专利名称：一种框架式外固定器的制作方法
技术领域：
本发明属于骨外固定器技术领域，涉及一种框架式外固定器，尤其涉及一种用于跟骨骨折的框架式外固定器。
背景技术：
现有技术中，骨外固定器可以用于临床上常见的骨折的治疗，也可以用来矫正某些骨畸形，是骨科的一种重要器具。任何骨外固定器都包括固定针(Pins)，固定针握持座(clamps)和体外连接杆(connectors)三种基本部件,在用于骨折治疗时,其操作方法通常是在骨折复位后，选择穿针位置和角度插入固定针，再安装握持座、连接杆等，在选择穿针位置和角度时，应该优先满足以下要求固定针尽可能与骨干垂直；固定针尽可能少或不穿越肌肉，或者选在肌间隙穿针；一骨折段上固定针之间的距离尽可能大；尽可能多向性穿针，增强抗扭转性能。但事实上，常规外固定器对固定针的角度、位置要求较高，外固定架 本身的结构决定了下针位置和下针角度的边界范围，当出现偏差时，便会导致连接杆安装困难，容易出现安装后骨折端移位等情况，需要重新插入固定针并再次安装连接杆等问题。为克服上述弊端，现有技术中通常采用万向接头来增加外固定架的适用性，其大致均和申请号为200920085010. 4的中国专利《跟骨复位外固定架》所披露的技术方案一致，通过球头球窝之间的滑动配合实现角度的调节，并通过紧定螺丝之类的锁紧机构提供摩擦力来限制球头球窝之间的转动。但需要注意的是，外固定器最关键和最基本的指标就是固定的稳定性，必须能保证早期功能锻炼的条件下达到牢稳固定的要求。而在临床实践中发现，由于患者康复周期较长，上述万向接头成为外固定架刚性的薄弱环节而被反复考验，在外加载荷过大时或者受到较重的磕碰时紧定螺钉和球头之间抵触面会出现微变形，进而出现相对滑动，而且在之后再次或反复受到外力时，此滑动量会越来越大，导致固定失稳现象。(注固定针虽然也采用紧定螺钉来固定在握持座上，但是不同于球头球窝的受力结构，由于固定针以垂直或近似垂直骨干的角度固定，其受到外力时的纵向分量一般较小，反而需要注意避免固定针和握持座接合部出现金属疲劳而导致固定针断裂)。尤其是外固定器应用在跟骨骨折治疗时，正如上述《跟骨复位外固定架》，由于需要在跟骨、胫骨和舟骨上同时穿入固定针，对于穿针位置和角度要求更加的高，万向接头的设置尤为必要。但正因为外固定架位于足部，患者在接受治疗过程中外固定架也不可避免的经常受到外力作用，万向接头松动导致固定失稳的比例比用于其他部位的外固定架更易发生。而且在此类外固定器反复使用后，由于紧定螺钉和球头的接触面出现磨损，其固定失稳可能性更是大幅提升。
发明内容
本发明实施例的目的是针对现有采用万向接头的外固定架易出现固定失稳的问题，提出一种框架式外固定器，对于万向接头重新设计，在其稳定性远远高于现有万向接头结构的稳定性的同时，实现了角度的调节功能，并兼顾到可供多向性穿针的需要。为了达到上述发明目的，本发明实施例提出的一种框架式外固定器是通过以下技术方案实现的一种框架式外固定架，包括握持固定针的握持座和用于将握持座相对固定的连杆，其特征在于还包括由定卡盘、具有紧固部的动卡盘以及固定设置在定卡盘上的花键轴构成的转接装置，其中，所述动卡盘和定卡盘之间通过在二者端面呈放射状均匀分布的齿牙相啮合，并通过一锁紧机构将二者压紧固定；所述紧固部可滑动式固定安装一所述连杆；所述转接装置上的花键轴和其上安装的连杆分别平行于所述齿牙所座落的基面；此外，所述握持座上设有至少一个与所述花键轴形状匹配的花键孔，且至少一个所述花键孔内插装所述花键轴。在本发明的进一步的具体实施方式
中，所述外固定架还包括杆间连接 件，所述杆间连接件由两个所述动卡盘和一个所述锁紧机构组成，所述两个动卡盘相啮合并通过所述锁紧机构压紧固定，且被安装在所述杆间连接件上的两根连杆分别平行于所述动卡盘上齿牙所座落的基面。在本发明的进一步的具体实施方式
中，所述紧固部为所述动卡盘内沿啮合面贯穿设置的杆槽，所述杆槽与所述连杆形状匹配，相对的另一动卡盘或定卡盘上的齿牙压迫所述连杆将其固定在杆槽内。在本发明的进一步的具体实施方式
中，所述握持座上设置至少二个轴线相对倾斜的花键孔，所述握持座上贯穿设置有至少一个套装所述固定针的针孔，并对应每一所述针孔螺纹安装有紧定螺钉。在本发明的进一步的具体实施方式
中，所述握持座分为具有两个平行针孔的双针式握持座和具有一个针孔的单针式握持座，所述双针式握持座上设置两个轴线相垂直的花键孔，其中一个花键孔与所述双针式握持座上的两个针孔共面垂直，另一个花键孔与此两个针孔异面垂直，且与两个针孔距离相等；所述单针式握持座设置有两个相垂直的花键孔，这两个花键孔与所述单针式握持座上的两个针孔共面垂直。在本发明的进一步的具体实施方式
中，所述握持座大致呈长方体状，所述针孔垂直穿越其顶面和底面，其上的两个花键孔分别垂直开设于所述握持座相接的两个侧面上。在本发明的进一步的具体实施方式
中，所述双针式握持座的针孔内套装有固定在胫骨或跟骨上的两根固定针；所述单针式握持座的针孔内套装有固定在舟骨上的一根固定针。在本发明的进一步的具体实施方式
中，所述锁紧机构包为螺纹配合的螺杆和螺母，所述动卡盘和定卡盘的中心处开设有中心圆孔，所述齿牙由其中心圆孔处起呈放射状均布，所述螺杆依次穿越动卡盘和定卡盘的中心圆孔并和螺母螺纹连接。与现有技术相比，本发明所提出的技术方案具有以下优点I、重新设计了一种万向接头，在其稳定性远远高于现有万向接头结构的稳定性的同时，实现了角度的调节功能，并兼顾到可供多向性穿针的需要，而且能根据骨愈合进程对其稳定性进行适时调整。2、机械结构易于拆卸和组装，可调性大，能在术后对骨断端的位置做适当调整。3、固定后要留有足够的空间，便于术后换药或术后二次清创、二期修复处理。
4、连杆所采用材料坚固，重量轻，能透过X线。5、适应不同部位的治疗需要，其构件具有非常高的通用性、可根据治疗部位和要求组装多种构型。
通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。图I为实施例I中外固定架安装在足骨上时的结构示意图；图2为实施例I中外固定架结构示意图；图3为实施例2的一种外固定架结构示意图； 图4为实施例2的另一种外固定架结构示意图；图5为转接装置以及连杆组合结构示意图；图6为转接装置结构示意图；图7为动卡盘啮合端面结构示意图；图8为定卡盘啮合端面结构示意图；图9为杆间连接件结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解如图1-9所示，标号分别表示固定针100、双针式握持座201、单针式握持座202、针孔203、紧定螺钉204、花键孔205、动卡盘300、中心圆孔301、齿牙302、杆槽303、开口 304、定卡盘400、中心圆孔401、齿牙402、L形臂500、横臂501、花键轴502、套筒503、连杆600、锁紧装置700、螺栓701、螺母702、胫骨801、舟骨802、跟骨803。实施例I :参见图1-2、图5-8所示，本发明实施例I中所提出的一种用于跟骨骨折的框架式外固定架为三角式外固定架，主要包括握持座、转接装置以及连杆600，连杆600通过转接装置与握持座相连，其中连杆600连杆600为采用碳纤维复合材料制成的圆杆，其材料坚固、重量轻，而且能透过X光线，避免了拍片时在X光下显影的问题。握持座握持座是用来握持固定针100的夹具。由于在本实施例中的外固定架用于治疗跟骨骨折，在固定跟骨折断处时不能直接固定跟骨折断的两端，需要在胫骨801、跟骨803的后端和舟骨802分别打入固定针100，并对于对应安装外固定架。由于胫骨801、跟骨803和舟骨802的强度不同，可打入的固定针100的数量也有不同，故此握持座可分为握持胫骨801或跟骨803上固定针100的双针式握持座201、握持舟骨802上固定针100的单针式握持座202。双针式握持座201和单针式握持座202结构大体相同，均呈长方体状。双针式握持座201上设有两个花键孔205、两个针孔203和两个紧定螺钉204。其中两个针孔203分别垂直穿越双针式握持座201的顶面和底面设置，其内分别套装固定针100，两个紧定螺钉204螺纹安装在双针式握持座201侧面上，并分别对应一个针孔203设置。在使用时，把紧定螺钉204旋入双针式握持座201的螺孔中，以紧定螺钉204的末端紧压在固定针100的表面上，即使固定针100固定在双针式握持座201上，为增强二者连接的强度，紧定螺钉204的末端面和固定针100被套装在针孔203内的局部表面都是粗糙面。两个花键孔205分别垂直开设于双针式握持座201相接的两个侧面上，花键轴502的内壁形成有纵向均布的键槽，用来和转接装置上的花键轴502连接。由于转接装置、双针式握持座201和固定针100三者之间是刚性连接，转接装置所受外力被施加到两根固定针100上，为了使两根固定针100受到外力大致相同，在此两个花键孔205和两个针孔203之间需要满足如下位置关系要求1、两个针孔203平行；2、两个花键孔205的轴线相互垂直；3、两个花键孔205中的一个的轴线与此两个针孔203共面垂直；4、另一个花键孔205的轴线与此两个针孔203异面垂直，且与两个针孔203距离相等。单针式握持座202和双针式握持座201的区别在于，其上设置的针孔203以及对应的紧定螺钉204的数量都减少为一个，针孔203同样垂直穿越单针式握持座202的顶面和底面设置，两个花键孔205同样分别垂直开设于单针式握持座202相接的两个侧面上。在单针式握持座202中，两个花键孔205和针孔203之间需要满足如下位置关系I、两个花键 孔205的轴线相互垂直；两个花键孔205的轴线分别与此针孔203共面垂直。显然本领域技术人员应当理解，双针式握持座201和单针式握持座202的外形不仅仅局限于本实施例I中的长方体状结构，在满足强度要求并符合上述位置关系要求的前提下，其他任意立体形状的外形均可进行替代，如球状、椭圆球状、圆柱状等等，在此不再赘述。转接装置转接装置由动卡盘300、定卡盘400、锁紧装置700以及L形臂500构成。其中，所述动卡盘300和定卡盘400均呈圆盘状，中心分别开设有中心圆孔301和中心圆孔401。锁紧装置700由螺栓701和螺母702组成，螺栓701穿越中心圆孔301和中心圆孔401，并与螺母连接，将动卡盘300和定卡盘400压紧同轴固定在一起。动卡盘300上与定卡盘400相接的端面上形成有由其中心起呈放射状均匀分布的齿牙302，定卡盘400上与动卡盘300相接的一个端面上形成有由其中心起呈放射状均匀分布的齿牙402，且齿牙402和齿牙302是相互凹凸配合的齿形，使动卡盘300和定卡盘400相啮合。定卡盘400的齿牙402和动卡盘300的齿牙302均为72齿，每5° —个分度，定卡盘400和动卡盘300可以实现360°内任意分度上的啮合。动卡盘300上设置有可滑动式固定安装一根连杆600的紧固部，在本实施例中，紧固部为动卡盘300上沿啮合端面贯穿设置的杆槽303，杆槽303设于动卡盘300的外缘，而且与所述连杆600形状匹配。杆槽303在动卡盘300的啮合端面上形成有开口 304，连杆600被套装在杆槽303内时，连杆600的外表面通过此开口 304突出于动卡盘300端面上的齿槽。当动卡盘300和定卡盘400啮合并固接时，定卡盘400上的齿牙401压迫连杆600将其固定在杆槽303内。L形臂500呈L形，由相互垂直的横臂501和套筒503组成。其中，横臂501的末端形成有和花键孔205形状配合的花键轴502，套筒503的根部则垂直固定在定卡盘400相对其啮合端面的另一端面的中心处，并环绕中心圆孔401设置，螺栓701依次穿越中心圆孔301、中心圆孔401和套筒503，并延伸出套筒503外和螺母702连接。花键孔205和花键轴502上的键槽同样为72齿，每5° —个分度，以5°为基数实现两者之间360°范围内的相对旋转。设置转接装置的目的是替代现有技术中的万向接头和连杆长度调节机构，通过花键轴502和花键孔205之间的相对转动、动卡盘300和定卡盘400之间的相对转动来实现角度的调节；通过杆槽303定位来调节两个握持座之间的连杆600的长度。为实现上述目的，转接装置中花键轴502和杆槽303还需要满足以下位置要求转接装置上的花键轴502的轴线和杆槽303的轴线分别平行于动卡盘300上齿牙301所座落的基面，换而言之，花键轴502的轴线和杆槽303的轴线分别垂直于螺杆701的轴线。这样设置的目的是当松开锁紧装置700时，动卡盘300可绕螺杆701相对定卡盘400转动，从而带动其上连杆600旋转，由于连杆600和花键轴502垂直于螺杆701的轴线，故此连杆600旋转的轨迹落在一个平行于花键轴502的平面上，当连杆600相对花键轴502旋转到合适角度时，用锁紧装置700压紧动卡盘300和定卡盘400，动卡盘300和定卡盘400之间啮合，此时连杆600则被定位在此角度上；当连杆600和花键轴502之间角度确定时，选择花键轴502插入花键孔205的角度，即可调节固定针100和连杆600之间的相对位置关系。由此转接装置实现了角度调节的功能。选择一根连杆600上的两个转接装置的安装位置，即可调节这两个转接装置之间的间距，替代了现有连杆长度调节机构的功能。相对于现有技术中的万向接头而言，由于花键轴502和花键孔205之间通过键槽来限制相对转动，动卡盘300和定卡盘400通过啮合的齿牙301和齿牙401限制相对转动，故此不会出现现有技术中万向接头容易相对滑动的现象。而且定卡盘400上的齿牙401压迫连杆600时，由于杆槽303设于动卡盘300的外缘，齿牙401大致垂直于连杆600的轴线设置，由此可以保证连杆600和转接装置之间固定的稳定性。本实施例I中外固定架在安装时，首先在胫骨801、舟骨802和跟骨803下针，之后将双针式握持座201和单针式握持座202对应安装在固定针100上，之后将转接装置对应插装在花键孔205内，最后在三个转接装置之间设置连杆600，即可组装成为三角式外固定架。本发明所属领域的一般技术人员可以理解，在上述实施例的基础下，可以对于所涉及的组件进行任意组合，以对于外固定架的整体结构进行各种变形，如对于握持件200的数量进行增减，通过转接件和连杆600对应连接，即可将外固定器变形成为单边式、双边式、四边型框架式或者多边形框架式外固定器等，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。实施例2 参见图3-4、图9所示，实施例2中增设了杆间连接件，用于连杆600和连杆600之间的相对固定。在实施例I中三角式外固定架强度不足时(即图3中所示结构)，或者两个握持件200之间不便于设置连杆时(即图4中所示接头)，可以通过本实施例2中所提供的杆件连接件将两根连杆600连接起来作为补偿结构。事实上，此杆间连接件仅是实施例I中的转接装置内现有的构件重新组合。具体 的说，杆间连接件由螺栓701、螺母702和两个动卡盘300组成，两个动卡盘300相啮合，连杆600设置在动卡盘300的杆槽303内，螺栓701依次穿越两个中心圆孔302和螺母702螺纹连接，将两个动卡盘300压紧固定在一起。此时两个动卡盘300的齿牙301分别压迫相对的另一动卡盘300上的连杆600，将两根连杆600压紧固定在各自对应的卡槽303内。由实施例I中原理可知，被装配在杆间连接件上的两根连杆600分别平行于所述动卡盘300上齿牙所座落的基面，而且随两个动卡盘300的相对转动，二者可以实现360度内任意分度所支持的角度固定。上述实施例I或2中，动卡盘300和定卡盘400之间、两个动卡盘300之间均通过螺栓701穿越其中心开设的中心圆孔来实现二者之间的锁紧固定。显然此螺栓也可以垂直固定在动卡盘300 (或定卡盘400)啮合端面的中心处上，然后此螺栓穿越相对的另一个定卡盘400 (或动卡盘300)上的中心圆孔来实现二者的锁紧。此种结构相对实施例I或2中锁紧装置结构更为简洁，但是其缺点在于杆间连接件和转接装置上相同功能的组件之间不具有通用性当螺栓设置在动卡盘300上时，两个动卡盘300无法相互组装在一起；当螺栓 设置在定卡盘400上时，两个动卡盘300可以啮合，但仍然需要增设实施例2中的螺栓701和螺母702进行组装。所以此为本发明的备选实施例。本发明所属领域的一般技术人员可以理解，本发明以上实施例仅为本发明的优选实施例之一，为篇幅限制，这里不能逐一列举所有实施方式，任何可以体现本发明权利要求技术方案的实施，都在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种框架式外固定架，包括握持固定针的握持座和用于将握持座相对固定的连杆，其特征在于还包括由定卡盘、具有紧固部的动卡盘以及固定设置在定卡盘上的花键轴构成的转接装置，其中，所述动卡盘和定卡盘之间通过在二者端面呈放射状均匀分布的齿牙相啮合，并通过ー锁紧机构将二者压紧固定；所述紧固部可滑动式固定安装一所述连杆；所述转接装置上的花键轴和其上安装的连杆分别平行于所述齿牙所座落的基面；此外，所述握持座上设有至少ー个与所述花键轴形状匹配的花键孔，且至少ー个所述花键孔内插装所述花键轴。
2.如权利要求I所述的ー种框架式外固定架，其特征在于所述外固定架还包括杆间连接件，所述杆间连接件由两个所述动卡盘和ー个所述锁紧机构组成，所述两个动卡盘相啮合并通过所述锁紧机构压紧固定，且被安装在所述杆间连接件上的两根连杆分别平行于所述动卡盘上齿牙所座落的基面。
3.如权利要求I或2所述的ー种框架式外固定架，其特征在于所述紧固部为所述动卡盘内沿啮合面贯穿设置的杆槽，所述杆槽与所述连杆形状匹配，相对的另ー动卡盘或定卡盘上的齿牙压迫所述连杆将其固定在杆槽内。
4.如权利要求3所述的ー种框架式外固定架，其特征在于所述握持座上设置至少ニ个轴线相对倾斜的花键孔，所述握持座上贯穿设置有至少ー个套装所述固定针的针孔，并对应每一所述针孔螺纹安装有紧定螺钉。
5.如权利要求4所述的ー种框架式外固定架，其特征在于所述握持座分为具有两个平行针孔的双针式握持座和具有一个针孔的单针式握持座，所述双针式握持座上设置两个轴线相垂直的花键孔，其中一个花键孔与所述双针式握持座上的两个针孔共面垂直，另ー个花键孔与此两个针孔异面垂直，且与两个针孔距离相等；所述单针式握持座设置有两个相< 垂直的花键孔，这两个花键孔与所述单针式握持座上的两个针孔共面垂直。
6.如权利要求5所述的ー种框架式外固定架，其特征在于所述握持座大致呈长方体状，所述针孔垂直穿越其顶面和底面，其上的两个花键孔分别垂直开设于所述握持座相接的两个侧面上。
7.如权利要求5所述的ー种框架式外固定架，其特征在于所述双针式握持座的针孔内套装有固定在胫骨或跟骨上的两根固定针；所述单针式握持座的针孔内套装有固定在舟骨上的一根固定针。
8.如权利要求3所述的ー种框架式外固定架，其特征在于所述锁紧机构包为螺纹配合的螺杆和螺母，所述动卡盘和定卡盘的中心处开设有中心圆孔，所述齿牙由其中心圆孔处起呈放射状均布，所述螺杆依次穿越动卡盘和定卡盘的中心圆孔并和螺母螺纹连接。
全文摘要
本发明属于骨外固定器技术领域，涉及一种框架式外固定器，包括握持固定针的握持座和用于将握持座相对固定的连杆，其特征在于还包括由定卡盘、具有紧固部的动卡盘以及固定设置在定卡盘上的花键轴构成的转接装置，其中，所述动卡盘和定卡盘之间通过在二者端面呈放射状均匀分布的齿牙相啮合，并通过一锁紧机构压紧固定；所述紧固部可滑动式固定安装一所述连杆；此外，所述握持座上设有至少一个与所述花键轴形状匹配的花键孔，且至少一个所述花键孔内插装所述花键轴。其优点是实现了角度的调节功能，且稳定性远远高于现有具有万向接头的外固定架，兼顾到可供多向性穿针的需要；其构件具有非常高的通用性、可根据治疗部位和要求组装多种构型。
文档编号A61B17/60GK102670289SQ20121017478
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者丁亮, 丁爱忠, 刘梅, 徐向阳, 沈玉春, 肖海军, 薛锋 申请人:上海市奉贤区中心医院