中医小夹板肩关节外固定装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种中医小夹板肩关节外固定装置，包括用于包覆人体肩关节的包肩板和与包肩板连接且用于固紧到人体上臂上的小夹板外固定机构。本发明的中医小夹板肩关节外固定装置，在解决中医小夹板外固定装置与人体肩关节生物形态适配性的基础上，还以其相互对应的生物力学性质、定量关系的适配性，全面构成肩关节外固定装置的合理性和稳定性，理顺骨折愈合和功能活动的辨证关系，满足了肩关节肱骨上端骨折外固定治疗相适宜的力学环境要求，保障骨折愈合与功能恢复齐头并进，对肱骨外科颈骨折实施规范的外固定治疗。
【专利说明】
中医小夹板肩关节外固定装置
技术领域
[0001]本发明属于中医小夹板技术领域，具体地说，本发明涉及一种用于肩关节肱骨上端骨折治疗的中医小夹板肩关节外固定装置。【背景技术】
[0002]中医小夹板技术以柳木夹板、杉树皮夹板为代表，与束带、压垫组成外固定体系， 在“流体不可压缩效应”的作用下，对骨折进行局部外固定治疗，是生物学的治疗方式，符合骨折愈合的客观规律。此优点源自上述两种夹板与人体骨骼力学本质的共性，体系装置的生物相容性。然而，天然材料夹板弊端诸多，局限于直条板形，不能适应人体关节生物形态和力学需求，尤其对于肩关节骨折外固定治疗效果较差，其关键是不具备适配性。可是，在肩关节损伤中，如肱骨外科颈骨折，多见于中老年患者，在这个年龄段，大部分人群的身体状况，已不能承受手术治疗的创伤和风险。并且，肩关节易粘连冻结，治疗不当将严重影响肩关节的功能，外固定处理是较多用的方式，但必须以“动静结合”为治疗原则，既要达到坚强稳定地固定，又能进行适当的肩关节活动。因此，中医小夹板外固定治疗在理论上为首选，采用3片长夹板和1片短夹板，短夹板制成蘑菇头状，以前侧夹板对应后侧夹板，外侧夹板对应内侧蘑菇头短夹板，给予捆扎相向对应挤压外固定，已成为常规。但是无论是杉树皮夹板模式，还是柳木夹板模式，均不能稳定有效的固定肩关节发挥中医小夹板技术的优势， 易松散脱落，并发症居高不下，操作护理繁琐，急待改善。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种中医小夹板肩关节外固定装置，目的是提高肩关节肱骨上端骨折外固定治疗的治疗效果。
[0004]为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为:中医小夹板肩关节外固定装置，包括用于包覆人体肩关节的包肩板和与包肩板连接且用于固紧到人体上臂上的小夹板外固定机构。
[0005]所述包肩板包括弧形的主体部和设置于主体部两侧的牵拉部。
[0006]所述主体部包括上段夹板和与上段夹板的端部连接的延伸板，上段夹板为正交各向异性板。
[0007]所述延伸板为各向同性板。
[0008]所述牵拉部包括与所述主体部连接的连接板以及与连接板连接的上拉板和下拉板。
[0009]所述连接板与所述延伸板和所述上段夹板的侧部连接，所述上拉板和所述下拉板的一端与连接板连接，上拉板和下拉板的另一端相连接。
[0010]所述连接板、上拉板和下拉板为各向同性板。
[0011]所述主体部与所述牵拉部为一体注塑成型。
[0012]所述小夹板外固定机构包括四片夹板、弹性塑形轨道板以及用于将弹性塑形轨道板和四片夹板固紧到人体上臂上的束带，三片夹板在弹性塑形轨道板的内侧与弹性塑形轨道板连接。
[0013]与所述弹性塑形轨道板连接的所述三片夹板中，位于中间位置的为第一夹板，另外两片夹板为分别位于第一夹板两侧的第二夹板和第三夹板，第一夹板与所述主体部连接，第二夹板和第三夹板分别与一个所述牵拉部连接。
[0014]所述第一夹板、第二夹板和第三夹板为正交各向异性板，在同等外力作用下，正交各向异性板的纵轴向弹性变形小于横向弹性变形。
[0015]所述第二夹板和所述第三夹板包括与所述弹性塑形轨道板连接的直板段和与所述牵拉部连接的隆起板段，隆起板段具有凹陷，隆起板段的刚度小于直板段的刚度。
[0016]所述第一夹板、第二夹板和第三夹板具有插孔，所述弹性塑形轨道板和所述牵拉部上设有插入插孔中的凸起。
[0017]所述弹性塑形轨道板上设有用于使弹性塑形轨道板维持于一预设的弯曲形状的塑形条。
[0018]所述塑形条采用金属材料或非金属材料制成。
[0019]四片所述夹板中，剩余的一片夹板为与所述束带连接且与所述第一夹板位置相对的第四夹板。
[0020]所述第四夹板包括安装座、设置于安装座上的夹板体和设置于夹板体上且用于置入人体腋窝中的弹性支撑件。
[0021]所述夹板体为可移动的设置于所述安装座上，所述弹性支撑件设置于夹板体的上端。
[0022]所述夹板体上设有齿条，所述安装座上设有与齿条啮合的齿轮。
[0023]所述弹性支撑件为椭圆球形网格结构。
[0024]所述第四夹板还包括与所述夹板体和/或所述弹性支撑件连接且用于与所述束带粘接的勾带。[〇〇25]所述正交各向异性板包括主板体，主板体具有上平横联、下平横联和垂直板，上平横联位于相邻两个垂直板之间且与两个垂直板的一端连接，下平横联位于相邻两个垂直板之间且与两个垂直板的另一端连接。
[0026]所述下平横联具有平行设置的两个弦杆和与两个弦杆连接的直连接杆，直连接杆在两个弦杆之间并排设有多个，且在相邻两个直连接杆与两个弦杆形成的空腔中沿两个对角线分别设置一斜连接杆。
[0027]所述下平横联上相邻两个空腔中的斜连接杆呈V形布置。
[0028]所述直连接杆与所述弦杆为垂直连接。
[0029]所述主板体具有第一容置腔和第二容置腔，第一容置腔由所述上平横联和与上平横联连接的相邻两个所述垂直板包围形成，第二容置腔由所述下平横联和与下平横联连接的相邻两个所述垂直板包围形成，第一容置腔和第二容置腔的开口方向相反。
[0030]所述主板体还包括位于两侧边缘且与所述垂直板连接的唇边板。[〇〇31]所述的中医小夹板肩关节外固定装置还包括与所述小夹板外固定机构连接且用于对人体胧骨施加轴向挤压力的肘关节兜板。
[0032]本发明的中医小夹板肩关节外固定装置，在解决中医小夹板外固定装置与人体肩关节生物形态适配性的基础上，还以其相互对应的生物力学性质、定量关系的适配性，全面构成肩关节外固定装置的合理性和稳定性，理顺骨折愈合和功能活动的辨证关系，满足了肩关节肱骨上端骨折外固定治疗相适宜的力学环境要求，大幅度提高了其临床实用价值和外固定治疗的安全性;外固定装置整体恪守中医小夹板体系的传统技术内涵，在机械性能和形状上给予科学的、合理的创新，解决了肩关节骨折外固定治疗所存在的难题，整体装置以合理的、稳定的结构与骨折端和肩关节构成新的几何不变体系，使骨折整复、固定和功能锻炼有机结合，保障骨折愈合与功能恢复齐头并进，充分实现“动静结合，筋骨并重”的中医特色，对肱骨外科颈骨折实施规范的外固定治疗。【附图说明】
[0033]本说明书包括以下附图，所示内容分别是:
[0034]图1是本发明中医小夹板肩关节外固定装置的结构示意图；[0〇35]图2是包肩板的结构示意图；[0〇36]图3是包肩板的截面示意图；
[0037]图4是弹性塑形轨道板展开后的结构示意图；
[0038]图5是弹性塑形轨道板处于使用状态时的截面示意图；[0〇39]图6是第四夹板的主视图；
[0040]图7是第四夹板的侧视图；
[0041]图8是安装座的主视图；[〇〇42]图9是安装座的后视图；[〇〇43]图10是安装座的侧视图；
[0044]图11是压垫装置的主视图；[〇〇45]图12是压垫装置的俯视图；
[0046]图13是第一夹板的结构示意图；[〇〇47]图14是第二夹板和第三夹板的主视图；[〇〇48]图15是第二夹板和第三夹板的侧视图；[0〇49]图16是正交各向异性板的横截面不意图；
[0050]图17是正交各向异性板的俯视图；[〇〇51 ]图中标记为:[〇〇52] 1、牵拉带；2、束带；3、包肩板；31、上段夹板；32、延伸板；33、连接板；34、上拉板； 35、下拉板;36、避让孔;37、第一凸起;4、第一夹板;5、第二夹板;6、第三夹板;7、第四夹板； 71、夹板体;72、弹性支撑件;73、勾带;74、夹板安装板;75、导轨;76、第二套环;77、齿条;78、 齿轮;8、正交各向异性板;81、上平横联;82、下平横联;83、垂直板;84、唇边板;85、第一容置腔;86、第二容置腔;87、弦杆;88、斜连接杆;89、直连接杆;810、插孔;811、第一支撑梁;812、 第二支撑梁;9、压垫装置;91、弹性压垫;92、压垫安装板;93、压垫调节板;94、第三凸起;95、 标识线；10、肘关节兜板；11、压力监测器；12、第一套环；13、弹性塑形轨道板；14、塑形条； 15、第二凸起;16、直板段;17、隆起板段;18、凹陷。【具体实施方式】
[0053]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。[〇〇54]如图1所示，本发明提供了一种用于肱骨上端骨折治疗的中医小夹板肩关节外固定装置，包括用于包覆人体肩关节的包肩板3和与包肩板3连接且用于固紧到人体上臂上的小夹板外固定机构。
[0055]具体地说，包肩板3适应人体肩关节的生物形态，如图1和图2所示，包肩板3包括弧形的主体部和设置于主体部相对两侧的牵拉部，主体部和牵拉部构成内部中空且为薄壳板型的包肩板3,以便于能够套在人体肩关节上。主体部包括上段夹板31和与上段夹板31的端部连接的延伸板32,上段夹板31为具有一定长度的弧形板体且其弧度顺应肩关节冠状面弧度变形。在包肩板3包覆于人体肩关节上后，上段夹板31为从对应肩峰的位置处开始延伸至对应下方的肱骨的位置处，即上段夹板31延伸至肱骨轴位投影的上方，在侧视面上上段夹板31的纵向杆轴顺应肩关节冠状面弧度变型，以向内弧形经肩关节、肱骨轴位、肩胛骨俯视轴位上方形成轴向刚性杠杆力弧面，俯视面其纵向杆轴顺应肱骨头横断面与肘关节横轴的相交角，由肩峰处向后倾斜25度，使上段夹板31纵向杆轴刚性杠杆力还具有不同角度变化。
[0056]如图1和图2所示，延伸板32为固定设置于上段夹板31上对应肩峰位置的端部，延伸板32的长度较短，小于上段夹板31的长度。牵拉部大致呈三角形结构，其主要包括与主体部固定连接的连接板33以及与连接板33连接的上拉板34和下拉板35,连接板33是与主体部的整个侧边缘连接，即连接板33与延伸板32和上段夹板31固定连接，且连接板33为弧形板。 上拉板34和下拉板35为长条板，上拉板34的一端与连接板33的一端固定连接，下拉板35的一端与连接板33的另一端固定连接，上拉板34的另一端与下拉板35的另一端固定连接，上拉板34并位于下拉板35的上方。两个牵拉部相对设置，两个牵拉部分别位于主体部的一侧， 在包肩板3包覆于人体肩关节上后，两个牵拉部均为向内侧人体腋下延伸且逐渐收窄，两个牵拉部分别处于肩关节的前侧和后侧。[〇〇57]本发明的中医小夹板肩关节外固定装置还包括与包肩板3连接且使包肩板3固紧到人体肩关节上的牵拉带1，如图1和图2所示，牵拉部上设有让牵拉带1穿过的避让孔36,该避让孔36为设置于由上拉板34和下拉板35相连接形成的端部位置处的通孔，牵拉带1与两个牵拉部固定连接，在使用时可环绕在人体躯体上并系紧或粘贴锁紧，使包肩板3包覆并固定于肩关节上，避免其松动。[〇〇58]如图1所示，小夹板外固定机构包括四片夹板、弹性塑形轨道板13以及用于将弹性塑形轨道板13和四片夹板固紧到人体上臂上的束带2,三片夹板在弹性塑形轨道板13的内侧与弹性塑形轨道板13连接。与弹性塑形轨道板13连接的三片夹板中，位于中间位置的为第一夹板4,另外两片夹板为分别位于第一夹板4两侧的第二夹板5和第三夹板6,第一夹板4 与主体部连接，第二夹板5和第三夹板6分别与一个牵拉部连接。四片夹板中，剩余的一片夹板为与束带2连接且与第一夹板4位置相对的第四夹板7。在小夹板外固定机构包覆于人体上臂上并固紧后，第一夹板4与第四夹板7位置相对，第二夹板5和第三夹板6位置相对，第一夹板4位于人体上臂的外侧，第四夹板7位于人体上臂的内侧，第二夹板5位于人体上臂的前侧，第三夹板6位于人体上臂的后侧，且第一夹板4、第二夹板5和第三夹板6夹紧在人体上臂与弹性塑形轨道板13之间。
[0059]如图1所示，第一夹板4的一端伸出至弹性塑形轨道板13的外侧且与上段夹板31的端部固定连接，延伸板32与上段夹板31的另一端部固定连接。第二夹板5和第三夹板6的一端伸出至弹性塑形轨道板13的外侧且插入包肩板3的内部，第二夹板5和第三夹板6的另一端插入弹性塑形轨道板13的内部，第二夹板5和第三夹板6与包肩板3的牵拉部和弹性塑形轨道板13为可拆卸式连接，第二夹板5和第三夹板6相对于包肩板3和弹性塑形轨道板13的位置可调。
[0060]如图1所示，本发明的中医小夹板肩关节外固定装置还包括与小夹板外固定机构连接且用于对人体肱骨施加轴向挤压力的肘关节兜板10,上段夹板31与第一夹板4的一端固定连接，肘关节兜板10与第一夹板4的另一端为可拆卸式连接，肘关节兜板10为朝向小夹板外固定机构的下方延伸且具有弹性的构件，在初始状态下的肘关节兜板10呈U型，可容纳人体肘关节，用于配合包肩板3,由下向上对肩关节、肱骨干轴向产生弹性挤压力，在进行早期功能锻炼时可限制肘关节于屈肘90度范围内展曲，骨折治疗后期可酌情去除肘关节兜板 10，将肘关节兜板10从小夹板外固定机构上拆卸下来。
[0061]如图1所示，第一夹板4与包肩板3的主体部和弹性塑形轨道板13固定连接形成轴向主体机构，第二夹板5、第三夹板6和第四夹板7等部件构成横向联结机构，轴向主体机构为固定式结构，横向联结机构为可调式结构。第一夹板4与肘关节兜板10和上段夹板31相连接形成外侧夹板总成，第一夹板4采用刚性较大的均质材料制成，用于对应性固定肱骨干， 上段夹板31的刚度小于第一夹板4的刚度且两者的力学本质相同。第二夹板5、第三夹板6的上端通过截面结构变型相对减弱刚度，从而形成不同的刚性和弹性杠杆力，适应肩关节、肱骨上段的生物学形态和力学状态，尤其适应肱骨外科颈处骨质、弹性模量变化的薄弱环节， 产生相应的机械性能。[〇〇62]作为优选的，主体部与牵拉部并为一体注塑成型，形成包肩板3,上段夹板31为正交各向异性板，延伸板32、连接板33、上拉板34和下拉板35均为各向同性板，第一夹板4、第二夹板5和第三夹板6也为正交各向异性板。上段夹板31和包肩板3其余部位的材质不同，使上段夹板31与其余部位以两种不同的力学性质形成包肩板3的整体结构。以两种不同的力学性质使上段夹板31产生的上端杠杆力与约束力一体化，当牵拉上拉板34和下拉板35时， 各向异性的上段夹板31受均匀的整体性牵拉，顺应肩关节生物形状特异的向后倾斜变化， 产生匹配的各向异性杜杆力和各向同性的约束力，对应性均勾的分布夹板体的压强。在对第二夹板5和第三夹板6构件产生约束固定力的同时，由上向下和由外向内对应第四夹板7 产生相互作用力，配合下方的肘关节兜板10的兜托，既保障肩关节、骨折端的稳定性，又对骨折端形成上下合力的轴向挤压力，使其有效获得生理应力。这一机械性能已在临床和实验中得以证实，将其与向内弧塑形的柳木夹板、杉树皮夹板模式通过传感器测试对比，两种天然材料夹板，由肩关节上捆扎固定，轴向挤压力明显小于本方案，并且不具有稳定性和持久性。
[0063]弹性塑形轨道板13采用弹性材料制成，为本外固定装置的主体连接构件，以外侧夹板总成为中心构架，连接第二夹板5、第三夹板6和第四夹板7。如图4所示，弹性塑形轨道板13在展开后为一端宽、一端窄的梯形结构。由于弹性塑形轨道板13是包覆于人体上臂上， 此段肢体呈圆柱状，而且个体差异较大，弹性塑形轨道板13仅用弹性材料制作导致易旋转移动，稳定性难以保持。因此，作为优选的，弹性塑形轨道板13上设有用于使弹性塑形轨道板13维持于一预设的弯曲形状的塑形条14,该预设的弯曲形状大致呈U型或半圆弧形，与人体上臂形状相适应。塑形条14采用金属材料或非金属材料制成，优选采用树脂材料或铝材制成，塑形条14为沿弹性塑形轨道板13的长度方向延伸设置，且沿弹性塑形轨道板13的宽度方向设置相平行的多个。弹性塑形轨道板13和塑形条14的材质不同，利用两种材料的可塑性，根据患肢个体形状随机塑形，较好控制了弹性塑形轨道板13转动问题，保障稳定性。 可塑性材料与弹性材料组合，不影响夹板弹性固定功能，以半圆弧形结构形成弹性塑形，区别于石膏材料外固定的刚硬塑形。[0〇64]第一夹板4、第二夹板5和第三夹板6和长条板，第一夹板4、第二夹板5和第三夹板6 上设有插孔，插孔在第一夹板4、第二夹板5和第三夹板6上分别沿长度方向和宽度方向设置多个。如图3所示，包肩板3的两个牵拉部的内侧面上设有凸出的第一凸起37,设置于两个牵拉部上的第一凸起37分别用于插入第二夹板5和第三夹板6上所设的插孔中，当第一凸起37 插入第二夹板5和第三夹板6上的插孔中后，可以实现第二夹板5和第三夹板6与包肩板3的相对固定。如图5所示，弹性塑形轨道板13的三个内侧面上设有凸出的第二凸起15,设置于三个内侧面上的第二凸起15分别用于插入第一夹板4、第二夹板5和第三夹板6上所设的插孔中，当第二凸起15插入第一夹板4、第二夹板5和第三夹板6上的插孔中后，可以实现第一夹板4、第二夹板5和第三夹板6与弹性塑形轨道板13的相对固定。而且，第一凸起37和第二凸起15可以从第一夹板4、第二夹板5和第三夹板6的插孔中脱出，以便于调节第一、第二夹板5、第三夹板6和弹性塑形轨道板13之间的相对位置以及第二夹板5、第三夹板6和包肩板3 之间的相对位置，形成夹板可调式制约结构。
[0065]如图1和图4所示，弹性塑形轨道板13上设有多个透气孔，透气孔为沿弹性塑形轨道板13的厚度方向贯穿设置的通孔。小夹板外固定机构还包括设置于弹性塑形轨道板13上且与束带2连接的压力监测器，压力监测器是用于监测束带2对肢体产生的压力大小，压力监测器的结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。弹性塑形轨道板13上还设有第一套环12,第一套环12具有让束带2穿过的通孔，第一套环12分布在压力监测器的两侧。
[0066]如图14和图15所示，作为优选的，第二夹板5和第三夹板6包括与弹性塑形轨道板 13连接的直板段16和与牵拉部连接的隆起板段17,直板段16为笔直延伸的板体，隆起板段 17具有球形的凹陷18,该凹陷18为在隆起板段17—侧面凹入形成，使得隆起板段17另一侧面为凸出的球状隆起结构，并通过截面结构变型相对减弱刚度，适应肱骨干中上段及肩关节的生物形态和力学状态，使第二夹板5和第三夹板6能够与人体肩关节和上臂较好的贴合，提尚治疗效果。
[0067]如图1、图6至图9所示，第四夹板7包括安装座、设置于安装座上的夹板体71和设置于夹板体71上且用于置入人体腋窝中的弹性支撑件72,第四夹板7通过可向上置入腋窝中的弹性支撑件72与腋窝接触，进而可经腋窝对肩关节，主要是对肱骨头、盂肱关节形成有效和足够的支撑，并以支撑形成向外的挤压力。作为优选的，弹性支撑件72设置于夹板体71的上端，夹板体71为可移动的设置于安装座上，使得弹性支撑件72的高度位置可调。安装座包括夹板安装板74以及设置于夹板安装板74上的导轨75和第二套环76,导轨75和第二套环76 设置于夹板安装板74上相对的两个侧面上。导轨75的横截面为L形，导轨75在夹板安装板74 的侧面上固定设置相平行的两个且两个导轨75形成让夹板体71插入的T型滑槽。第二套环76固定设置于夹板安装的另一侧面上且第二套环76与导轨75的长度方向相平行，第二套环 76具有让束带2穿过的通孔，束带2穿过第二套环76上所设的通孔后，实现第四夹板7与弹性塑形轨道板13的连接。[〇〇68]作为优选的，如图6至图9所示，夹板体71上设有齿条77,安装座上设有与齿条77啮合的齿轮78,齿条77的长度方向与夹板体71的长度方向相平行，齿轮78为可旋转的设置于夹板安装板74上，齿轮78的轴线与夹板安装板74上的设置有导轨75的侧面相垂直，导轨75 和齿轮78位于夹板安装板74的同一侧。在夹板体71插入两个导轨75构成的T型滑槽中后，夹板体71上的齿条77与齿轮78保持啮合，当需要调节弹性支撑件72的位置时，可通过拨动齿轮78,使齿条77上下移动，进而可以很方便的调节弹性支撑件72的高度位置。
[0069]作为优选的，如图6所示，第四夹板7还包括与夹板体71和/或弹性支撑件72连接且用于与束带2粘接的勾带73。束带2为具有毛面和勾面的长条带，勾带73具有与束带2对应部位处的毛面粘接的勾面，选择毛勾带替代布带，其泊松比优于后者，源广易得，粘贴自锁。当束带2的自由端为勾面时，束带2其余部位为与端部勾面粘接的毛面；当束带2的自由端为毛面时，束带2其余部位为与端部毛面粘接的勾面。
[0070]作为优选的，如图6和图7所示，弹性支撑件72为椭圆球形网格结构，椭圆球形网格结构是指弹性支撑件72的整体形状呈内部中空的椭圆球形且椭圆球形的球形壳体上密布有多个通孔，形成网格状结构。这种结构的弹性支撑件72采用弹性材料制成，不仅透气性良好，还具备足够的刚度和弹性，与人体腋窝相适应，以其刚度和弹性由腋窝对肩关节，主要是对肱骨头、盂肱关节构成足够的支撑，弹性支撑件72的表面还可粘贴透气式内衬。
[0071]本发明的中医小夹板肩关节外固定装置还包括压垫装置9,压垫装置9可安装于第一夹板4、第二夹板5和第三夹板6上且为可拆卸式连接。如图11和图12所示，该压垫装置9包括压垫安装板92、设置于压垫安装板92上的压垫调节板93、设置于压垫调节板93上的第三凸起94和设置于压垫安装板92上的弹性压垫91，压垫调节板93和弹性压垫91设置于压垫安装板92上相对的两个侧面上，第三凸起94固定设置于压垫调节板93上的与压垫安装板92相对的侧面上且朝向压垫安装板92所在位置凸出，设第三凸起94用于插入第一夹板4、第二夹板5和第三夹板6上所设的插孔中，压垫调节板93上并设有用于指示压垫位置的标识线95。 [0〇72]第一夹板4、第二夹板5、第三夹板6和第四夹板7的夹板体71均为中医小夹板构件的正交各向异性板，正交各向异性板依据人体肢体关节生物形态塑形，以适应人体肢体生物形态变化制成直板型和不规则形板，图13所示直板型的正交各向异性板，图14所示为不规则形的正交各向异性板。[〇〇73]正交各向异性板具有以轴向力为主正交各向异性的力学性能，其特征之一，在相同的外力作用下，正交各向异性板的纵轴向弹性变形小于横向弹性变形，纵轴向是指夹板的长度方向，横向是指夹板的宽度方向。其弹性变形物理定义是:材料构件在外力作用下产生变形，当外力取消后，变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性，这种可恢复的变形称为弹性变形。构件纵向抵抗弹性变形的能力大于横向弹性变形的能力，可表现为纵向弹性变形小于横向弹性变形。正交各向异性板的横截面结构如图16所示，正交各向异性板包括主板体和与主板体粘接的透气式内衬，透气性内衬可增强透气性，提高外固定的舒适性。主板体具有上平横联81、下平横联82和垂直板83，上平横联81位于相邻两个垂直板 83之间且与两个垂直板83的一端连接，下平横联82位于相邻两个垂直板83之间且与两个垂直板83的另一端连接。[〇〇74]主板体上的上平横联81、下平横联82和垂直板83均为沿主板体的横向并排设有多个，且各个上平横联81、下平横联82和垂直板83均为沿主板体的轴向延伸设置。而且，主板体上的垂直板83可以呈多方向轴向排列，在一片夹板上根据所固定的关节生物形态可以形成垂直、水平、圆弧、成角、斜向等多轴向变化，并依随轴向与上平横联81和下平横联82垂直连接，形成横向弧形支撑。从而，垂直板83可以依据轴向变化、形态变化和杠杆力的需求变化，以及刚度变化，其形态和力学性能亦产生适应性的不规则变化。如图16所示，主板体具有第一容置腔85和第二容置腔86,第一容置腔85由上平横联81和与上平横联81连接的相邻两个垂直板83包围形成，第二容置腔86由下平横联82和与下平横联82连接的相邻两个垂直板83包围形成，第一容置腔85和第二容置腔86的开口方向相反。如图17所示，下平横联82为桁架结构，下平横联82具有平行设置的两个弦杆87和与两个弦杆87连接的直连接杆89，直连接杆89与弦杆87为垂直连接，直连接杆89在两个弦杆87之间并排设有多个，且在相邻两个直连接杆89与两个弦杆87形成的矩形空腔中沿两个对角线分别设置一个斜连接杆88。直连接杆89在两个弦杆87之间设置多个，从而在下平横联82上形成多个四边形的空腔，各个空腔中均设置两个斜连接杆88，且下平横联82上相邻两个空腔中的斜连接杆88呈V形布置。 [〇〇75]作为优选的，如图17所示，下平横联82上的直连接杆89与两个弦杆87为垂直连接， 且直连接杆89为等距分布，从而在下平横联82上形成多个大小相同的矩形空腔，相邻两个空腔中的斜连接杆88为对称设置。[〇〇76] 如图16所示，主板体还包括位于两侧边缘且与垂直板83连接的唇边板84,唇边板 84为朝向两外侧延伸的弧形板，两个唇边板84分别与一个垂直板83固定连接。如图17所示， 用于让包肩板3上的第一凸起37、弹性塑形轨道板13上的第二凸起15和压垫装置9上的第三凸起94插入的插孔810设置于下平横联82和唇边板84上。[〇〇77]如图16所示，主板体的各个第一容置腔85中设有第一支撑梁811，第一支撑梁811 设置于上平横联81宽度方向上的两端，且设置于上平横联81两端的第一支撑梁811分别与外侧的垂直板83和上平横联81固定连接，第一支撑梁811为横截面呈三角形的笔直梁体，第一支撑梁811的长度方向与上平横联81和垂直板83的长度方向相平行，设置第一支撑梁 811，可以增加夹板的杆轴支撑力。主板体的各个第二容置腔86中设有第二支撑梁812,第二支撑梁812设置于下平横联82宽度方向上的两端，且设置于下平横联82两端的第二支撑梁 812分别与外侧的垂直板83和下平横联82固定连接，第二支撑梁812为横截面呈三角形的笔直梁体，第二支撑梁812的长度方向与第一支撑梁811的长度方向相平行，设置第二支撑梁 812,用于传递应力增大内力臂的抗弯强度，便于结构变化和组合，实现夹板刚度的变化。不过需要说明的是，对于第二夹板5和第三夹板6,其隆起板段17(长度为40-60mm的区域)处不设置第一支撑梁811和第二支撑梁812,直板段16处设置第一支撑梁811和第二支撑梁812， 以改变桁架结构内部的弯矩和剪力分布，即可相对减小夹板体的刚度，使隆起板段17的刚度小于直板段16的刚度。
[0078]本发明的中医小夹板肩关节外固定装置采用上述结构，在解决中医小夹板外固定装置与人体肩关节生物形态适配性的基础上，还以其相互对应的生物力学性质、定量关系的适配性，全面构成肩关节外固定装置的合理性和稳定性，理顺骨折愈合和功能活动的辨证关系，满足了肩关节肱骨上端骨折外固定治疗相适宜的力学环境要求，联合配套应用张压力提示调节、互联网监测系统，大幅度提高了其临床实用价值和外固定治疗的安全性。整体装置恪守中医小夹板体系的传统技术内涵，在机械性能和形状上给予科学的、合理的创新，成为一种具有中国特色的现代化小夹板肩关节外固定医疗器械。
[0079]对于采用中医小夹板外固定治疗肱骨外科颈骨折，可谓创伤小、动静结合、防止骨质疏松、避免粘连等。在理论上，夹板以外部杠杆对应内部骨折移位的杠杆，依据“流体不可压缩的效应”原理弹性固定，通过压垫效应力对骨折端实施相对称的挤压力，节制不平衡的肌力，抵抗骨折再移位的倾向力，协调肌肉对骨折端轴向挤压，保障骨折端的稳定性，产生生理应力。前提是外固定装置不仅应与骨折远、近端，还应与肩关节构成新的几何不变体系，目前，无论是柳木夹板体系，还是杉树皮夹板体系均无法实现。两种夹板可以超关节固定，但对人体肩关节发挥不了其生物学和力学效应。柳木夹板通过热处理在侧视面可以弯曲塑形，但在俯视面无法向后倾斜，杉树皮夹板的塑形只是简单折断，同样在俯视面不能形成后倾。并且，肱骨头位于肩峰下，传统小夹板不能直接由轴向对肱骨形成挤压力，肱骨外科颈为松质骨向密质骨的过渡区，也是两种不同力学定量关系的结合部，位于胸大肌止点以上，是肱骨上端的薄弱环节，稳定性差，骨骼肌产生不了对骨折端的轴向挤压力。两种天然夹板即使在肩关节上方形成弯曲，所用的捆扎模式和护肩带模式，均难以约束夹板对肩关节施加稳定均匀和相适应的固定力，给予肱骨外科颈骨折端的生理应力有限，更不拥有所需的力学定量关系，与现代科学技术无法接轨。
[0080]本发明的中医小夹板肩关节外固定装置，具有的优点如下:
[0081]1、本装置根据肩关节生物形态和力学状态，传统中医小夹板的四片夹板与三条约束带组合体系，制成稳定的具有力学定量关系的整体机构。四片夹板均以轴向力为主正交各向异性的力学本质，肱骨弹性模量比值和以此比值制定夹板纵、横方向弹性模量比值，纵轴向弹性变形量小于横向弹性变形量。为定量关系特征之一，通过截面结构变化在一片夹板体上形成不规则形状、变轴向杠杆力和不同的力学定量关系。采用非天然均质化工新材料制作，力学性能稳定，以生物相容性构建对肩关节肱骨上端骨折治疗产生适配性外固定生物学和力学效应。
[0082]2、外侧夹板构件充分利用中医小夹板的力学本质和定量关系，夹板体分上下两段，采用不同刚度的材料，以相同的槽状桁架杆轴截面结构、力学本质，形成两种不同的力学定量关系，对应肩关节肱骨干与肱骨外科颈以上不同的力学定量关系。上段夹板刚度相对较小，创新为包肩板形，上段夹板位于包肩板中心，弧形向上超越肱骨轴向投影，于肩峰处向后倾斜25度，以适应肱骨横断面与肘关节横轴相交角形成的肱骨头后倾变化，使外侧夹板体杆轴以不同走向形成对应的变轴向杠杆力。在上段夹板周围以各向同性呈半球状拓展的包肩板，其前、后面延伸为以三角形走向的上、下拉板，构成上、中两条约束力带。使包肩板以两种不同力学性质，形成夹板、束带的一体化功能，以适配性对外、前、后侧夹板中上段实施均匀的约束力，配合蘑菇头的支撑力对肩关节产生前、后相向对称、上、下相向对称和内、外相向对称挤压固定力，运用肘关节兜板10在功能锻炼时，由下向上产生肱骨轴向挤压力，使骨折端获得必要的生理应力，真正实现超肩关节外固定。
[0083]3、前、后侧夹板构件(第二夹板和第三夹板)在俯视面中下段为等截面桁架杆轴直条型结构，至中段向上增大为变截面桁架杆轴半月形结构，纵向杆轴顺应冠状面肱骨头与肱骨干相交角，由纵轴向内侧以133度弧形转向为横向走向的纵轴向。侧视面顺应肩关节形态呈半球状隆起，正交各向异性本质不变，以杆轴变化实现多轴向力，伴随杆轴走向形成的纵向始终表现为刚性杠杆力，横向则表现为弹性回复力。在最上端通过截面结构变型，使夹板刚度相对减弱，以满足肩关节、肱骨上端骨折外固定治疗的力学需求，适应、协调肌肉的舒缩活动。
[0084]4、弹性塑形轨道板采用弹性材料制作，为中心机构，用轨道连接前、后夹板构件， 固定佩戴于患肢中下段。由于此段肢体呈圆柱状，个体差异较大，弹性材料外固定装置易旋转移动，稳定性难以保持。因此在轨道板纵向上下两端均装贴有横向可塑形的金属材料条或非金属材料条，利用两种材料的可塑性，根据患肢个体形状随机塑形，较好的解决了控制转动问题，保障稳定性。可塑性材料与弹性材料组合，以半圆弧形结构形成弹性塑形，不影响夹板弹性固定功能，区别于石膏材料外固定的刚硬塑形。
[0085]5、第四夹板由腋窝向上对肩关节构成支撑，使包肩板对肩关节产生轴向挤压力， 弥补骨折端轴向挤压力的不足。蘑菇头(弹性支撑件72)为网格空腹结构，在保持足够支撑力的前提下，最大限度的实现其良好的透气性，外固定后不需要松解外固定环，即可滚动齿轮升降蘑菇头，并可通过显示器直观了解腋窝的压力和血运状态。采用宽毛带插入蘑菇头短板固定，并对宽毛带进行增强支持，以保证蘑菇头短板的有效支撑力。
[0086]6、本装置通过插孔与凸起配合的制约方式固定各个夹板，既方便调节，又不松散脱落。
[0087]7、本装置夹板体截面均为槽形桁架杆轴通透结构，透气式内衬为双面天鹳绒材料，中间为聚氨酯海绵，采用超声波熔切工艺，制成通透结构，粘贴于夹板体，提高了夹板构件的透气性和舒适性。
[0088]8、整体装置在保持中医特色的基础上，用现代科学技术进行创新，解决了肩关节骨折外固定治疗所存在的难题，整体装置以合理的、稳定的结构与骨折端和肩关节构成新的几何不变体系，使骨折整复、固定和功能锻炼有机结合，保障骨折愈合与功能恢复齐头并进，充分实现“动静结合，筋骨并重”的中医特色，对肱骨外科颈骨折实施规范的外固定治疗。
[0089]以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进;或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.中医小夹板肩关节外固定装置，其特征在于:包括用于包覆人体肩关节的包肩板和 与包肩板连接且用于固紧到人体上臂上的小夹板外固定机构。2.根据权利要求1所述的中医小夹板肩关节外固定装置，其特征在于:所述包肩板包括 弧形的主体部和设置于主体部两侧的牵拉部。3.根据权利要求2所述的中医小夹板肩关节外固定装置，其特征在于:所述主体部包括 上段夹板和与上段夹板的端部连接的延伸板，上段夹板为正交各向异性板。4.根据权利要求3所述的中医小夹板肩关节外固定装置，其特征在于:所述延伸板为各 向同性板。5.根据权利要求2或3或4所述的中医小夹板肩关节外固定装置，其特征在于:所述牵拉 部包括与所述主体部连接的连接板以及与连接板连接的上拉板和下拉板。6.根据权利要求5所述的中医小夹板肩关节外固定装置，其特征在于:所述连接板与所 述延伸板和所述上段夹板的侧部连接，所述上拉板和所述下拉板的一端与连接板连接，上 拉板和下拉板的另一端相连接。7.根据权利要求5所述的中医小夹板肩关节外固定装置，其特征在于:所述连接板、上 拉板和下拉板为各向同性板。8.根据权利要求2或3或4所述的中医小夹板肩关节外固定装置，其特征在于:所述主体 部与所述牵拉部为一体注塑成型。9.根据权利要求3所述的中医小夹板肩关节外固定装置，其特征在于:所述小夹板外固 定机构包括四片夹板、弹性塑形轨道板以及用于将弹性塑形轨道板和四片夹板固紧到人体 上臂上的束带，三片夹板在弹性塑形轨道板的内侧与弹性塑形轨道板连接。10.根据权利要求9所述的中医小夹板肩关节外固定装置，其特征在于:与所述弹性塑 形轨道板连接的所述三片夹板中，位于中间位置的为第一夹板，另外两片夹板为分别位于 第一夹板两侧的第二夹板和第三夹板，第一夹板与所述主体部连接，第二夹板和第三夹板 分别与一个所述牵拉部连接。
【文档编号】A61F5/058GK106073973SQ201610765843
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月30日
【发明人】孙雁群, 范作盛
【申请人】孙雁群