、截骨矯形木的早期固定和截骨延長預延期的固定等。本專利所用的骨外固定器用球形萬向關節在保持關節球萬向自由旋轉性能的基礎上，増加了自鎖功能，解決了球形關節的堅強固定與自由旋轉的矛盾問題，也就是說，本發明中的骨外固定器用球形萬向關節可以自由調節并鎖緊，成角調整時，可先位移后調整角度，釋放旋轉成角形成的扭力，并將其固定，既保持其自由旋轉的特點，又増加了自鎖固定功能，能滿足骨折早期實施堅強固定，中期提供軸向和綜合應力刺激的弾性固定，后期提供平衡固定的需要，增加構型的實用性和靈巧性，方便醫生操作，實施和實現了“骨科自然重建理念”。2、適應性固定剛度功能采用了骨外固定器用球形萬向關節的調控式仿生骨外固定器，解決了自由旋轉與堅強固定的矛盾問題，確保了也就是說，本發明中的骨外固定器用球形萬向關節，不僅具有靜態固定功能，實施早期堅強固定，還可以自由調節成角，可先位移后調整角度，釋放旋轉成角形成的殘余扭力，滿足在骨折治療的中、后期適應性剛度調整，通過外固定器結構和力學性能的調控，為骨折愈合、新骨礦化提供軸向彈性固定、綜合弾性固定和平衡固定等不同固定剛度的需要，實現了骨功能的優化重建。 3、骨及肢體延長功能采用了骨外固定器用球形萬向關節的調控式仿生骨外固定器，可實現骨段延長與肢體同步延長手木。在實施截骨緩慢延長手術治療時，首先需要實施截骨，然后導入本發明的調控式仿生骨外固定器，可將連接桿固定在近端和遠端洞孔環上，然后再將鋼針固定夾安裝在調控式仿生骨外固定器的連接桿上，同時用半針或全針橫向穿入皮膚和延長骨處進行固定，并且按照延長手術方案，調整仿生骨外固定器的快速延長桿上的調整螺母，使穿入皮膚和延長骨的半針或全針，同時向外牽拉，使延長骨和皮膚、肌肉同步延伸，同步牽伸時，兩截骨面的牽伸速度和距離控在每天Imm左右，直至延長到設計的理想長度并完全愈合，實現骨段延長與肢體同步延長。在實施本手術的過程中，因為皮膚、肌肉與骨頭要同步延伸，因此往往會給肢體關節產生負擔，影響到關節的正常功能，而在該手術治療時，用調控式仿生骨外固定器的球形萬向關節和牽伸調節裝置對肢體的關節進行牽伸，和旋轉角度的調整，使肢關節保持一定的縫隙，克服了肢體關節出現的副作用。4、截骨逐步矯形功能在截骨矯形術,關節牽伸矯形術時,利用外固定器的牽伸調節裝置逐步牽伸矯正畸形，如截骨牽伸矯治膝關節內、外翻，緩慢牽伸矯治等在截骨矯形木，關節牽伸術矯形術時，利用外固定器的牽伸調節裝置逐步牽伸矯正畸形，如截骨牽伸矯治膝關節內、外翻，緩慢牽伸矯治等。例如，矯治畸形的骨與關節畸形時，可導入兩組調控式仿生骨外固定器，即在小腿的下部安裝一組遠側外固定架，在小腿的上部安裝一組近側外固定架，在兩組調控式仿生骨外固定器之間，安裝絞鏈調整桿和外固定器連接調整桿，根據骨與關節畸形的病情，按術前的矯形設計預案，每天調節外固定器連接調整桿的距離，調整調控式仿生骨外固定器之間角度，矯正畸形骨。但是，使用調控式仿生骨外固定器進行矯形的整個過程中。球形萬向關節的萬向自由旋轉功能發揮了重要作用，每當用外固定器連接調整桿調整距離時，球形萬向關節可自由旋轉，調整角度，并與剛度控制器、快速延長桿的功能相協同，有效地矯治畸形骨與關節畸形。5、關節牽伸矯形功能在不截骨的情況下，用調控式仿生骨外固定器逐步牽伸矯形，使關節攣縮畸形在無創條件下得到矯治，如膝關節屈曲攣縮畸形逐步牽伸矯治，足踝部畸形的逐步牽伸矯治等。例如，矯治雙足復雜踝畸形的骨與關節畸形時，可導入兩組調控式仿生骨外固定器，在小腿的下部安裝一組，在雜踝畸形的腳部安裝另ー組，在兩組調控式仿生骨外固定器之間，安裝絞鏈調整桿和連接調整桿，連接調整桿的一端連接ー球形萬向關節器，球形萬向關節器與小腿的下部安裝的調控式仿生骨外固定器的遠端洞孔環連接固定。治療時，根據骨與關節畸形的病情，用絞鏈調整桿和連接調整桿調控仿生骨外固定器之間角度和距離，矯正腳弓畸形和腳背畸形。調控式仿生骨外固定器所特有的關節器和剛度控制器、快速延長桿的功能，在無創條件下有效地矯治雙足復雜踝畸形的骨與關節畸形。
6、骨橫向牽伸功能骨橫向牽伸功能，是指在沿脛骨的縱軸進行截ー長骨塊，應用調控式仿生骨外固定器將其逐步牽開，使骨徑增加。該術可用于治療下肢缺血性疾病，如脈管炎等。在治療脈管炎時，首先要使用管狀骨截骨器，沿脛骨的縱軸截一長骨塊，然后在導入本 發明的調控式仿生骨外固定器，可將連接桿固定在兩個洞孔環上，然后再將鋼針固定夾安裝在調控式仿生骨外固定器的連接桿上，同時用半針或全針橫向穿入截開的長骨塊上，進行固定，然后調整鋼針固定夾的調整螺母，對穿入骨塊的半針或全針，同時向外進行橫向牽拉，使骨徑增加，進而増大骨腔內空間，利于治療脈管炎，有效地改善了木骨的血運功能，實現對脛骨橫向牽伸，對脈管炎進行有效地治療。7、皮膚牽伸功能調控式仿生骨外固定器可以對皮膚實施各種方向的牽伸，以修復皮膚缺損和創面。可用于下肢各種類型的皮膚缺損。如治療脛骨感染性骨與皮膚缺損的疑難骨病時，在導入本發明的調控式仿生骨外固定器后，可將連接桿固定在兩個洞孔環上，然后再將鋼針固定夾安裝在調控式仿生骨外固定器的連接桿上，同時用半針或全針橫向穿入缺損的皮膚處進行固定，然后調整仿生骨外固定器的快速延長桿上的調整螺母，使穿入缺損的皮膚的半針或全針，同時向內牽拉，使皮膚延伸，縮小缺損皮膚的創面，直至愈合，實現對脛骨感染性骨與皮膚缺損的有效治療。在臨床實踐中，上述各種功能較少單獨使用，多數情況下是兩種或多種功能的聯合應用。因此，本發明所具有的多種功能進行聯合應用，獲得意想不到的臨床效果。


下面結合附圖對本發明做進ー步詳細的說明。圖1是骨外固定支架實施例一的立體示意圖。圖2是骨外固定器用豎直快速延長桿與骨外固定器用球形萬向關節配合的立體示意圖。圖3是骨外固定器用豎直快速延長桿的分解示意圖。圖4是骨外固定器用豎直快速延長桿的結構示意圖。圖5是豎直快速延長桿鎖緊爪的立體示意圖。圖6是骨外固定器用斜快速延長桿的分解示意圖。圖7是骨外固定器用斜快速延長桿的結構示意圖。圖8是骨外固定支架實施例ニ的立體示意圖。圖9是骨外固定支架實施例三的立體示意圖。圖10是骨外固定支架實施例四的立體示意圖。
圖11是骨外固定支架實施例五的立體示意圖。圖12是骨外固定支架實施例六的立體示意圖。圖13是調控式仿生骨外固定器與骨頭配合使用的示意圖。圖14是骨外固定器用球形萬向關節的立體示意圖。圖15是骨外固定器用球形萬向關節的分解示意圖。圖16是骨外固定器用球形萬向關節的結構示意圖。圖17是洞孔環為U形的示意圖。圖18是洞孔環為C形的示意圖。圖19是洞孔環為圓環形并且洞孔環上的孔為長孔的示意圖。附圖標記1 一近端洞孔環、2 —遠端洞孔環、3 —骨外固定器用豎直快速延長桿、4 一骨外固定器用斜快速延長桿、5 —鋼針固定夾、6 —鋼針、7 —骨外固定器用球形萬向關節;
10 ー豎直快速延長桿頂絲、11 ー豎直快速延長桿桿套、11.1 ー豎直快速延長桿軸向導向槽、12 —豎直快速延長桿螺紋桿、13 —豎直快速延長桿銷子、14 ー豎直快速延長桿卡墊、15 ー豎直快速延長桿連接螺母、16 —豎直快速延長桿調整螺母、16.1 一卡鉤、17 —豎直快速延長桿鎖緊爪、17.1 一外螺紋套環、17. 2 一爪子、17. 3 一抱緊螺紋、17. 4 一鎖緊套限位翻邊、18 —豎直快速延長桿鎖緊套、19 ー豎直快速延長桿下套、20 —豎直快速延長桿彈簧、
21ー豎直快速延長桿內螺紋套；
10’ ー斜快速延長桿頂絲、11’ ー斜快速延長桿桿套、11.1’ ー斜快速延長桿軸向導向槽、12’ ー斜快速延長桿螺紋桿、13’ ー斜快速延長桿銷子、14’ ー斜快速延長桿卡墊、15’ —斜快速延長桿鉸接耳板、16’ ー斜快速延長桿調整螺母、17’ ー斜快速延長桿鎖緊爪、18’ 一斜快速延長桿鎖緊套、19’ ー斜快速延長桿下套、20’ ー斜快速延長桿彈簧、21’ ー斜快速延長桿內螺紋套；
22 —卡扣、23 —連接座A、24 —連接座B ；
25 一球形頭、25.1 ー關節球、25. 2 一球形萬向關節螺紋接頭A、26 —套筒、26.1 ー鎖緊軸調節孔、27 —套筒蓋、27.1 一球形萬向關節螺紋接頭B、27. 2 ー鎖緊滑塊放置凹槽、28 —鎖緊滑塊、29 —球槽、30 —球碗、31 —鎖緊軸、31.1 一正反扣螺紋、31. 2 ー螺絲刀槽ロ。
具體實施例方式參見圖13，所述的調控式仿生骨外固定器由骨外固定支架、鋼針固定夾5和鋼針6組成。實施例一參見圖1，所述骨外固定支架又包括近端洞孔環1、遠端洞孔環2、豎直連接桿和斜連接桿。所述豎直連接桿通過近端關節與近端洞孔環I連接，豎直連接桿通過遠端關節與遠端洞孔環2連接。參見圖1、圖14-16，所述近端關節和遠端關節均是骨外固定器用球形萬向關節7，骨外固定器用球形萬向關節7包括球形頭25、套筒26、套筒蓋27、球槽29、球碗30、鎖緊軸31和鎖緊滑塊28，所述球形頭25包括關節球25.1和設在關節球上的球形萬向關節螺紋接頭A25. 2，其中關節球25.1位于套筒26內側并且關節球25.1靠球形萬向關節螺紋接頭A的一側與套筒26的內側面弧面接觸，球形萬向關節螺紋接頭A25. 2從套筒26的其中一端伸出至套筒26タト，所述套筒蓋27固定連接在套筒26的另一端，套筒蓋27的外側面上設有球形萬向關節螺紋接頭B27. 1，套筒蓋27的內側面上設有鎖緊滑塊放置凹槽27. 2，所述鎖緊軸31和鎖緊滑塊28放置在鎖緊滑塊放置凹槽27. 2中，鎖緊軸31上設有正反扣螺紋31. 1，鎖緊滑塊28有兩塊并且通過正反扣螺紋31.1對稱連接在鎖緊軸31上，所述套筒26的側壁上對應鎖緊軸的位置開有鎖緊軸調節孔26. 1，同時鎖緊軸31對應鎖緊軸調節孔的端面上設有螺絲刀槽ロ，所述球槽29和球碗30設置在關節球25.1與鎖緊滑塊28之間的套筒26中。骨外固定器用球形萬向關節的萬向調節兩塊鎖緊滑塊28沒有通過球碗30、球槽29抱緊關節球25.1，此時的關節球25.1靠球形萬向關節螺紋接頭A25. 2的一側與套筒26的內側面弧面接觸(需要確保套筒在該側的內徑小于關節球的直徑，同時確保套筒的內側壁上設置有與關節球對應的弧面)，由于是弧面接觸，所以關節球25.1可以相對套筒26做萬向的轉動，即球形萬向關節可以萬向轉動。骨外固定器用球形萬向關節的鎖死過程用螺絲刀旋轉鎖緊軸31，正反扣螺紋帯 動鎖緊滑塊28相向而動，由于球碗30具有中間高、四周低的斜面(圓弧的斜面最佳)，所以兩塊鎖緊滑塊28在間距縮小的同吋，開始給球碗30 —個壓力，球碗30又給球槽29 —個壓力，然后球槽29在壓カ的作用下開始逐漸抱緊關節球25.1 (本實施例中，球槽與關節球弧面接觸)，隨著鎖緊軸31的轉動，兩塊鎖緊滑塊28越來越近，抱緊關節球的力也就越來越大，最終將球形萬向關節鎖死。本實施例中，球形萬向關節螺紋接頭A25. 2為內螺紋接頭，球形萬向關節螺紋接頭B27.1為外螺紋接頭。具體來說，球形萬向關節螺紋接頭A25. 2是ー個帶有內螺紋的連接短管，球形萬向關節螺紋接頭B27.1是ー個外螺紋短桿。在其它實施例中，也可以是球形萬向關節螺紋接頭A25. 2為外螺紋接頭，球形萬向關節螺紋接頭B27.1為內螺紋接頭，或者球形萬向關節螺紋接頭A25. 2和球形萬向關節螺紋接頭B27.1均為內螺紋接頭，或者球形萬向關節螺紋接頭A25. 2和球形萬向關節螺紋接頭B27.1均為外螺紋接頭。在其它實施例中，也可以光近端關節是骨外固定器用球形萬向關節7，或者光遠端關節是骨外固定器用球形萬向關節7。在調控式仿生骨外固定器中設置骨外固定器用球形萬向關節7，有效地保障和滿足了治療復雜的疑難病癥的需要。參見圖1-5，所述豎直連接桿為骨外固定器用豎直快速延長桿3，骨外固定器用豎直快速延長桿3的數量為三根，骨外固定器用豎直快速延長桿3通過近端關節與近端洞孔環I連接，骨外固定器用豎直快速延長桿3通過遠端關節與遠端洞孔環2連接。骨外固定器用豎直快速延長桿3包括豎直快速延長桿桿套11、豎直快速延長桿螺紋桿12、豎直快速延長桿銷子13、豎直快速延長桿連接螺母15、豎直快速延長桿調整螺母16和套有豎直快速延長桿鎖緊套18的豎直快速延長桿鎖緊爪17，其中豎直快速延長桿鎖緊爪17包括外螺紋套環17.1和爪子17. 2，并且爪子17. 2的內側面上設有抱緊螺紋17. 3，爪子17. 2的端部設有鎖緊套限位翻邊17. 4。所述豎直快速延長桿桿套11上設有豎直快速延長桿軸向導向槽11. 1，所述豎直快速延長桿連接螺母15焊接固定在豎直快速延長桿桿套11的一端，所述豎直快速延長桿調整螺母16的一端套在豎直快速延長桿桿套11的另一端上并且與豎直快速延長桿桿套11軸向固定、徑向轉動連接，豎直快速延長桿調整螺母16的另一端與所述豎直快速延長桿鎖緊爪17的外螺紋套環17.1螺紋連接，所述豎直快速延長桿螺紋桿12依次穿過豎直快速延長桿鎖緊爪17和豎直快速延長桿調整螺母16后，插在了豎直快速延長桿桿套11中(豎直快速延長桿桿套11的內部沒有螺紋)。所述豎直快速延長桿銷子13連接在豎直快速延長桿螺紋桿12上并且與豎直快速延長桿桿套11上的豎直快速延長桿軸向導向槽11.1相配合。本實施例中，豎直快速延長桿銷子13和豎直快速延長桿螺紋桿12是通過過盈配合連接在一起的。豎直快速延長桿銷子13的作用ー是防止豎直快速延長桿螺紋桿12收縮的太短(防止豎直快速延長桿螺紋桿12碰到豎直快速延長桿連接螺母15)，ニ是防止豎直快速延長桿螺紋桿12自由轉動，影響伸縮的準確性，三是豎直快速延長桿銷子13可以起標示作用，即和豎直快速延長桿桿套11上的伸縮量標尺相配合，反映出快速延長桿螺紋桿12移 動的距離。所述豎直快速延長桿調整螺母16的側壁上開有調整螺母頂絲孔，所述豎直快速延長桿鎖緊爪17的外螺紋套環17.1上對應調整螺母頂絲孔的位置開有鎖緊爪頂絲孔(快速延長桿調整螺母16的調整螺母頂絲孔和快速延長桿鎖緊爪17的鎖緊爪頂絲孔同心)，有一個豎直快速延長桿頂絲10螺紋連接在調整螺母頂絲孔和鎖緊爪頂絲孔中。豎直快速延長桿頂絲10的作用一是起到防止豎直快速延長桿鎖緊爪17與豎直快速延長桿調整螺母16相對滑脫，ニ是豎直快速延長桿頂絲10能頂住豎直快速延長桿螺紋桿12，防止豎直快速延長桿螺紋桿12滑動，要想調節豎直快速延長桿螺紋桿12，必須擰開豎直快速延長桿頂絲10。本實施例中，豎直快速延長桿螺紋桿12上套有ー個豎直快速延長桿鋼度控制機構，該豎直快速延長桿鋼度控制機構由豎直快速延長桿內螺紋套21、豎直快速延長桿下套19和豎直快速延長桿彈簧20組成，所述豎直快速延長桿內螺紋套21與豎直快速延長桿螺紋桿12螺紋連接，所述豎直快速延長桿下套19與豎直快速延長桿鎖緊爪17的爪子17. 2相接觸，所述豎直快速延長桿彈簧20夾在豎直快速延長桿內螺紋套21與豎直快速延長桿下套19之間。設置豎直快速延長桿鋼度控制機構的原因是我們在臨床中發現，就是骨的生長受外力的激勵明顯，當我們需要骨生長時，豎直快速延長桿彈簧壓死，由骨外固定支架承受身體重力，這樣會誘導骨生長，當骨生長到位形成骨痂時，放開豎直快速延長桿鋼度控制機構一定カ值，這樣由骨頭和骨外固定支架共同承受身體重力，有利骨的形成，當逐漸放置豎直快速延長桿鋼度控制機構カ值直到為零時，骨外固定支架就可以拆去了。也就是說，豎直快速延長桿鋼度控制機構解決了骨外固定器固定的剛度不能變化的難題，在治療過程可以根據骨鈣化情況和治療要求實施早期間隙為零的堅強固定、中期間隙為I 2_的弾性固定和后期間隙為3 5mm的適應性平衡固定。豎直快速延長桿鋼度控制機構中的豎直快速延長桿內螺紋套21螺紋連接在豎直快速延長桿螺紋桿12上，當豎直快速延長桿鎖緊爪17抱緊在豎直快速延長桿螺紋桿12上時，豎直快速延長桿下套19限位在了快速延長桿鎖緊爪17的爪子上，所以通過旋轉豎直快速延長桿內螺紋套21，就可以控制豎直快速延長桿內螺紋套21與豎直快速延長桿下套19的相對位置，并由此控制了豎直快速延長桿彈簧20的長度大小，豎直快速延長桿彈簧20的可調整長度范圍為0 mm 10 mm。
豎直快速延長桿鋼度控制機構的豎直快速延長桿彈簧放在豎直快速延長桿內螺紋套21里，豎直快速延長桿下套和豎直快速延長桿豎直螺紋套用鉚釘固定，這樣豎直快速延長桿彈簧在不受カ時，豎直快速延長桿下套和豎直快速延長桿內螺紋套的距離是最大的，豎直快速延長桿下套受到壓カ(此時的豎直快速延長桿彈簧受到壓カ并收縮)向豎直快速延長桿內螺紋套靠近。豎直快速延長桿彈簧是特制的，量程的變化范圍是0 200N，當豎直快速延長桿彈簧受到壓力，豎直快速延長桿彈簧每縮短1mm，カ值為50N，直到豎直快速延長桿彈簧被壓死，カ值為200N。豎直快速延長桿鋼度控制機構與豎直快速延長桿鎖緊爪相頂，這樣調節豎直快速延長桿螺紋桿時就有力值的控制，而不是由豎直快速延長桿螺紋桿直接支撐，這樣的カ更有利于骨的生長。
本實施例中，豎直快速延長桿調整螺母16與豎直快速延長桿桿套11的連接采用的結構是豎直快速延長桿調整螺母16的內側壁和豎直快速延長桿桿套11的外側壁上均設有卡槽，豎直快速延長桿調整螺母16通過設在卡槽中的豎直快速延長桿卡墊14軸向固定、徑向轉動連接在豎直快速延長桿桿套11上。豎直快速延長桿桿套11與豎直快速延長桿調整螺母16連接的一端有桿套變徑端，桿套變徑端上設有卡槽，把豎直快速延長桿卡墊
14放置在卡槽里，豎直快速延長桿卡墊14將突出1mm，這樣正好和豎直快速延長桿調整螺母的內側壁上的卡槽連接，實現豎直快速延長桿桿套11和豎直快速延長桿調整螺母16的連接。除了這種結構，其它可以使豎直快速延長桿調整螺母16與豎直快速延長桿桿套11軸向固定、徑向轉動的結構也屬于本發明的保護范圍。所述豎直快速延長桿調整螺母16具有牽伸加壓功能，順時針轉動豎直快速延長桿調整螺母360度，骨外固定器用豎直快速延長桿3增長1mm，逆時針轉動則縮短1mm。 骨外固定器用豎直快速延長桿3的直徑為6mm 8mm,長度為50mm 300mm,骨外固定器用豎直快速延長桿3的長度調節范圍為Omm 130_，在治療過程可以根據治療要求實施適應性固定。所述豎直快速延長桿鎖緊套18可以在豎直快速延長桿鎖緊爪17上軸向滑動，鎖緊或松開豎直快速延長桿鎖緊爪的爪子，豎直快速延長桿鎖緊套松開時，豎直快速延長桿鎖緊爪的爪子松開豎直快速延長桿螺紋桿12，豎直快速延長桿螺紋桿12可快速伸縮調整，豎直快速延長桿鎖緊套18鎖緊吋，豎直快速延長桿鎖緊爪的爪子通過抱緊螺紋抱緊豎直快速延長桿螺紋桿12，豎直快速延長桿螺紋桿12被固定。所述豎直快速延長桿調整螺母16有內螺紋，正好和豎直快速延長桿鎖緊爪17的外螺紋相連接，豎直快速延長桿鎖緊爪17的爪子內側壁上有4到5扣抱緊螺紋，當豎直快速延長桿鎖緊套18推到爪子頂端時，爪子的抱緊螺紋正好抱緊了豎直快速延長桿螺紋桿12，這樣轉動調整豎直快速延長桿調整螺母16，就能實現豎直快速延長桿螺紋桿12的伸長和縮短。參見圖1、圖6、圖7，本實施例中，斜連接桿為骨外固定器用斜快速延長桿4，其中骨外固定器用斜快速延長桿4的一端萬向鉸接連接在近端洞孔環I上，骨外固定器用斜快速延長桿4的另一端萬向鉸接連接在骨外固定器用豎直快速延長桿3上。骨外固定器用斜快速延長桿4包括斜快速延長桿桿套11’、斜快速延長桿螺紋桿12’、斜快速延長桿銷子13’、斜快速延長桿調整螺母16’和套有斜快速延長桿鎖緊套18’的斜快速延長桿鎖緊爪17’，其中斜快速延長桿鎖緊爪17’包括外螺紋套環和爪子，并且爪子的內側面上設有抱緊螺紋，爪子的端部設有鎖緊套限位翻邊。所述斜快速延長桿桿套11’上設有斜快速延長桿軸向導向槽11. 1’，斜快速延長桿桿套11’的一端設有斜快速延長桿鉸接耳板15’，所述斜快速延長桿調整螺母16’的一端套在斜快速延長桿桿套11’的另一端上并且與斜快速延長桿桿套11’軸向固定、徑向轉動連接，斜快速延長桿調整螺母16’的另一端與所述斜快速延長桿鎖緊爪17’的外螺紋套環螺紋連接，所述斜快速延長桿螺紋桿12’依次穿過斜快速延長桿鎖緊爪17’和斜快速延長桿調整螺母16’后，插在了斜快速延長桿桿套11’中，所述斜快速延長桿銷子13’連接在斜快速延長桿螺紋桿12’上并且與斜快速延長桿桿套11’上的斜快速延長桿軸向導向槽相配
ム
ロ o所述斜快速延長桿調整螺母16’的側壁上開有調整螺母頂絲孔，所述斜快速延長 桿鎖緊爪的外螺紋套環上對應調整螺母頂絲孔的位置開有鎖緊爪頂絲孔，有ー個斜快速延長桿頂絲10’螺紋連接在調整螺母頂絲孔和鎖緊爪頂絲孔中。本實施例中，所述豎直快速延長桿螺紋桿12 ’上套有斜快速延長桿鋼度控制機構，該斜快速延長桿鋼度控制機構由斜快速延長桿內螺紋套21’、斜快速延長桿下套19’和斜快速延長桿彈簧20’組成，所述斜快速延長桿內螺紋套21’與斜快速延長桿螺紋桿12’螺紋連接，所述斜快速延長桿下套19’與斜快速延長桿鎖緊爪17’的爪子相接觸，所述斜快速延長桿彈簧20’夾在斜快速延長桿內螺紋套21’與斜快速延長桿下套19’之間。斜快速延長桿鋼度控制機構的作用與豎直快速延長桿鋼度控制機構的作用相同。本實施例中，斜快速延長桿調整螺母16’與斜快速延長桿桿套11’的連接結構是斜快速延長桿調整螺母16’的內側壁和斜快速延長桿桿套11’的外側壁上均設有卡槽，斜快速延長桿調整螺母16’通過設在卡槽中的斜快速延長桿卡墊14’軸向固定、徑向轉動連接在斜快速延長桿桿套11’上。由上可知，所述骨外固定器用斜快速延長桿4的結構與骨外固定器用豎直快速延長桿3的結構基本相同，唯一不同的地方是骨外固定器用斜快速延長桿4中，斜快速延長桿桿套11’的一端設有斜快速延長桿鉸接耳板15’，而骨外固定器用豎直快速延長桿3中的豎直快速延長桿桿套11的一端設有的是豎直快速延長桿連接螺母15。本實施例中，骨外固定器用斜快速延長桿4的一端萬向鉸接連接在連接座A23上，連接座A23又螺紋連接在近端關節上，近端關節又連接在近端洞孔環I上，骨外固定器用斜快速延長桿4的另一端螺紋連接有連接座B24，連接座B24又與卡扣22萬向鉸接連接，卡扣22又固定連接在骨外固定器用豎直快速延長桿3上。參見圖11、圖12，在其它實施例中，也可以是骨外固定器用斜快速延長桿4的一端萬向鉸接連接在連接座A23上，連接座A23又連接在近端洞孔環I上。在其它實施例中，還可以把骨外固定器用斜快速延長桿4反過來設置，即骨外固定器用斜快速延長桿4的斜快速延長桿螺紋桿上螺紋連接連接座B24，連接座B24又與連接座A23萬向鉸接連接，連接座A23又螺紋連接在近端關節上，近端關節又連接在近端洞孔環I上；骨外固定器用斜快速延長桿4的斜快速延長桿桿套通過斜快速延長桿鉸接耳板15’萬向鉸接連接在卡扣22上，卡扣22又固定連接在骨外固定器用豎直快速延長桿3的豎直快速延長桿桿套11上。所述卡扣22、連接座A23和連接座B24可以是如圖1中所示的樣子，也可以是圖11和圖12中所示的樣子。
骨外固定器用球形萬向關節與骨外固定器用豎直快速延長桿3連接吋，如果是外螺紋對外螺紋，則還需要用一個內螺紋套筒將它們連接在一起，如果是內螺紋對內螺紋，則還需要用一個外螺紋桿將它們連接在一起。骨外固定器用球形萬向關節與骨外固定器用斜快速延長桿4的連接也一祥。所述近端洞孔環I和遠端洞孔環2可以是直徑相同的組合，也可以是直徑不相同的組合。尤其是直徑不相同的組合，也叫變徑組合，比如本實施例的近端洞孔環的直徑為￠40 280mm,遠端洞孔環的直徑為24 256mm,構成上大下小的圓錐筒形固定器,這種變徑組合使骨外固定支架的形狀與人體下肢的生理形態相吻合(骰骨上粗下細，脛骨前端肌肉小，后端肌肉多形太)，利于肢體塑形，減輕重量，方便操作，便于康復活動，而且滿足不同骨科疾病治療的需要。本實施例構型優化更加實用、靈巧，可進行三維調控，能快速調整伸縮長度，方便調整旋轉角度，而且力學結構合理，滿足踝骨治療全程的適應性固定需要，實現了真正意義上“器隨境轉”，同時也順應生物學要求的結構，使外固定器邁向仿生學的境界，為實施骨外固定控制提供了技術保證。 參見圖17-19，所述近端洞孔環I和遠端洞孔環可以是全環、U形環或C形環，環上的孔可以是圓孔，也可以是長孔。所述鋼針固定夾通過螺母固定在骨外固定支架的洞孔環上。鋼針固定夾是骨外固定器不可缺少的構件。所述鋼針包括全針和半針，全針分為普通全針和橄欖針，半針分為螺紋半針、克氏針和普通半針。所述骨外固定器用豎直快速延長桿3和骨外固定器用斜快速延長桿4的數量可以根據不同的病患情況選擇。參見圖1，實施例一中，骨外固定器用豎直快速延長桿3的數量為三根，其中有兩根骨外固定器用豎直快速延長桿3與近端洞孔環I之間連接有骨外固定器用斜快速延長桿4。近端關節和遠端關節均是骨外固定器用球形萬向關節7。參見圖8，實施例ニ中，骨外固定器用豎直快速延長桿3有兩根，沒有骨外固定器用斜快速延長桿4 (光有ニ根豎直連接桿、而沒有斜連接桿)。參見圖9，實施例三中，骨外固定器用豎直快速延長桿3有三根，沒有骨外固定器用斜快速延長桿4 (光有三根豎直連接桿、而沒有斜連接桿)。參見圖10，實施例四中，骨外固定器用豎直快速延長桿3有四根，沒有骨外固定器用斜快速延長桿4 (光有四根豎直連接桿、而沒有斜連接桿)。參見圖11，實施例五中，骨外固定器用豎直快速延長桿3有三根,骨外固定器用斜快速延長桿4也有三根。參見圖12，實施例六中，骨外固定器用豎直快速延長桿3有四根，骨外固定器用斜快速延長桿4也有四根。在早、中、后期的不同固定治療階段，在保持外固定器的功能的前提下，可隨機減少骨外固定器用豎直快速延長桿3的數量，比如說，可將四連桿(四根骨外固定器用豎直快速延長桿3)減少為三連桿(三根骨外固定器用豎直快速延長桿3)或ニ連桿(ニ根骨外固定器用豎直快速延長桿3)，在保持骨外固定器的支撐強度的前提下，減輕骨外固定器的重量，并且方便術后管理，利于積極康復治療。本發明可根據復雜的疑難病癥的需要，有針對性地進行隨機組合，構型成新的調控仿生骨外固定器，如治療小腿粉碎性骨折的復雜骨折時，如遇到粉碎性骨折發生在中段時，可以采用快速延長桿與洞孔全環組成的調控式仿生骨外固定器進行治療，在小腿粉碎性骨折的復雜骨折處，將鋼針固定夾安裝在調控式仿生骨外固定器上，同時用半針或全針橫向連接在復雜骨折處進行固定，増加了復雜骨折固定的穩定性；如果粉碎性骨折較輕吋，也可采用快速延長桿與洞孔半環組成的單側調控式仿生骨外固定器進行治療，同樣將鋼針固定夾安裝在調控式仿生骨外固定器上，同時用半針橫向連接在復雜骨折處進行固定，可實現粉碎性骨折的穩定治療。如果遇到粉碎性骨折發生在關節端的病例吋，則可在兩個關節處導入并安裝采用快速延長桿的調控式仿生骨外固定器，然后在調控式仿生骨外固定器的遠端洞孔全環的下面粉碎性骨折處，在其兩側分別沿長連接ー根連接桿和弧形弓，同樣將鋼針固定夾安裝在連接桿和弧形弓上，同時用半針橫向連接在發生在關節端的粉碎性骨·折處進行固定，隨機組成三角式和全環式復合狀的外固定器，可實現粉碎性骨折的穩定治療。治療脛骨感染性骨與皮膚缺損的疑難骨病時，在導入本發明的調控式仿生骨外固定器后，可將連接桿固定在兩個洞孔環上，然后再將鋼針固定夾安裝在調控式仿生骨外固定器的連接桿上，同時用半針或全針橫向穿入缺損的皮膚處進行固定，然后調整仿生骨外固定器的快速延長桿上的調整螺母，使穿入缺損的皮膚的半針或全針，同時向內牽拉，使皮膚延伸，縮小缺損皮膚的創面，直至愈合，實現對脛骨感染性骨與皮膚缺損的有效治療。矯治雙足復雜踝畸形的骨與關節畸形時，可導入兩組調控式仿生骨外固定器，在小腿的下部安裝一組，在雜踝畸形的腳部安裝另ー組，在兩組調控式仿生骨外固定器之間，安裝絞鏈調整桿和連接調整桿，根據骨與關節畸形的病情，調整調控式仿生骨外固定器之間角度和距離，矯正腳弓畸形和腳背畸形。調控本發明可根據復雜的疑難病癥的需要，有針對性地進行隨機組合，構型成新的調控仿生骨外固定器，如治療小腿粉碎性骨折的復雜骨折時，如遇到粉碎性骨折發生在中段時，可以采用快速延長桿與洞孔全環組成的調控式仿生骨外固定器進行治療，在小腿粉碎性骨折的復雜骨折處，將鋼針固定夾安裝在調控式仿生骨外固定器上，同時用半針或全針橫向連接在復雜骨折處進行固定，増加了復雜骨折固定的穩定性；如果粉碎性骨折較輕吋，也可采用快速延長桿與洞孔半環組成的單側調控式仿生骨外固定器進行治療，同樣將鋼針固定夾安裝在調控式仿生骨外固定器上，同時用半針橫向連接在復雜骨折處進行固定，可實現粉碎性骨折的穩定治療。如果遇到粉碎性骨折發生在關節端的病例時，則可在兩個關節處導入并安裝采用快速延長桿的調控式仿生骨外固定器，然后在調控式仿生骨外固定器的遠端洞孔全環的下面粉碎性骨折處，在其兩側分別沿長連接ー根連接桿和弧形弓，同樣將鋼針固定夾安裝在連接桿和弧形弓上，同時用半針橫向連接在發生在關節端的粉碎性骨折處進行固定，隨機組成三角式和全環式復合狀的外固定器，可實現粉碎性骨折的穩定治療。治療脛骨感染性骨與皮膚缺損的疑難骨病時，在導入本發明的調控式仿生骨外固定器后，可將連接桿固定在兩個洞孔環上，然后再將鋼針固定夾安裝在調控式仿生骨外固定器的連接桿上，同時用半針或全針橫向穿入缺損的皮膚處進行固定，然后調整仿生骨外固定器的快速延長桿上的調整螺母，使穿入缺損的皮膚的半針或全針，同時向內牽拉，使皮膚延伸，縮小缺損皮膚的創面，直至愈合，實現對脛骨感染性骨與皮膚缺損的有效治療。矯治雙足復雜踝畸形的骨與關節畸形時，可導入兩組調控式仿生骨外固定器，在小腿的下部安裝一組，在雜踝畸形的腳部安裝另ー組，在兩組調控式仿生骨外固定器之間，安裝絞鏈調整桿和連接調整桿，根據骨與關節畸形的病情，調整調控式仿生骨外固定器之間角度和距離，矯正腳弓畸形和腳背畸形。調式仿生骨外固定器所特有的關節器和剛度控制器、快速延長桿的功能，有效地矯治雙足復雜踝畸形的骨與關節畸形。如上所述，本發明可以根據年齡、部位和治療要求，隨機組成單側、三角式、半環式和復合式等不同幾何形狀的外固定器，實現個體化構型，體現了 “器隨境轉”的構型理念
臨床手術時的使用調控式仿生骨外固定器的具體操作步驟如下。進行手術前，醫生均按照CORA(成角旋轉中心)方法對肢體畸形進行術前測量和劃線分析，確定截骨固定與矯形方法，確保畸骨矯形手術的準確、安全。根據患者的X光片，使用矯形測量尺和下肢矯形尺(北京骨外固定技術研究所研制提供)測量出患者的矯形骨的各個參數，如所需截骨角度、尺寸、下肢不同部位解剖軸線到關節線中心點的距離、交點結構參數、截取高度和寬度，外骨外固定支架移動的距離，并確定矯形率等患者信息。矯形測量尺和下肢矯形尺，可直接測量和計劃矯形手術所需角度、距離、確保矯形手術時能完全 恢復骨骼的對線，省去了復雜的計算。手術時，依據不同病例的需要，選擇實施本專利所述的調控式仿生骨外固定器置于矯形骨上，并用鋼針固定。一次導入骨外固定器后即可滿足全程治療的需要。早期治療階段在手術復位時，將調控式仿生骨外固定器的連接桿(骨外固定器用豎直快速延長桿或/和骨外固定器用斜快速延長桿)的鎖緊套(豎直快速延長桿鎖緊套或/和斜快速延長桿鎖緊套)松開時，鎖緊爪(豎直快速延長桿鎖緊爪或/和斜快速延長桿鎖緊爪)張開，松動快速延長桿調整螺母(豎直快速延長桿調整螺母或/和斜快速延長桿調整螺母)，使連接桿處于可調狀態，連接桿的兩端連接的關節處于自由活動狀態，使調控式仿生骨外固定器能靈活地進行三維調整，進行牽伸、旋轉、加壓、復位。調整復位后，依靠調控式仿生骨外固定器自身的鎖緊裝置快速地進行固定，為骨折愈合、新骨礦化提供堅強固定，確保骨愈合初期階段所要求的堅強固定，避免了由于穩定差造成的錯位、成角不準，愈合不良等問題。在骨愈合的中期時，需要對術骨提供軸向和綜合應力刺激的弾性固定，調控式仿生骨外固定器的連接桿上設有快速延長桿鋼度控制機構(豎直快速延長桿鋼度控制機構或/和斜快速延長桿鋼度控制機構)，調節改變快速延長桿彈簧(豎直快速延長桿彈簧或/和斜快速延長桿彈簧)的弾性(快速延長桿彈簧的可調控制范圍為0 mm 10 mm )，同時調控具有牽伸加壓功能的快速延長桿調整螺母，可實施牽伸、加壓，順時針轉動快速延長桿調整螺母360度，增長1_，逆時針轉動則縮短1_，調節長度可由快速延長桿桿套(豎直快速延長桿桿套或/和斜快速延長桿桿套)上的伸縮量標尺直接讀出，快速延長桿調整螺母對斷骨的牽伸加壓范圍0 200帕(単位)。這種調控，提供了骨愈合中期階段的最佳綜合應力刺激的弾性固定剛度，充分發揮骨對應カ的適應性，調整骨的生長與吸收，促進骨折愈合的進程，完成骨功能的優化重建。后期治療階段調控式仿生骨外固定器將提供平衡固定，在保持調控式仿生骨外固定器的功能的前提下，可隨機減少調控式仿生骨外固定器上的連接桿的數量，這樣既保持了調控式仿生骨外固定器的支撐強度，又減輕了調控式仿生骨外固定器的重量，并且方便術后管理，利于積極康復治療。
權利要求
1.一種骨外固定器用球形萬向關節，連接在骨外固定器的洞孔環與連接桿之間，其特征在于包括球形頭(25)、套筒(26)、套筒蓋(27)、球槽(29)、球碗(30)、鎖緊軸(31)和鎖緊滑塊(28)，所述球形頭(25)包括關節球(25.1)和設在關節球上的球形萬向關節螺紋接頭A (25. 2)，其中關節球(25.1)位于套筒(26)內側并且關節球(25.1)靠球形萬向關節螺紋接頭A的一側與套筒(26)弧面接觸，球形萬向關節螺紋接頭A (25. 2)從套筒(26)的一端伸出至套筒(26)外，所述套筒蓋(27)固定連接在套筒(26)的另一端，套筒蓋(27)的外側面上設有球形萬向關節螺紋接頭B (27. 1)，套筒蓋(27)的內側面上設有鎖緊滑塊放置凹槽(27. 2)，所述鎖緊軸(31)和鎖緊滑塊(28)放置在鎖緊滑塊放置凹槽(27. 2)中，鎖緊軸 (31)上設有正反扣螺紋(31. 1)，鎖緊滑塊(28)有兩塊并且通過正反扣螺紋(31.1)對稱連接在鎖緊軸(31)上，所述套筒(26)的側壁上對應鎖緊軸的位置開有鎖緊軸調節孔(26.1), 同時鎖緊軸(31)對應鎖緊軸調節孔的端面上設有螺絲刀槽口，所述球槽(29)和球碗(30) 設置在關節球(25.1)與鎖緊滑塊(28)之間的套筒(26)中。
2.根據權利要求1所述的骨外固定器用球形萬向關節，其特征在于所述洞孔環為近端洞孔環(I)或遠端洞孔環(2)。
3.根據權利要求1所述的骨外固定器用球形萬向關節，其特征在于所述連接桿為豎直連接桿或斜連接桿。
4.根據權利要求1所述的骨外固定器用球形萬向關節，其特征在于所述球形萬向關節螺紋接頭A (25. 2)為內螺紋接頭，球形萬向關節螺紋接頭B (27.1)為外螺紋接頭，或者球形萬向關節螺紋接頭A (25.2)為外螺紋接頭，球形萬向關節螺紋接頭B (27.1)為內螺紋接頭，或者球形萬向關節螺紋接頭A (25. 2)和球形萬向關節螺紋接頭B (27.1)均為內螺紋接頭，或者球形萬向關節螺紋接頭A (25. 2)和球形萬向關節螺紋接頭B (27.1)均為外螺紋接頭。
5.一種調控式仿生骨外固定器，由骨外固定支架、鋼針固定夾(5)和鋼針(6)組成，其中骨外固定支架又包括近端洞孔環(I)、遠端洞孔環(2)和豎直連接桿，并且豎直連接桿通過近端關節與近端洞孔環(I)連接，豎直連接桿通過遠端關節與遠端洞孔環(2)連接，其特征在于所述近端關節或/和遠端關節是骨外固定器用球形萬向關節(7)，骨外固定器用球形萬向關節(7)包括球形頭(25)、套筒(26)、套筒蓋(27)、球槽(29)、球碗(30)、鎖緊軸(31) 和鎖緊滑塊(28)，所述球形頭(25)包括關節球(25.1)和設在關節球上的球形萬向關節螺紋接頭A (25. 2)，其中關節球(25.1)位于套筒(26)內側并且關節球(25.1)靠球形萬向關節螺紋接頭A的一側與套筒(26)弧面接觸，球形萬向關節螺紋接頭A (25. 2)從套筒(26) 的一端伸出至套筒(26 )外，所述套筒蓋(27 )固定連接在套筒(26 )的另一端，套筒蓋(27 )的外側面上設有球形萬向關節螺紋接頭B (27. 1)，套筒蓋(27)的內側面上設有鎖緊滑塊放置凹槽(27. 2)，所述鎖緊軸(31)和鎖緊滑塊(28)放置在鎖緊滑塊放置凹槽(27. 2)中，鎖緊軸 (31)上設有正反扣螺紋(31. 1)，鎖緊滑塊(28)有兩塊并且通過正反扣螺紋(31.1)對稱連接在鎖緊軸(31)上，所述套筒(26)的側壁上對應鎖緊軸的位置開有鎖緊軸調節孔(26.1), 同時鎖緊軸(31)對應鎖緊軸調節孔的端面上設有螺絲刀槽口，所述球槽(29)和球碗(30) 設置在關節球(25.1)與鎖緊滑塊(28)之間的套筒(26)中。
6.根據權利要求5所述的調控式仿生骨外固定器，其特征在于所述球形萬向關節螺紋接頭A (25. 2)為內螺紋接頭，球形萬向關節螺紋接頭B (27.1)為外螺紋接頭，或者球形萬向關節螺紋接頭A (25. 2)為外螺紋接頭，球形萬向關節螺紋接頭B (27.1)為內螺紋接頭，或者球形萬向關節螺紋接頭A (25. 2)和球形萬向關節螺紋接頭B (27.1)均為內螺紋接頭，或者球形萬向關節螺紋接頭A (25. 2)和球形萬向關節螺紋接頭B (27.1)均為外螺紋接頭。
7.根據權利要求5所述的調控式仿生骨外固定器，其特征在于所述豎直連接桿為骨外固定器用豎直快速延長桿(3)，骨外固定器用豎直快速延長桿(3)的數量為兩根、三根或四根，每根骨外固定器用豎直快速延長桿(3)均包括豎直快速延長桿桿套(11)、豎直快速延長桿螺紋桿(12)、豎直快速延長桿銷子(13)、豎直快速延長桿連接螺母(15)、豎直快速延長桿調整螺母(16)和套有豎直快速延長桿鎖緊套(18)的豎直快速延長桿鎖緊爪(17)， 其中豎直快速延長桿鎖緊爪(17)包括外螺紋套環(17.1)和爪子(17. 2)，并且爪子(17. 2) 的內側面上設有抱緊螺紋(17. 3)，爪子(17. 2)的端部設有鎖緊套限位翻邊(17. 4)；所述豎直快速延長桿桿套(11)上設有豎直快速延長桿軸向導向槽(11.1 )，所述豎直快速延長桿連接螺母(15)焊接固定在豎直快速延長桿桿套(11)的一端，所述豎直快速延長桿調整螺母(16)的一端套在豎直快速延長桿桿套(11)的另一端上并且與豎直快速延長桿桿套(11)軸向固定、徑向轉動連接，豎直快速延長桿調整螺母(16)的另一端與所述豎直快速延長桿鎖緊爪(17)的外螺紋套環(17.1)螺紋連接，所述豎直快速延長桿螺紋桿(12) 依次穿過豎直快速延長桿鎖緊爪(17)和豎直快速延長桿調整螺母(16)后，插在了豎直快速延長桿桿套(11)中，所述豎直快速延長桿銷子(13 )連接在豎直快速延長桿螺紋桿(12 ) 上并且與豎直快速延長桿桿套(11)上的豎直快速延長桿軸向導向槽(11.1)相配合；所述豎直快速延長桿調整螺母(16)的側壁上開有調整螺母頂絲孔，所述豎直快速延長桿鎖緊爪(17)的外螺紋套環(17.1)上對應調整螺母頂絲孔的位置開有鎖緊爪頂絲孔，有一個豎直快速延長桿頂絲(10)螺紋連接在調整螺母頂絲孔和鎖緊爪頂絲孔中。
8.根據權利要求7所述的調控式仿生骨外固定器，其特征在于所述豎直快速延長桿螺紋桿(12)上套有豎直快速延長桿鋼度控制機構，該豎直快速延長桿鋼度控制機構由豎直快速延長桿內螺紋套(21)、豎直快速延長桿下套(19 )和豎直快速延長桿彈簧(20 )組成，所述豎直快速延長桿內螺紋套(21)與豎直快速延長桿螺紋桿(12)螺紋連接，所述豎直快速延長桿下套(19)與豎直快速延長桿鎖緊爪(17)的爪子(17. 2)相接觸，所述豎直快速延長桿彈簧(20 )夾在豎直快速延長桿內螺紋套(21)與豎直快速延長桿下套(19 )之間。
9.根據權利要求7所述的調控式仿生骨外固定器，其特征在于所述骨外固定器用豎直快速延長桿(3)與近端洞孔環(I)之間還連接有斜連接桿，斜連接桿的一端萬向鉸接連接在近端洞孔環(I)上，斜連接桿的另一端萬向鉸接連接在骨外固定器用豎直快速延長桿 (3)上；斜連接桿為骨外固定器用斜快速延長桿(4)，骨外固定器用斜快速延長桿(4)包括斜快速延長桿桿套(11’)、斜快速延長桿螺紋桿(12’)、斜快速延長桿銷子(13’)、斜快速延長桿調整螺母(16’)和套有斜快速延長桿鎖緊套(18’)的斜快速延長桿鎖緊爪(17’)，其中斜快速延長桿鎖緊爪(17’)包括外螺紋套環和爪子，并且爪子的內側面上設有抱緊螺紋，爪子的端部設有鎖緊套限位翻邊；所述斜快速延長桿桿套(11’)上設有斜快速延長桿軸向導向槽(11. 1’)，斜快速延長桿桿套(11’)的一端設有斜快速延長桿鉸接耳板(15’)，所述斜快速延長桿調整螺母(16 ’) 的一端套在斜快速延長桿桿套(11’)的另一端上并且與斜快速延長桿桿套(11’)軸向固定、徑向轉動連接，斜快速延長桿調整螺母(16’)的另一端與所述斜快速延長桿鎖緊爪 (17’)的外螺紋套環螺紋連接，所述斜快速延長桿螺紋桿(12’)依次穿過斜快速延長桿鎖緊爪(17’)和斜快速延長桿調整螺母(16’)后，插在了斜快速延長桿桿套(11’)中，所述斜快速延長桿銷子(13’)連接在斜快速延長桿螺紋桿(12’)上并且與斜快速延長桿桿套(11’) 上的斜快速延長桿軸向導向槽相配合；所述斜快速延長桿調整螺母(16’)的側壁上開有調整螺母頂絲孔，所述斜快速延長桿鎖緊爪的外螺紋套環上對應調整螺母頂絲孔的位置開有鎖緊爪頂絲孔，有一個斜快速延長桿頂絲(10’)螺紋連接在調整螺母頂絲孔和鎖緊爪頂絲孔中。
10.根據權利要求9所述的調控式仿生骨外固定器，其特征在于所述豎直快速延長桿螺紋桿(12’)上套有斜快速延長桿鋼度控制機構，該斜快速延長桿鋼度控制機構由斜快速延長桿內螺紋套(21’)、斜快速延長桿下套(19’)和斜快速延長桿彈簧(20’)組成，所述斜快速延長桿內螺紋套(21’)與斜快速延長桿螺紋桿(12’)螺紋連接，所述斜快速延長桿下套(19 ’)與斜快速延長桿鎖緊爪(17’)的爪子相接觸，所述斜快速延長桿彈簧(20 ’)夾在斜快速延長桿內螺紋套(21’)與斜快速延長桿下套(19’)之間。
全文摘要
一種骨外固定器用球形萬向關節及調控式仿生骨外固定器，所述骨外固定器用球形萬向關節包括球形頭、套筒、套筒蓋、球槽、球碗、鎖緊軸和鎖緊滑塊，所述球形頭包括關節球和設在關節球上的球形萬向關節螺紋接頭A，其中關節球位于套筒內側并且關節球靠球形萬向關節螺紋接頭A的一側與套筒弧面接觸，球形萬向關節螺紋接頭A從套筒的一端伸出至套筒外，所述套筒蓋固定連接在套筒的另一端，套筒蓋的外側面上設有球形萬向關節螺紋接頭B，套筒蓋的內側面上設有鎖緊滑塊放置凹槽。采用了骨外固定器用球形萬向關節的調控式仿生骨外固定器結構簡單、重量輕、成本低、可調控、操作靈活，可有針對性的、個性化的進行組合、調控。
文檔編號A61B17/66GK103006302SQ20121040359
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者夏和桃, 李剛, 彭愛民, 夏洪菁, 劉利民 申請人:夏和桃