用于外固定治疗骨折的中医小夹板构件及具有其的夹板组件和中医小夹板装置的制作方法

文档序号:12140492阅读:483来源:国知局
用于外固定治疗骨折的中医小夹板构件及具有其的夹板组件和中医小夹板装置的制作方法

本实用新型涉及中医小夹板外固定治疗体系,具体的说,本实用新型涉及一种用于外固定治疗骨伤病的中医小夹板构件及具有其的中医小夹板装置。



背景技术:

由束带、夹板、压垫组成的小夹板局部外固定技术,是中国传统医学治疗骨折的特色,北派以柳木夹板为代表,南派以杉树皮夹板为代表,“动静结合,筋骨并重”,“轴向持骨,横向固定”,形成了中国接骨学重要的理论基础,蕴藏着“弹性固定”原理,是生物学的治疗方式。然而,这两种夹板均取自木材,天然材料的缺陷和手工制作,导致力学性能、体系不稳定。在外固定治疗骨折过程中,常产生一些不利因素,影响疗效。

现有的柳木夹板和杉树皮夹板,这两种夹板取自木材,实用新型人经二十年的探索研究发现:柳木夹板不易与骨折肢体相适配,杉树皮夹板纵向弹性固定力不足,生物相容性差(所谓生物相容性指生物力学范畴,包括:骨小梁排列平行于干骨轴线方向,骨的力学性能沿轴向和横向方向变化,肌肉组织各向异性,坚强愈合的内外骨痂沿骨干的长轴规则排列,夹板的管状细胞顺纹排列等)。原因在于柳木夹板横向刚度过大,在横向上受力时限制了弹性变形能力;杉树皮夹板在横向受力时易劈裂,弹性变形能力弱。现有技术中关于夹板的力学本质与定量关系尚不明确,并没有认识到夹板的横向弹性模量与纵向弹性模量之间的关联性,更没有发现夹板的横向弹性变化能力的重要性。



技术实现要素:

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本实用新型提供一种中医小夹板构件及具有其的中医小夹板装置,目的是提高外固定治疗骨伤病的治疗效果。

为了实现上述目的,本实用新型采取的技术方案为:中医小夹板构件,其纵向弹性模量与横向弹性模量之间的比值为21:1~90:1。

所述的中医小夹板构件包括主板体,主板体为由沿横向依次连接且沿轴向延伸的多个夹板杆轴体构成的以轴向力为主正交各向异性的结构。

所述夹板杆轴体的内部具有沿轴向延伸的第一轴向孔和第二轴向孔,第一轴向孔分布在第二轴向孔的四周。

所述第一轴向孔沿所述主板体的板厚方向设置多层,且各层的第一轴向孔为沿横向设置多个。

所述各层的第一轴向孔的数量为相等或不等。

多层所述第一轴向孔中,位于最外层的多个第一轴向孔为沿横向均匀分布,位于最内层的多个第一轴向孔由沿横向间隔设置的多个第一分隔槽分隔成多段。

在其余层的所述第一轴向孔中,至少有一层的多个第一轴向孔由沿横向间隔设置的多个第二分隔槽分隔成多段,第二分隔槽的宽度大于第一分隔槽的宽度,且第二分隔槽与第一分隔槽连通。

在其余层的所述第一轴向孔中,至少有一层的多个第一轴向孔由沿横向间隔设置的多个第三分隔槽分隔成多段,第二分隔槽位于第一分隔槽与第三分隔槽之间且三者连通。

所述第二轴向孔位于相邻两层的四个第一轴向孔之间。

所述的中医小夹板构件包括主板体,主板体为由多个内部中空且沿轴向延伸的管状柱体连接而成的以轴向力为主正交各向异性的结构。

所述管状柱体沿主板体的板厚方向设置多层,且各层的管状柱体为沿横向设置多个。

所述各层的管状柱体的数量为相等或不等。

多层所述管状柱体中,位于最外层的多个管状柱体为依次连接,位于最内层的多个管状柱体由沿横向间隔设置的多个第一分隔槽分隔成多段。

在其余层的所述管状柱体中,至少有一层的多个管状柱体由沿横向间隔设置的多个第二分隔槽分隔成多段,第二分隔槽的宽度大于第一分隔槽的宽度,且第二分隔槽与第一分隔槽连通。

在其余层的所述管状柱体中,至少有一层的多个管状柱体由沿横向间隔设置的多个第三分隔槽分隔成多段,第二分隔槽位于第一分隔槽与第三分隔槽之间且三者连通。

所述管状柱体的内部为沿轴向延伸的第一轴向孔,相邻两层所述管状柱体中相连接的四个管状柱体之间具有沿轴向延伸的第二轴向孔,第一轴向孔分布在第二轴向孔的四周。

所述第一轴向孔为圆孔。

所述第二轴向孔为菱形孔或方形孔。

所述夹板杆轴体包括桥面板和与桥面板连接且朝向桥面板一侧伸出的垂直板,相邻两个夹板杆轴体的桥面板相连接,相邻两个夹板杆轴体的垂直板之间具有间距。

所述桥面板为由多个沿横向依次连接的管状柱体构成,管状柱体为内部中空且沿轴向延伸的结构。

所述管状柱体沿桥面板的板厚方向设置多层,且各层的管状柱体为沿横向设置多个。

所述桥面板上各层的管状柱体的数量相等。

所述管状柱体的内部为沿轴向延伸的第一轴向孔,相邻两层所述管状柱体中相连接的四个管状柱体之间具有沿轴向延伸的第二轴向孔,第一轴向孔分布在第二轴向孔的四周。

所述垂直板包括依次连接的第一板体、第二板体和第三板体,第一板体与第三板体为相对设置,第二板体位于第一板体和第三板体之间,所述桥面板与第一板体或第三板体连接。

所述第一板体和所述第三板体朝向所述第二板体的同一侧伸出,形成的所述垂直板为U形结构;或,第二板体的两端分别在第一板体和第三板体的宽度方向的中心位置处与第一板体和第三板体垂直连接,形成的所述垂直板为工字形结构。

所述第一板体为由多个沿横向依次连接的管状柱体构成,管状柱体为内部中空且沿轴向延伸的结构。

所述管状柱体沿第一板体的板厚方向至少设置一层,且各层的管状柱体为沿横向设置多个。

所述管状柱体的内部为沿轴向延伸的第一轴向孔,相邻两层所述管状柱体中相连接的四个管状柱体之间具有沿轴向延伸的第二轴向孔,第一轴向孔分布在第二轴向孔的四周。

所述第二板体为由多个沿横向依次连接的管状柱体构成,管状柱体为内部中空且沿轴向延伸的结构。

所述管状柱体沿第二板体的板厚方向至少设置一层,且各层的管状柱体为沿横向设置多个。

所述管状柱体的内部为沿轴向延伸的第一轴向孔,相邻两层所述管状柱体中相连接的四个管状柱体之间具有沿轴向延伸的第二轴向孔,第一轴向孔分布在第二轴向孔的四周。

所述第三板体为由多个沿横向依次连接的管状柱体构成,管状柱体为内部中空且沿轴向延伸的结构。

所述管状柱体沿第三板体的板厚方向至少设置一层,且各层的管状柱体为沿横向设置多个。

所述管状柱体的内部为沿轴向延伸的第一轴向孔,相邻两层所述管状柱体中相连接的四个管状柱体之间具有沿轴向延伸的第二轴向孔,第一轴向孔分布在第二轴向孔的四周。

所述垂直板为由多个沿横向依次连接的管状柱体构成且截面呈U形或工字形的结构,管状柱体为内部中空且沿轴向延伸的结构。

所述管状柱体沿桥面板的板厚方向设置多层,且各层的管状柱体为沿横向设置多个。

所述管状柱体的内部为沿轴向延伸的第一轴向孔,相邻两层所述管状柱体中相连接的四个管状柱体之间具有沿轴向延伸的第二轴向孔,第一轴向孔分布在第二轴向孔的四周。

所述的中医小夹板构件还包括与所述主板体连接的内衬板。

所述的中医小夹板构件还包括设置于所述内衬板上的压垫,所述的中医小夹板构件为由所述主板体与所述内衬板和压垫通过3D打印技术一体成型且截面呈L形的构件。

所述内衬板与通过挤塑工艺制作的所述主板体为粘接连接。

本实用新型还提供了一种夹板组件,包括上述中医小夹板构件和连接件,中医小夹板构件设置两个,且两个中医小夹板构件通过连接件连接。

所述连接件为L形结构,其两端分别与一个所述中医小夹板构件连接。

所述连接件包括与一个所述中医小夹板构件连接的第一连接部和与第一连接部转动连接且与另一个所述中医小夹板构件连接的第二连接部。

所述第一连接部具有销轴,所述第二连接部具有让销轴嵌入的滑槽。

所述的夹板组件还包括设置于所述中医小夹板构件的端部的过渡板。

所述过渡板具有透气孔。

本实用新型还提供了一种中医小夹板装置,包括上述中医小夹板构件,中医小夹板构件设置四个。

本实用新型还提供了一种用于肩部外固定治疗骨折的中医小夹板装置,包括上述中医小夹板构件。

本实用新型还提供了一种用于脚踝部外固定治疗骨折的中医小夹板装置,包括上述中医小夹板构件。

本实用新型还提供了一种用于肘部外固定治疗骨折的中医小夹板装置,包括上述中医小夹板构件。

本实用新型还提供了一种用于腕部外固定治疗骨折的中医小夹板装置,包括上述中医小夹板构件。

本实用新型的中医小夹板构件,量化夹板轴向杠杆力和横向回复力,构成与骨折外固定治疗量化关系,形成夹板体以轴向力为主正交各向异性的力学性能,使夹板在纵(轴)向上表现为刚性杠杆力,在横向(垂直向)上表现为柔韧回复力,在纵、横方向均可伴随患肢肌肉的舒缩活动,产生弹性势能均具有数字化的内涵,对骨折患者实施规范性的外固定治疗,提高外固定治疗骨伤病的治疗效果。

附图说明

本说明书包括以下附图,所示内容分别是:

图1是主板体的第一种截面图;

图2是主板体的第二种截面图;

图3是主板体的第三种截面图;

图4是中医小夹板构件的截面示意图;

图5是管状柱体的截面示意图;

图6是主板体的俯视图;

图7是内衬板的结构示意图;

图8是第一种主板体的结构示意图;

图9是第二种主板体的结构示意图;

图10是第三种主板体的结构示意图;

图11是第四种主板体的结构示意图;

图12是第五种主板体的结构示意图;

图13是第一种夹板组件的结构示意图;

图14是第二种夹板组件的结构示意图;

图15是用于肘部外固定治疗骨折的中医小夹板装置的截面L形构件、对称固定的结构示意图;

图16是第二连接件的结构示意图;

图17是第一连接部的结构示意图;

图18是第一连接部的侧视图;

图19是第二连接部的结构示意图;

图20是第二连接部的侧视图;

图21是本实用新型中医小夹板构件的截面图;

图22是本实用新型中医小夹板构件的立体图;

图23是现有技术中的夹板的立体图;

图中标记为:

1、桥面板;2、第一板体;3、第二板体;4、第三板体;5、容置腔;6、内衬板;61、内衬本体;62、嵌入部;63、透气孔;7、第一连接件;8、第二连接件;81、第一连接部;82、第二连接部;83、销轴;84、滑槽;9、管状柱体;10、第一轴向孔;11、第二轴向孔;12、木髓线;13、透气孔;14、过渡板;15、透气孔;16、监视器;17、约束力系统;18、垂直板。

具体实施方式

下面对照附图,通过对实施例的描述,对本实用新型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实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解,并有助于其实施。

本实用新型提供了一种中医小夹板构件,其纵向弹性模量与横向弹性模量之间的比值为21:1~90:1。本实用新型的中医小夹板构件是以现代科学技术,模拟杉树皮夹板和柳木夹板与人体骨骼结构单元的排列形式,以轴向力为主正交各向异性的力学性能,摒弃天然木材的缺陷,制成夹板构件产品,中医小夹板装置为夹板构件的整体组合。

如图23所示,对于现有技术中的柳木夹板和杉树皮夹板,一般均为长条形结构,取其长度方向为与木材的木纹(纤维)方向平行的纵向轴,取其宽度方向为与木材的生长环相切的切向轴,取其厚度方向为与木材的生长环垂直的径向轴。如图22所示,对于本实用新型的中医小夹板构件,取其长度方向为纵向(或轴向),取其宽度方向为弦向或横向,取其厚度方向为径向,为了便于理解,通过建立直角坐标系,夹板横向对应的坐标轴为X轴,对应图23中的切向轴,夹板纵向对应的坐标轴为Y轴,对应图23中的纵向轴,夹板径向对应的坐标轴为Z轴,对应图23中的径向轴。对于本实用新型的中医小夹板构件,横向弹性模量是指在弹性变形范围内,作用于中医小夹板构件上的横向应力与横向应变的比例常数,反映中医小夹板构件在横向受力时产生弹性变形的能力;纵向弹性模量是指在弹性变形范围内,作用于中医小夹板构件上的纵向应力与纵向应变的比例常数,反映中医小夹板构件在纵向受力时抵抗弹性变形的能力。

对于本实用新型的中医小夹板构件,将纵向弹性模量与横向弹性模量之间的比值设置在21:1~90:1范围内,中医小夹板构件可以表现出优越的生物材料特征,夹板的纵向弹性模量与横向弹性模量比值变大,纵向刚性杠杆力不仅可以在横向均匀分布,使夹板在横向上具有柔韧的弹性回复力,而夹板横向弹性回复力可以动态平衡肌肉的收缩力。夹板在横向上同样产生弹性势能,在纵向上才能协调肌肉的弹性回缩力,对骨折端产生轴向挤压力,从而易于与骨折肢体相适配,保持压应力向骨骼聚集,即所谓生物相容性的固定方式。因此,本实用新型的中医小夹板构件是以现代科学技术,模拟杉树皮夹板和柳木夹板与人体骨骼结构单元的排列形式,以轴向力为主正交各向异性的力学性能,实现以上比值,摒弃天然木材的缺陷,制成夹板构件产品,中医小夹板装置为夹板构件的整体组合。作为优选的,中医小夹板构件的纵向弹性模量与横向弹性模量之间的比值可以为21:1、22:1、23:1、24:1、25:1、26:1、27:1、28:1、29:1、30:1、31:1、32:1、33:1、34:1、35:1、36:1、37:1、38:1、39:1、40:1、41:1、42:1、43:1、44:1、45:1、46:1、47:1、48:1、49:1、50:1、51:1、52:1、53:1、54:1、55:1、56:1、57:1、58:1、59:1、60:1、61:1、62:1、63:1、64:1、65:1、66:1、67:1、68:1、69:1、70:1、71:1、72:1、73:1、74:1、75:1、76:1、77:1、78:1、79:1、80:1、81:1、82:1、83:1、84:1、85:1、86:1、87:1、88:1、89:1或90:1。

如图1至图3所示,本实用新型的中医小夹板构件主要包括一个主板体,主板体为由沿横向依次连接且沿轴向延伸的多个夹板杆轴体构成的并以轴向力为主正交各向异性的结构。具有这种结构的主板体的中医小夹板构件,可以很容易的将纵向弹性模量与横向弹性模量之间的比值控制在21:1~90:1的范围内。当然,除此以外,主板体还可以具有其它多种形式。

如图4所示,作为优选的,夹板杆轴体的内部具有沿轴向延伸的第一轴向孔10和第二轴向孔11,第一轴向孔10分布在第二轴向孔11的四周。第一轴向孔10沿主板体的板厚方向设置多层,且各层的第一轴向孔10为沿横向设置多个。各层的第一轴向孔10的数量为相等或不等。多层第一轴向孔10中,位于最外层的多个第一轴向孔10为沿横向均匀分布,位于最内层的多个第一轴向孔10由沿横向间隔设置的多个第一分隔槽分隔成多段。在其余层的第一轴向孔10中,至少有一层的多个第一轴向孔10由沿横向间隔设置的多个第二分隔槽分隔成多段,第二分隔槽的宽度大于第一分隔槽的宽度,且第二分隔槽与第一分隔槽连通。在其余层的第一轴向孔10中,至少有一层的多个第一轴向孔10由沿横向间隔设置的多个第三分隔槽分隔成多段,第二分隔槽位于第一分隔槽与第三分隔槽之间且三者连通。第二轴向孔11位于相邻两层的四个第一轴向孔10之间,第一轴向孔10为圆孔,第二轴向孔11为菱形孔或方形孔。

如图4所示,作为优选的,夹板杆轴体是由多个管状柱体9连接而成,多个夹板杆轴体依次连接形成的主板体则为由多个管状柱体9沿横向连接而成且以轴向力为主正交各向异性的结构,管状柱体9为内部中空且沿轴向延伸的结构。具有这种截面结构的主板体和小夹板构件可以较好的表现出,以轴向力为主正交各向异性的力学性能。

如图4所示,作为优选的,管状柱体9沿主板体的板厚方向设置多层,且各层的管状柱体9为沿横向设置多个,各层的管状柱体9的数量可以为相等或不等。在多层管状柱体9中,位于最外层的多个管状柱体9为依次连接,位于最内层的多个管状柱体9由沿横向间隔设置的多个第一分隔槽分隔成多段,最外层为主板体上距离绑缚的人体肢体的最远的位置,最内层为主板体上距离绑缚的人体肢体最近的位置。在其余层的管状柱体9中,至少有一层的多个管状柱体9由沿横向间隔设置的多个第二分隔槽分隔成多段,第二分隔槽的宽度大于第一分隔槽的宽度,且第二分隔槽与第一分隔槽连通。而且,至少有一层的多个管状柱体9由沿横向间隔设置的多个第三分隔槽分隔成多段,第二分隔槽位于第一分隔槽与第三分隔槽之间且三者连通,形成沿轴向延伸的多个容置腔5。

如图4和图5所示,管状柱体9的内部为沿轴向延伸的第一轴向孔10,在主板体上相邻两层管状柱体9中,当其中一层有两个管状柱体9与另外一层的两个管状柱体9对齐且相分别连接,这四个管状柱体9之间具有一个沿轴向延伸的第二轴向孔11,四个第一轴向孔10大致呈矩形分布在第二轴向孔11的四周。管状柱体9的截面呈八边形结构,第一轴向孔10优选为位于管状柱体9中心处的圆孔,第二轴向孔11由四个管状柱体9的一个侧边包围形成,可以为菱形孔或方形孔。

如图1至图5所示,作为优选的,夹板杆轴体包括桥面板1和与桥面板1的侧面连接且朝向桥面板1一侧伸出的垂直板18,垂直板18与桥面板1沿同一方向延伸设置。在主板体上,相邻两个夹板杆轴体的桥面板1相连接,相邻两个夹板杆轴体的垂直板18之间具有间距,该间距形成间隔设置的多个容置腔5。主板体的垂直板18构成夹板构件的轴向刚性,桥面板1则以其联结构成垂直向柔韧性,垂直板18与桥面板1以不同的弹性模量,使夹板构件表现出以轴向力为主正交各向异性的力学性能。通过改变垂直板18的结构形式,以垂直板18走向形成夹板构件的杠杆力,可以为单方向性和多方向性,以等截面和变截面形成垂直板18与桥面板1的形态变化。在同一片夹板构件上可以具有单轴向力为主正交各向异性的力学性能,或具有多轴向力为主正交各向异性的力学性能。这两种基本架构的夹板,通过图4所示的最小力学单元横向堆叠量调节,1、进行三D打印制作;2、以其力学参数,简化设计成直条型夹板体,以挤塑工艺制作。

如图4所示,作为优选的,桥面板1为由多个沿横向依次连接的管状柱体9构成,管状柱体9为内部中空且沿轴向延伸的结构。管状柱体9沿桥面板1的板厚方向设置多层,且各层的管状柱体9为沿横向设置多个,桥面板1上各层的管状柱体9的数量相等。管状柱体9的内部为沿轴向延伸的第一轴向孔10,相邻两层管状柱体9中相连接的四个管状柱体9之间具有沿轴向延伸的第二轴向孔11,第一轴向孔10分布在第二轴向孔11的四周。

如图1至图3所示,主板体上的垂直板18沿主板体的横向(宽度方向)并排设置多个。作为优选的,垂直板18包括依次连接的第一板体2、第二板体3和第三板体4,第一板体2与第三板体4为相对设置,第二板体3位于第一板体2和第三板体4之间,桥面板1与第一板体2固定连接。

垂直板18的横截面结构可以有多种形式,如U形、工字形或其它形状。主板体上的垂直板18可以采用结构全部相同的,也可以采用结构不同的垂直板18。当第一板体2和第三板体4朝向第二板体3的同一侧伸出,形成的垂直板18为U形结构;当第二板体3的两端分别在第一板体2和第三板体4的宽度方向的中心位置处与第一板体2和第三板体4垂直连接,形成的垂直板18为工字形结构。如图1所示,对于这种结构的主板体,其宽度方向两端设置的垂直板18为U形结构,处于两端位置的这两个垂直板18的开口为相对设置,处于两端之间位置的多个垂直板18为工字形结构。如图2所示,对于这种结构的主板体,U形结构的垂直板18两两一组,沿主板体的横向设置多组,且处于同一组的两个垂直板18的开口为相对设置。如图3所示,对于这种结构的主板体,其宽度方向两端设置的垂直板18为U形结构,处于两端位置的这两个垂直板18的开口为相对设置,处于两端之间位置的多个垂直板18为工字形结构,且该多个垂直板18的厚度大小不同,为变截面的。

如图4所示,作为优选的,第一板体2为由多个沿横向依次连接的管状柱体9构成,管状柱体9为内部中空且沿轴向延伸的结构。管状柱体9沿第一板体2的板厚方向至少设置一层,且各层的管状柱体9为沿横向设置多个。管状柱体9的内部为沿轴向延伸的第一轴向孔10,当管状柱体9设置多层时,相邻两层管状柱体9中相连接的四个管状柱体9之间具有沿轴向延伸的第二轴向孔11,第一轴向孔10分布在第二轴向孔11的四周。

如图4所示,作为优选的,第二板体3为由多个沿横向依次连接的管状柱体9构成,管状柱体9为内部中空且沿轴向延伸的结构。管状柱体9沿第二板体3的板厚方向至少设置一层,且各层的管状柱体9为沿横向设置多个。管状柱体9的内部为沿轴向延伸的第一轴向孔10,当管状柱体9设置多层时,相邻两层管状柱体9中相连接的四个管状柱体9之间具有沿轴向延伸的第二轴向孔11,第一轴向孔10分布在第二轴向孔11的四周。

如图4所示,作为优选的,第三板体4的结构与第一板体2的结构相同,第三板体4为由多个沿横向依次连接的管状柱体9构成,管状柱体9为内部中空且沿轴向延伸的结构。管状柱体9沿第三板体4的板厚方向至少设置一层,且各层的管状柱体9为沿横向设置多个。管状柱体9的内部为沿轴向延伸的第一轴向孔10,当管状柱体9设置多层时,相邻两层管状柱体9中相连接的四个管状柱体9之间具有沿轴向延伸的第二轴向孔11,第一轴向孔10分布在第二轴向孔11的四周。

如图4所示,作为优选的,本实用新型的中医小夹板构件还包括与主板体的细部结构固定连接且层叠在主板体上的内衬板6,为直接通过3D打印的方式制作的结构。

主板体与内衬板6和位于内衬板6内侧面的压垫可以为通过3D打印技术一体成型,可以形成横截面呈L形的中医小夹板构件。在制作时,针对不同患者骨折的个体差异、生物形态和固定所需体位,以计算机虚拟技术和空间定位技术建模,使管状柱体9轴向排列与所固定骨骼的骨小梁排列呈对应性。与此同时采用不同刚度的材料,通过多喷头熔融堆叠制成一体结构的中医小夹板构件,形成多轴向力或单轴向力正交各向异性的力学性能。采用3D打印技术制成的中医小夹板构件,可以是如图8所示的直条形夹板构件,也可以是如图9至图12所示的四种不规则形夹板构件。

主板体还可以采用挤塑工艺制造,采用聚塑酯合金,依据一定身高人群的肢体形态特征,生产相对规范的直条形夹板构件,具有单轴向力正交各向异性的力学性能。挤塑成型后,裁剪成所要的长度,在两端插入弹性过渡板,结合部表面喷涂树脂加强连接。然后将由聚酯纺织材料包裹聚氨酯海绵制成的内衬板6与主板体粘接连接,制成夹板构件,用于干骨骨折的相对规范化的外固定治疗。以用于桡、尺骨远端骨折的背侧夹板为例,用改性ABS材料通过挤塑工艺制作,其规范的规格为:夹板厚4mm、长200mm、宽45mm,经某工业大学的试验室测试结果,夹板的纵向弹性模量为6.70GPa,横向弹性模量为0.17GPa,冲击强度6KJ/㎡。

如图4所示,内衬板6包括内衬本体61和设置于内衬本体61的侧面上且朝向内衬本体61外侧凸出的嵌入部62,内衬板6通过嵌入部62嵌入主板体的容置腔5中,实现与主板体的固定连接。嵌入部62在内衬本体61上沿宽度方向设置多个,各个嵌入部62穿过主板体上的相邻两个第三板体4之间的第三分隔槽后嵌入容置腔5中。如图7所示,内衬板6上密布有多个透气孔63,透气孔63为沿内衬板6厚度方向贯穿设置的通孔。

如图6所示,主板体上设置有多个透气孔13,该透气孔13为在桥面板1上沿厚度方向贯穿设置的圆孔。透气孔13沿轴向和横向分别间隔设置多个,处于同一轴向上的透气孔13的轴线处于同一平面内,该平面处于相邻两个夹板杆轴体的两个桥面板1的连接处。透气孔13通过容置腔5与内衬板6上的透气孔63相通,提高夹板构件的透气性。透气孔13还可以作为安装约束力系统的插座孔和血流、压力监视器的导线通过的通道。

如图13和图14所示,本实用新型还提供了一种夹板组件,包括上述结构的中医小夹板构件和连接件,中医小夹板构件设置两个,且两个中医小夹板构件通过连接件连接成一体,形成夹板组件。两个夹板组件相配合,形成中医小夹板装置。

连接件的结构具有多种形式,作为优选的,如图13和图14所示,夹板组件的两个中医小夹板构件通过第一连接件7连接成一体,第一连接件7为L形结构,第一连接件7的两端分别与一个中医小夹板构件连接,形成的夹板组件的横截面也大致呈L形,使夹板组件具有较好的稳定性,在骨折外固定治疗过程中,以“空间稳定效应”和“流体不可压缩效应”,实现“动静结合”的功效。

如图14所示,作为优选的,该夹板组件是由两个直条型的中医小夹板构件通过第一连接件7连接而成,该夹板组件还包括设置于中医小夹板构件的两端部的过渡板14,过渡板14并具有透气孔15。直条型的中医小夹板构件主要用于干骨骨折,如桡、尺骨远端骨折,在相邻的两片夹板一侧插入第一连接件7,在外固定操作时,以两组夹板组件,快速佩戴于患肢。

如图15所示,该夹板组件的两个中医小夹板构件通过第二连接件8连接成一体,如图16所示,第二连接件8包括与其中一个中医小夹板构件连接的第一连接部81和与第一连接部81转动连接且与另一个中医小夹板构件连接的第二连接部82。如图17至图20所示,第一连接部81具有销轴83,销轴83的轴线与中医小夹板构件的轴向相平行,第二连接部82的内部具有让销轴83嵌入的滑槽84,滑槽84具有一定的长度,且滑槽84的长度大于销轴83的直径,使得第一连接部81相对于第二连接部82既能转动,也能移动。这种结构的夹板组件的使夹板构件能在两个相互垂直的板面间,横向弧形弹性移动调节,不影响夹板的弹性固定功能。

如图15所示,本实用新型还提供了一种中医小夹板装置,包括上述中医小夹板构件,中医小夹板构件设置四个。此中医小夹板构件的具体结构可参照图1至图12,在此不再赘述。由于本实用新型的中医小夹板装置包括上述实施例中的中医小夹板构件,所以其具有上述中医小夹板构件的所有优点。

本实用新型还提供了一种用于肩部外固定治疗骨折的中医小夹板装置,包括上述中医小夹板构件。此中医小夹板构件的具体结构可参照图1至图12,在此不再赘述。由于本实用新型的用于肩部外固定治疗骨折的中医小夹板装置包括上述实施例中的中医小夹板构件,所以其具有上述中医小夹板构件的所有优点。

本实用新型还提供了一种用于脚踝部外固定治疗骨折的中医小夹板装置,包括上述中医小夹板构件。此中医小夹板构件的具体结构可参照图1至图12,在此不再赘述。由于本实用新型的用于脚踝部外固定治疗骨折的中医小夹板装置包括上述实施例中的中医小夹板构件,所以其具有上述中医小夹板构件的所有优点。

本实用新型还提供了一种用于肘部外固定治疗骨折的中医小夹板装置,包括上述中医小夹板构件。此中医小夹板构件的具体结构可参照图1至图12,在此不再赘述。由于本实用新型的用于肘部外固定治疗骨折的中医小夹板装置包括上述实施例中的中医小夹板构件,所以其具有上述中医小夹板构件的所有优点。

本实用新型还提供了一种用于腕部外固定治疗骨折的中医小夹板装置,包括上述中医小夹板构件。此中医小夹板构件的具体结构可参照图1至图12,在此不再赘述。由于本实用新型的用于腕部外固定治疗骨折的中医小夹板装置包括上述实施例中的中医小夹板构件,所以其具有上述中医小夹板构件的所有优点。

下面以对肱骨髁上骨折和桡、尺骨远端骨折外固定治疗为例,对本实用新型做进一步说明。

1、肱骨髁上尺偏伸直型骨折的外固定治疗;

以儿童肱骨髁上伸直尺偏型骨折为例,以往一直是适合中医小夹板外固定治疗,但由于柳木夹板、杉树皮夹板,均不能顺应肘关节生物形态的变化,外固定不稳定,尤其不能满足外固定治疗的力学要求,易遗留肘关节内翻畸形。现已基本上改为克氏针固定或手术治疗。而采用本实用新型的中医小夹板构件和中医小夹板装置,用截面L形夹板外固定治疗,可取得良好的治疗效果。以本方案设立临床路径,在明确诊断,确认没有神经、血管损伤等手术指证后,将患者X线影像、患肢扫描图像,导入工作室计算机处理系统,快速进入网络操作程序。在利用给以患者消肿镇痛处理过程中,工作室三维虚拟成型技术系统,建立骨折患肢三维模型,虚拟骨折整复。在数据库组中采集,与患者个体特征基本相同的肱骨干力学性质、弹性模量参数,计算抵抗骨折移位倾向力所需的比值,链接夹板力学本质与定量关系技术模版,建立夹板的力学性能,同时链接压垫空间定位技术模版。在患肢骨折整复后的虚拟模型表面,构建截面L形夹板数字模型,计算编辑夹板体最小力学单元的堆叠量,压垫位置、弹性模量,实现夹板构件的力学性能和形状。进入虚拟成型夹板外固定和优化程序,云计算分析最佳生理应力值与外固定装置的关联性,预期外固定过程中可能发生的情况,修正优化。将优化后图形数据导入计算机三D打印系统,进行三D打印,即可完成L型夹板的制作。并可将此骨折的虚拟正骨复位手法,传回诊疗室。在骨折进行整复时,提供参考。由于伸直尺偏型肱骨髁上骨折的移位特征,在复位后,患肢肘关节应呈屈曲位相外固定,截面L型夹板的轴向杠杆力走向,沿肱骨干的冠状位和矢状位垂直相向下,转为水平相,但始终保持,以轴向力为主正交各向异性的特征。内衬中有四组向内凸起的弹性压垫体,分别为;骨折近端肱骨干前侧的平垫,外侧的塔形垫,骨折远端肱骨内髁处和后侧的梯形垫,可以通过虚拟检测、优化对患肢骨折外固定治疗的适配性。夹板打印成型后,组装测力控制器固定环和血流、压力监测显示器,检测后,将L型夹板装置由患肢内后侧向前放置,插入测力控制器插扣,联结环形固定束带,调节数标至700克拉力范围,即可完成外固定操作。通过血流、压力监测显示器观察血运和压力状态,依据骨折虚拟复位标准进行X线影像复查对比,满意后部分患者可通过互联网采取远程观察护理。对于肱骨髁上粉碎性骨折,不适应手术治疗的老年患者,采用本技术系统配合尺骨鹰嘴骨牵引治疗效果更佳,因L型夹板为多孔状,空腹结构,不影响骨牵引。因依据患肢虚拟三维复原模型拟制夹板,在夹板成型佩戴固定后,质轻透气,服帖舒适,患者可以无障碍的通过握拳锻炼等,进行肌肉舒缩活动。伴随肌肉舒缩活动L型对称夹板在纵向上可产生弹性回位力,在横向上产生弹性波动力,对骨折残留畸形产生较好的纠正作用,使骨折愈合和功能恢复齐头并进。

2、桡、尺骨远端桡偏伸直型骨折的外固定治疗;

依据患者骨折肢体特征,如选择精准外固定治疗方式,则以直条形基本架构,采用上述截面L型夹板装置模式。如选择规范治疗方式,以所需的型号,取四片直条形挤塑夹板,在背侧夹板与桡侧夹板相邻的一侧插入截面L形结构装置,在掌侧夹板与尺侧夹板相邻间同样插入截面L型连接结构装置,并组装约束力系统装置,压垫,外固定环连接处位于背尺侧夹板间。骨折整复后,患肢保持中立位,维持牵引,由背、桡侧向掌、尺侧放置夹板装置,连接外固定环,调整夹板、压垫位置,收紧外固定环,当出现满意的张力值后,自锁束带,结束操作,鼓励患者在患肢进行握拳等肌肉舒缩活动。

本实用新型的中医小夹板构件、夹板组件及中医小夹板装置,源于实用新型人对中医小夹板力学本质与定量关系的研究,通过大量的临床实践,二十年的研究探索,包括如今的大数据分析处理,认识到,中医用于外固定治疗骨折的柳木夹板、杉树皮夹板的力学性能与人体骨骼的生物力学性能,存在着共性和生物相容性。两种夹板取自天然木材,木材最小单元管状细胞与人体骨骼的最小单元骨小粱,骨折坚强愈合的内外骨痂均以基本功能结构,平行排列于轴线方向,这种排列方式是主应力方向,形成有利的受力状态,以轴向力承受剪力,抵抗弯矩,以合理的截面成为一个优良的承力结构,即:共同具有天然正交各向异性性质。经大数据分析,中医小夹板之所以成就生物学的外固定治疗理念,包括中国接骨学理论,可以说,源自柳木夹板、杉树皮夹板与人体骨骼力学功能、性质的共性,包括肌肉的各向异性。因此,中医小夹板的力学本质应为:“以轴向力为主正交各向异性”。所谓各向异性的概念是:材料在相互垂直方向上不同的性能数值。其定量关系,通过对这三种材料结构、形态、功能、特征的解剖,建模研究,依据“动静结合,筋骨并重”原则,中医小夹板的定量关系包括,材料纵、横方向机械性能的比值。如人体骨骼周向与径向是纵向弹性模量的一半。依据临床使用大数据分析,所谓“轴向持骨,横向固定”的技术内涵,与“非功能替代”理念的有着关联。外固定材料的刚度、弹性模量与人体骨骼的刚度、弹性模量存在着相适应的比值。在外固定过程中,外固定材料的应力—应变关系与骨折重建的应力—应变关系,包括非功能替代的关系,夹板在骨折固定中的力学作用是根据骨折局部稳定的力学需求。因此,中医小夹板的力学定量关系,从有效角度简化为:“与人体所固定部位骨骼刚度、弹性模量的比值,夹板材料纵、横(相互垂直)方向弹性模量的比值和容许应力系数”。参考有限元法的正交各向异性复合材料结构、参数识别,建立中医小夹板的本构方程,确定其应力–应变关系,纵、横方向的弹性模量比值应在21:1~90:1区间。并解释所谓小夹板外固定治疗,为什么是生物学的治疗方式。临床调查发现,用柳木夹板外固定治疗骨折,其顺纹(管状细胞排列)方向与骨折部位干骨(骨小梁排列)同方向时,固定治疗效果最佳。杉树皮夹板的纵向刚度与横向刚度比差越大,横向负弯矩变化越好,治疗效果也越好。是有经验医生的首选,为普遍现象。取数片形状相同的柳木夹板,以压力传感器测试其压强的分布,顺纹较好明显均匀于顺纹较差的夹板。杉树皮夹板的压强分布,较为均匀,但横向强度差,易纵向劈裂,这些问题至今未见相关报道和重视。通过计算机虚拟技术建模研究,木纹方向正是管状细胞的轴向排列方向,而人体骨骼干骨轴向是骨小梁的轴向排列方向,为两者生物性功能结构的共性。在虚拟外固定测试中,观察到:夹板产生的压应力具有方向性,各向异性性能较好的夹板,在外固定时,如管状柱体排列方向与骨小梁排列方向相同,并形成弧形扇面,夹板产生的压应力向骨干聚集,骨干透过肌肉纤维产生的反力与其对应,人体肌肉同为各向异性,肌腱纤维几乎完全平行排列,夹板与骨干间的肌肉纤维排列也同方向时,肌肉舒缩活动则为顺应性。夹板压应力成对应性强弱交替变化,在横向上依附肌肉舒张弹性回复,不影响肌肉舒缩起伏和横向分力,才能协调肌肉收缩力由轴向对骨折端产生轴向挤压,所谓“动静结合,筋骨并重”,其“动”更重要的是表现在夹板横向上的回复力,才能“筋骨并重”。在放置压垫区,相对压应力产生的效应力为靶向性。对骨折端的固定的压应力应为:来自轴向的挤压力和来自横向的抵抗力。以上所述可谓生物学的外固定治疗特征,前提是,用于制作夹板的材料为均质材料,具备以轴向力为主正交各向异性的力学特征。用各向同性材料夹板测试,则不出现以上的情况。可以进一步解释“动静结合,筋骨并重”,“轴向持骨,横向固定”的机理,是生物学的外固定方式的描述。由此,中医小夹板的标准应该是:中医小夹板的力学本质与定量关系和相关定性描述。理想的中医小夹板是:柳木夹板与杉树皮夹板的力学功能复合体,摒弃了天然木材的缺陷,其力学性能纵向上为柳木夹板的刚性,横向则为杉树皮夹板增强的柔韧性。外固定时夹板轴向杠杆力与骨折骨骼的杠杆轴向相同,通过压垫的效应力,以横围动态聚集于骨折端,以力抗力,以动制动,抵抗骨折端的再移位倾向力。而夹板横向的回复力,动态平衡肌肉的收缩力,夹板在横向上同样产生弹性势能,即所谓弹性回复力。在纵向上才能协调肌肉的收缩力,对骨折端产生轴向挤压力。因此本实用新型以上述两种基本架构为中医小夹板的标准结构,接近最优化设计,利用计算机虚拟建模技术,通过材料、结构、功能集合,用现代技术生产出具有与骨重建相适应功能的中医小夹板构件。

分析中医小夹板的现状以及发展的思考,中医小夹板现代化,首要的问题,必须阐明其力学本质与定量关系,建立标准,以此为基础,才能与现代科学技术相结轨。但在现阶段要制造出符合中医小夹板的力学本质与定量关系的夹板,单纯依靠材料存在着困难。并且中医小夹板的标准,不是某种具体的材料,应采用材料与结构结合的方式。受人体部分骨骼横截面与工字粱的力学功能,其合理性有相似之处的启发,用计算机对大量工程力学结构和仿生学结构进行筛选,构思出截面桥拱面板、工字粱、槽钢体集合的基本架构,如图1至图3所示结构。以中医小夹板的力学本质与定量关系为数据模板,用计算机虚拟建模成型,采集部分骨折患者的一般资料、X线影像、患肢扫描图像,建立的三维模型,虚拟外固定测试,依据中医小夹板的相关治疗原则为技术指标,给以优化,链接三D打印技术打印,堆叠制作夹板原型。在尊求符合临床研究标准的骨折患者同意后,实施临床测试,与沿用杉树皮夹板和柳木夹板传统外固定治疗,对照组患者的疗效对比统计。并用传感器、相关计算机软件、数据采集器等技术设备,采集分析各项数值,进行统计对比,取得明显优越的效果。证明本夹板构件、装置,在外固定治疗时,对骨折修复重建,存在着相适应性的生物力学关联,以功能适应性原理控制骨的修复,外固定治疗不干扰骨应承受的力学状态。骨折修复的过程中,以其稳定性发挥“动静结合”的功效,符合骨折愈合的客观规律。本实用新型,无论是三D打印制作的夹板,还是以挤塑工艺批量生产的直条型夹板,投入临床运用,其精准和相对规范的外固定治疗模式,与骨折愈合客观规律具有顺应性,取得满意的治疗效果,可大规模推广使用。现有技术中的中医小夹板,由于没有认识到本实用新型的理念,其效果与石膏外固定治疗相同。将本实用新型方案与3D打印技术相结合,运用于外固定领域,以其合理性、适配性、舒适性实现精准外固定治疗。对本实用新型的理论制成夹板构件、装置,通过测试、临床验证,反过来证明本理论的合理性和科学性。

本实用新型的中医小夹板构件、夹板组件及中医小夹板装置还具有如下优点:

1、本实用新型运用了中医小夹板的力学本质与定量关系,及其纵、横方向弹性模量比值,牵涉外固定治疗骨折的效果,与中医整体治疗观念和骨的功能适应性理论具有关联性。并可以充分证明中医小夹板外固定治疗骨折符合骨折愈合的客观规律。以其构建的数字模型为中医外固定技术的智能化奠定了基础,在外固定器械领域具有重要的意义和广阔的市场前景。

2、本实用新型以工程生物力学结构,依据中医小夹板的力学本质与定量关系,相关理论原则,以及所有定性描述的特征。用现代科学技术、材料研制以轴向力为主正交各向异性夹板构件,摒弃了天然材料的缺陷。其截面桥拱面板、工字粱、槽钢体集合结构,为夹板构件的基本架构,构成的轴向刚度与同等形状的柳木板相同,具有良好的纵向刚性杠杆力。由桥拱面板模拟杉树皮夹板的弧形,以杆轴联结间隙区构成的横向(弦向)刚度,使横向柔韧性明显超越柳木夹板,强度则远优于杉树皮夹板。以比值参数控制生产的夹板体,性能稳定,其优越的中医小夹板在交各向异性的力学特征,使柳木夹板和杉树皮夹板无法相媲美。

3、在基本架构中,桥拱面板与垂直排列的工字粱组合,协同中心层腹板,增强夹板体抗剪切力和抗弯矩力,制成的夹板体与相同厚度的柳木夹板相比,纵向刚度不逊于柳木夹板,而空腹结构其质量远小于柳木夹板。夹板体两端的槽状体槽口对称排列组合,在压应力作用下,槽形梁则产生对称负弯矩弹性应变,增强夹板体的弹性势能。位于杆轴间的桥拱面板构成夹板体横向的有效弹性模量,在同等强度下,其厚度可以调节夹板体横向的柔韧性,使夹板体具有优越的各向异性力学性能。

4、在制作时可以以夹板体基本架构建立数字化模型,通过大数据精确客观建立的健康人群肢体骨骼弹性模量、性质标准数据库。采集与骨折相同部位骨骼的弹性模量,以其比值,建立夹板纵向杆轴的弹性模量值,计算控制夹板轴(纵)向杠杆力和对应骨折杠杆的固定力,并以此参数拟定夹板垂直向弹性模量的比值,编辑夹板构件具体的正交各向异性的力学性能参数,通过管状细胞的轴向排列横向堆叠量数据。依据基本架构实现夹板构件,以轴向力正交各向异性的力学本质。以空间定位、虚拟三维成型技术,不仅可以采用单一均质材料,生产单轴向力的直条形夹板体,也可以运用3D打印工艺生产多轴向的不规则夹板体。尤其重要的是数字模型可以实现夹板体力学性能的可控性。

5、对制成的夹板构件装置,进行力学性能检测,虚拟动态外固定和临床实体外固定测试,各项技术指标符合设计要求。尤其在虚拟技术测试中,夹板装置与骨折肢体组成的几何不变体系在空间形式上可保持稳定性,得到外固定预期效果,在外固定过程中充分体现中医小夹板“动静结合,筋骨并重”,“轴向持骨,横向固定”的技术内涵,以动态平衡的载荷环境,使骨折愈合和功能恢复同步进行。充分证明本实用新型理论的合理性、科学性。

6、采用截面L型结构对称固定连接方式,将四片式夹板布局,变为两片式布局。或采用整体截面L型夹板构件,两片式对称挤压外固定,增强了外固定的稳定性,提高操作的简洁性。如在截面L型夹板的成角区采用动态可调式联结,依托第一层的弹性材料,使夹板体可以产生在两个垂直平面上的弹性伸缩移动调节,采用空间定位技术使夹板、内衬、压垫一体化,在不同方向的轴(纵) 向上,夹板的刚性杠杆可产生弹性回位力,在伴随其形成的横向(垂直)上,适应肢体生理弧形变化,产生柔韧的弹性回复力,使杠杆力以不同的方向均匀分布。构建了现代化中医小夹板“动静结合,筋骨并重”的外固定技术体系。不仅适合三D打印制作,也更好的运用了“流体不可压缩效应”和“空间稳定效应”的机理。

7、上述夹板的两种截面结构,连接方式,可以实现中医小夹板体系的所有特征。尤其截面L型夹板装置,具有极其简洁的造型和外固定、护理模式,包含有大量的数据信息和现代技术。符合WoIff定律(骨转化定律),以相适应的载荷环境接近骨重建的目标,实现中医小夹板外固定技术的现代化改造。装置中可以采用测力控制器固定环和血流、压力监测显示器,提升了外固定治疗的安全性。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然,本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型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,将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本实用新型的保护范围之内。

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