一种股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置，包括两套竖直与水平移动机构、一套末端执行机构以及一个固定安装块。两套竖直移动机构均为具有可竖直移动滑板的支架；两套竖直移动机构间通过固定连接块相连，实现与外部安装架固定。两套水平移动机构均为具有可水平移动移动拖板的导轨；分别安装在两套竖直移动机构中滑板上。所述末端执行机构安装在两个水平移动机构中的移动拖板上，包括转动导向平台与旋转底座；旋转底座配合设置在两个移动拖板上，并支撑转动导向平台左右两端，且与转动导向平台前后侧面上横向设计的导向槽滑动配合。本发明的优点为：可以实现水平移动，垂直升降，水平转动和俯仰转动的复合运动；且定位精度高，运动平稳。
【专利说明】一种股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械领域，具体来说，是一种股骨颈空心钉植入手术双平面定位
>J-U ρ?α装直。
【背景技术】
[0002]股骨颈骨折是髋部骨折中最常见的类型，多发于骨质疏松的中老年人，临床上最为常见，随着人口老龄化的不断提高，有进一步增多的趋势。由于股骨颈需要承担人体直立状态下的运动和支撑功能，其治疗效果将直接影响病人今后的生活质量。因此，国内外广泛开展了股骨颈骨折的手术治疗研究。
[0003]目前股骨颈骨折治疗的主要方法是空心钉内固定方式，即利用3颗空心钉，根据患者原来的生理解剖结构，将骨折的股骨头与股骨干部分固定在一起。其关键技术就是准确识别患者个体的生理结构，并将空心钉准确地植入到理想的固定位置。常用的传统方法是通过目测正位与侧位X光图像里手术器械相对于手术对象路径的角度和距离，医生手动调节手术器械使其和理想手术路径重合来完成手术定位。这种方法严重依赖医生的手术经验与技巧，手术器械的定位难度大，手术过程中主要依靠医生手动对器械进行把持，手术器械会产生偏移和震荡，因而降低手术精度，影响手术质量。
【发明内容】
`[0004]本发明的目的是针对股骨颈空心钉植入手术对医生经验要求高，手术器械定位难度大，手术过程中器械易产生偏移和震荡等问题，本发明提出了一种股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置。该装置利用双平面定位原理，采用串并联结构，能够提供水平移动，垂直升降，水平转动和俯仰转动四个自由度，具有结构简单，刚度大，调节方便等优点。将该装置固定在手术床附近，能够将计算机分析正侧位X光图像规划的手术路径固定下来，并为手术器械提供支撑和定位把持，提高术中路径精度，降低手术器械的振动和偏移，从而提高股骨颈空心钉植入手术的精确度和安全性。
[0005]一种股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置，包括两套竖直移动机构、两套水平移动机构、一套末端执行机构以及一个固定安装块。
[0006]所述两套竖直移动机构结构相同，均包括支架、滑板、齿条与齿轮。其中，滑板通过齿条与齿轮间的传动，实现滑板在支架上竖直方向上的移动；上述两套竖直移动机构中的支架间通过固定连接块相连。
[0007]所述两套水平移动机构结构相同，分别通过螺钉固定安装在竖直移动机构中滑板的顶部，均包括导轨、螺杆、螺母与移动拖板；其中，移动拖板通过螺杆与螺母间的传动，实现移动拖板在导轨上水平方向上的移动。
[0008]所述末端执行机构安装在两个水平移动机构中的移动拖板上，包括转动导向平台与两套旋转底座。两套旋转底座均为U型框架结构，两侧面内壁设计有导向销，底部通过滑动轴承分别安装在两个水平移动机构中的移动拖板上；所述转动导向平台前后侧面上设计有横向导向槽；旋转底座两侧面上的导向销分别嵌入转动导向平台前后侧面上的导向槽内，实现滑动配合。
[0009]通过上述结构，调节两个竖直移动机构中滑板上下移动等距离，实现转动导向平台的升降移动；而通过调节两个竖直移动机构中滑板移动不等距离，可实现转动导向平台的俯仰转动；且通过调节两个水平移动机构中移动拖板前后移动等距离，可实现转动导向平台的前后水平移动；而通过调节两个水平移动机构中移动拖板移动不等距离，可实现转动导向平台的水平转动；最终使转动导向平台具有水平移动、垂直升降、水平转动和俯仰转动四个自由度。在进行股骨颈髓内钉手术植入过程中，医生可将医用电钻的钻柄等医用器械固定在末端执行机构的转动导向平台上，通过操作两个竖直移动机构中的滑板与水平移动机构中的移动拖板的移动，对转动导向平台的姿态进行调整，实现医用电钻等医用器械的定位。
[0010]本发明的优点在于: [0011]1、本发明股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置可以实现水平移动，垂直升降，水平转动和俯仰转动的复合运动；
[0012]2、本发明股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置采用串并联结构，体积小结构紧凑，工作空间大，且承载力大；
[0013]3、本发明股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置定位精度高，运动平稳，且容易控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置整体结构示意图；
[0015]图2为本发明股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置中竖直移动机构结构示意图；
[0016]图3为竖直移动机构中齿条与齿轮配合关系示意图；
[0017]图4为本发明股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置中水平移动机构结构示意图；
[0018]图5为水平移动机构中螺杆与螺母配合关系示意图；
[0019]图6为水平移动机构中拖板定位滑块安装位置示意图；
[0020]图7为本发明股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置中末端执行机构结构示意图；
[0021]图8为末端执行机构中旋转底座结构示意图。
[0022]图中:
[0023]1-坚直移动机构2-水平移动机构3-末端执行机构4-固定安装块
101-支架102-滑板103-齿条104-齿轮
105-竖直调节旋钮106-滑板定位燕尾槽 107_齿轮定位凹槽108-滑板定位滑块
109-杆柄110-杆柄定位套201-导轨202-螺杆
203-螺母204-移动拖板205-水平调节旋钮206-拖板定位燕尾槽
207-螺杆定位凹槽208-螺杆定位套209-拖板定位滑块301-转动导向平台
302-旋转底座303-导向销304-导向槽305-水平角度标尺306-竖直角度标尺
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0025]本发 明股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置，如图1所示，包括两套竖直移动机构1、两套水平移动机构2、一套末端执行机构3以及一个固定安装块4 ;
[0026]所述两套竖直移动机构I结构相同，均包括支架101、滑板102、齿条103、齿轮104与竖直旋钮105，如图2、图3所示。其中，支架101上竖直开设有滑板定位燕尾槽106，且在滑板定位燕尾槽106底面上沿滑板定位燕尾槽106轴向开设有齿轮定位凹槽107。滑板102上固定安装有截面与滑板定位燕尾槽106截面匹配的滑板定位滑块108，且滑板定位滑块108的轴向上通过螺钉固定有齿条103 ;上述滑板定位滑块108设置于滑板定位燕尾槽106内，将滑板102与滑板定位燕尾槽106间配合定位,使滑板定位滑块108可在滑板定位燕尾槽106内竖直滑动。所述齿轮103设置在齿轮定位凹槽107内，与齿条103间啮合；本发明中齿条与齿轮分别米用斜齿条与斜齿轮。齿轮104具有同轴设计的杆柄109,杆柄109穿过固定在支架101侧壁上的杆柄定位套110，通过杆柄定位套对杆柄与齿轮的整体结构进行支撑；且杆柄还通过螺钉与竖直调节旋钮111同轴固连。由此，通过旋动调节旋钮111，使齿轮104与齿条103间实现传动，进而实现滑板102竖直方向上下移动。上述两套竖直移动机构I中的支架101间通过固定连接块4相连；由此，实现两套竖直移动机构I间的连接定位，使两套竖直移动机构I相互对称设置；且固定连接块4还用来与被动臂或固定架相连，实现本发明股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置的固定。
[0027]所述两套水平移动机构2结构相同，分别通过螺钉固定安装在竖直移动机构I中滑板102的顶部，且相互对称设置，均包括导轨201、螺杆202、螺母203、移动拖板204与水平调节旋钮205，如图4、图5、图6所示。其中，导轨201水平设置，后部通过螺钉固定在竖直移动机构I中的滑板102顶端；导轨201上沿导轨201轴向开设有拖板定位燕尾槽206，且在拖板定位燕尾槽206底面上沿拖板定位燕尾槽206轴向开设有螺杆定位凹槽207。螺杆202的螺纹部分沿螺杆定位凹槽207轴向设置在螺杆定位凹槽207内；螺杆202的杆部穿过导轨201前端面上固定的螺杆定位套208，通过螺杆定位套对螺杆进行支撑，且杆部还通过螺钉与水平调节旋钮205同轴固连。螺母203螺纹配合安装在螺杆202上，使螺母203与螺杆202间实现丝杠螺母配合。所述移动拖板204下表面上固定安装有截面与拖板定位燕尾槽206截面匹配的拖板定位滑块209，拖板定位滑块209设置于拖板定位燕尾槽206内，实现移动拖板204与拖板定位燕尾槽206间的配合定位；且拖板定位滑块209还与螺母203固定连接，由此，通过旋动水平调节旋钮205，使螺杆202转动，带动螺母203沿螺杆202轴向运动，进而使拖板定位滑块209沿拖板定位燕尾槽206轴向上运动，实现移动拖板204水平方向上的前后移动。
[0028]所述末端执行机构3安装在两个水平移动机构2中的移动拖板204上，包括转动导向平台301与两套旋转底座302，如图7所示。两套旋转底座302通过滑动轴承分别安装在两个水平移动机构2中的移动拖板204上；其中，滑动轴承通过过盈配合固定在移动拖板204上表面开设的安装孔内。旋转底座302为U型框架结构，如图8所示，底面通过连接轴与滑动轴承连接，实现转动配合；且旋转底座302底面与移动拖板204间设置有垫块，减小旋转底座302转动中与移动拖板204间的摩擦阻力。上述旋转底座302两侧面对称位置设计有导向销303，用来实现转动导向平台301的支撑以及姿态调整，具体方式为:转动导向平台301具有矩形横截面，前后侧面上设计有横向导向槽304 ；由此将旋转底座302两侧面上的导向销303分别嵌入转动导向平台301前后侧面上的导向槽304内，且实现滑动配合。由此，通过调节两个竖直移动机构I中滑板102上下移动等距离，实现转动导向平台301的升降移动；而通过调节两个竖直移动机构I中滑板102移动不等距离，可实现转动导向平台301的俯仰转动；且通过调节两个水平移动机构2中移动拖板204前后移动等距离，可实现转动导向平台301的前后水平移动；而通过调节两个水平移动机构2中移动拖板204移动不等距离，可实现转动导向平台301的水平转动；最终使转动导向平台301具有水平移动、垂直升降、水平转动和俯仰转动四个自由度。上述转动导向平台301的转动方式，具体实现过程为:令两套水平移动机构2分别位于左右方向，当两套水平移动机构2高度相等时，继续控制左方水平移动机构2上升或下降，使左方水平移动机构2中移动拖板204上的旋转底座302内侧壁导向销303沿导向槽304滑动，同时推动转动导向平台301的左端抬起或下落；反之，继续控制右方水平移动机构2上升或下降，由此使右方水平移动机构2中移动拖板204上的旋转底座302内侧壁导向销303沿导向槽304滑动，同时推动转动导向平台301的右端抬起或下落。而当两套水平移动机构2前后位置相等时，继续控制左方水平移动机构2向前或向后移动，使左`方水平移动机构2中移动拖板204上的旋转底座302内侧壁导向销303沿导向槽304滑动，同时推动转动导向平台301的左端前进或后退；反之，控制右方水平移动机构2向前或向后移动，使右方水平移动机构2中移动拖板204上的旋转底座302内侧壁导向销303沿导向槽304滑动，同时推动转动导向平台301的右端前进或后退。由此，在进行股骨颈髓内钉手术植入过程中，医生可将医用电钻的钻柄等医用器械固定在末端执行机构3的转动导向平台301上，通过操作两个竖直移动机构I中的滑板102与水平移动机构2中的移动拖板204的移动，对转动导向平台301的姿态进行调整，实现医用电钻等医用器械的定位。
[0029]本发明中还在两个旋转底座302的底面与侧面上均固定安装有水平角度标尺305和竖直角度标尺306，则支撑转动导向平台301左端与右端的旋转底座302上的水平角度标尺305分别用来测量转动导向平台301右端与左端的水平转动角度，实现对转动导向平台301姿态调节的精确控制；同样，支撑转动导向平台301左端与右端的旋转底座302上的竖直角度标尺306分别用来测量转动导向平台301右端与左端的俯仰角度。
【权利要求】
1.一种股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置，包括两套竖直移动机构、两套水平移动机构、一套末端执行机构以及一个固定安装块； 所述两套竖直移动机构结构相同，均包括支架、滑板、齿条与齿轮；其中，滑板通过齿条与齿轮间的传动，实现滑板在支架上竖直方向上的移动；上述两套竖直移动机构间通过固定连接块相连； 所述两套水平移动机构结构相同，分别固定安装在竖直移动机构中滑板上，均包括导轨、螺杆、螺母、移动拖板；其中，移动拖板通过螺杆与螺母间的传动，实现移动拖板在导轨上水平方向上的移动； 所述末端执行机构安装在两个水平移动机构中的移动拖板上，包括转动导向平台与两套旋转底座；两套旋转底座均为U型框架结构，两侧面内壁设计有导向销，底部通过滑动轴承分别安装在两个水平移动机构中的移动拖板上；所述转动导向平台前后侧面上设计有横向导向槽；旋转底座两侧面上的导向销分别嵌入转动导向平台前后侧面上的导向槽内，实现滑动配合。
2.如权利要求1所述一种股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置，其特征在于:所述滑板与支架间竖直方向上的移动，具体通过下述方式实现:所述支架上竖直开设有滑板定位燕尾槽；且在滑板定位燕尾槽底面上沿滑板定位燕尾槽轴向开设有齿轮定位凹槽；滑板上固定安装有滑板定位滑块，滑板定位滑块的轴向上通过螺钉固定有齿条；上述滑板定位滑块设置于滑板定位燕尾槽内，实现滑板与滑板定位燕尾槽间配合定位；所述齿轮设置在齿轮定位凹槽内，与齿条间啮合；齿轮具有同轴设计的杆柄，杆柄穿过固定在支架侧壁上的杆柄定位套后，同轴固连有竖直调节旋钮。
3.如权利要求1所述一种股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置，其特征在于:所述移动拖板在导轨上水平方向上的移动，具体通过下述方式实现:导轨上沿导轨轴向开设有拖板定位燕尾槽，且在拖板定位燕尾槽底面上沿拖板定位燕尾槽轴向开设有螺杆定位凹槽；螺杆的螺纹部分沿螺杆定位凹槽轴向设置在螺杆定位凹槽内；螺杆的杆部穿过导轨前端面上固定的螺杆定位套后，同轴固连有水平调节旋钮；螺母螺纹配合安装在螺杆上，使螺母与螺杆间实现丝杠螺母配合；所述移动拖板下表面上固定安装有拖板定位滑块，拖板定位滑块设置于拖板定位燕尾槽内，实现移动拖板与拖板定位燕尾槽间的配合定位；且拖板定位滑块还与螺母固定连接。
4.如权利要求1所述一种股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置，其特征在于:所述齿条与齿轮分别米用斜齿条与斜齿轮。
5.如权利要求1所述一种股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置，其特征在于:所述两个旋转底座的底面均与移动拖板间设置有垫块。
6.如权利要求1所述一种股骨颈空心钉植入手术双平面定位装置，其特征在于:所述两个旋转底座的底面与侧面上分别固定安装有水平角度标尺和竖直角度标尺。
【文档编号】A61B19/00GK103690247SQ201410012276
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】胡磊, 彭程, 王利峰, 李长胜 申请人:北京航空航天大学