一种肘关节外固定器的制作方法

本发明属于外科医疗器械领域，具体涉及一种治疗肘关节创伤的外固定器。

背景技术：

随着高空作业及交通事故的增多，创伤后致肘关节功能障碍的发生率呈上升趋势，且致残率相当高，严重影响患者的工作、生活、社交等身心健康。肘关节是最容易错位的关节在儿童和第二大容易错位的关节在成年人，通常会导致很严重的伤害对于骨和韧带。59％的这些错位是复杂的，他们都有一个共同的特征，其特征通常会导致功能失效，慢性僵硬，不稳定，创伤后的骨关节炎。关节挛缩是由肘关节创伤或关节炎引起的常见的并发症。事实上即使很小的挛缩都可能减小上肢的功能。由于患者术后切口疼痛难以进行充分的功能锻炼,往往会导致松解术后的肘关节再次发生僵硬。基于传统手术基础上,外固定支架的应用较好的解决了术后功能锻炼的问题,逐渐成为肘关节僵硬治疗的新选择。极重度肘关节僵硬是目前临床较为常见的病症之一，而导致极重度肘关节僵硬的成因较多，创伤是形成极重度肘关节僵硬的主要原因，在创伤成因中交通事故又占据了重要位置，同时随着国内交通工具保有量的激增，交通事故导致的极重度肘关节僵硬发病率呈现显著上升态势，肘关节复杂骨折脱位后容易发生软组织挛缩和关节僵硬，严重影响人体正常功能。术后不稳多加用石膏固定，但势必会增加关节僵硬的发生率，此时铰链式外固定架为关节活动创造了条件。其主要优点有：①微创并操作快捷，能有效撑开关节的狭窄间隙；②能够控制肘关节按同心圆旋转轴运动，允许肘关节行早期屈伸功能锻炼，减少粘连和挛缩；③为韧带修复提供无张力环境，骨折韧带愈合同关节训练可同期进行；④保证关节面的良好对合，中和了早期功能锻炼致肱尺、肱桡关节之间轴向压应力及剪切力，维持其稳定性。铰链式外固定架在桡骨头骨折伴肘关节不稳定治疗中的应用，作为一种术后稳定的辅助方法，能提高肘关节术后即刻稳定性，从而保证肘关节早期安全的功能锻炼。

然而，目前市场上的肘关节固定器都拥有一个共同的外科手术步骤就是放置一个临时K氏针在肘关节的旋转中心，但是放置临时K氏针会阻碍韧带的重建，增加了伤口缝合的困难，会延长手术时间，增加病人的疼痛感。所以，设计一种不需插入克氏针就能够恢复肘关节功能的肘关节固定器是非常有意义的。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种在肘关节运动的全部范围内，肱尺关节保持同心牵引，无需插入K氏针，并且在肘关节固定后期具有牵张拉伸功能的肘关节固定器，能够有效的解决肘关节僵硬的问题，保证肘关节骨面不会受到K氏针对韧带的阻碍且易于调整，结构简单、使用方便。该固定器主要由四自由度的近端针夹，四自由度的远端针夹，两自由度的铰链关节，以及微调装置组成。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型无需插针的肘关节固定器，其特征在于：包括近端针夹(1)、近端伸缩杆(13)、肘关节铰链(14)、微调装置(16)、刻度盘(17)、远端伸缩杆(23)以及远端针夹(35)组成。

进一步地，所述近端针夹(1)主要由近端针夹上端盖(3)、近端针夹中间转动体(5)、近端针夹下端盖(6)、近端杆连接体(7)和近端针(4)组成。所述近端针夹上端盖(3)和近端针夹中间转动体(5)上分别有近端上端盖针槽(4-1)和近端中间转动体针槽(5-1)，所述近端针(4)插入近端上端盖针槽(4-1)和近端中间转动体针槽(5-1)中，近端针(4)可以在针槽内滑动构成一个移动副，近端针夹上端盖(3)通过近端压紧螺钉(2)将近端针夹中间转动体(5)、近端针(4)以及近端针夹下端盖(6)连接在一起；近端针夹中间转动体(5)下方开有近端圆形滑道(5-2)，近端针夹下端盖(3)上开有近端圆形滑槽(6-1)，近端针夹中间转动体(5)通过近端圆形滑道(5-2)和近端针夹下端盖(6)连接一起并形成一个转动副，近端针夹下端盖(6)下有近端圆柱槽(6-2)，近端杆连接体(7)上方有近端杆连接套环(7-1)，近端杆连接套环(7-1)套入近端圆柱槽(6-2)中，从而近端杆连接体(7)与近端针夹下端盖(6)形成一个转动副，近端杆连接端盖(8)压紧在近端杆连接套环(7-1)上并用近端杆连接螺钉(9)拧紧，实现近端针夹下端盖(6)和近端杆连接体(7)的固定。

进一步地，所述近端伸缩杆(13)主要包括近端丝杠(10)、近端丝杠螺母槽(10-1)、近端丝杠轴承(11)。所述近端连接体(7)的下方有近端伸缩杆槽(7-2)，近端伸缩杆(13)插入近端伸缩杆槽(7-2)中，进而近端连接体(7)通过近端连接体螺钉(12-2)和近端连接体螺母(12-1)与近端伸缩杆(13)锁紧从而实现近端针夹(1)与近端伸缩杆(13)的固定；所述近端伸缩杆(13)上开有近端轴承槽(13-2)和近端丝杠螺纹槽(13-1)，近端丝杠轴承(11)安装在近端轴承槽(13-2)中，近端丝杠(10)通过近端丝杠轴承(11)与近端伸缩杆(13)连接在一起，近端丝杠(10)开有近端丝杠螺纹(10-2)，近端丝杠(10)通过近端丝杠螺纹(10-2)与近端丝杠螺纹槽(13-1)形成螺纹连接，通过旋转近端丝杠(10)上的近端丝杠螺母槽(10-1)可以实现近端连接体(7)在近端伸缩杆(13)上的往返运动，构成一个移动运动副。

进一步地，所述近端伸缩杆(13)的下方是近端圆柱体(13-3)，铰链连接体(14-1)上有圆柱孔(14-2)，近端圆柱体(13-3)插入圆柱孔(14-2)中可以使近端伸缩杆(13)与铰链连接体(14-1)形成转动副，近端伸缩杆(13)通过近端伸缩杆紧固螺钉(15)与铰链连接体(14-1)固定在一起。

进一步地，所述肘关节铰链(14)包括右侧铰链螺钉孔(14-8)、左侧铰链螺钉孔(14-9)和套筒中心孔(14-7)，所述微调装置(16)的左侧有微调装置螺钉孔(16-12)，微调装置(16)的中心有微调装置中心孔(16-13)以及微调装置限位孔(16-14)，左侧紧固螺钉(19)通过左侧铰链螺钉孔(14-9)和微调装置螺钉孔(16-12)将肘关节铰链(14)和微调装置(16)连接，通过旋转蜗杆(16-2)使微调装置(16)与肘关节铰链(14)发生相对转动，实现微调；所述刻度盘(17)右侧开有刻度盘螺纹孔(17-3)，中心开有刻度盘中心孔(17-1)以及刻度盘限位轴孔(17-4)，右侧紧固螺钉(18)通过刻度盘螺纹孔(17-3)和右侧铰链螺钉孔(14-8)将刻度盘(17)和肘关节铰链(14)连接；中心棒(20)通过刻度盘中心孔(17-1)和微调装置中心孔(16-13)插入套筒中心孔(14-7)中，实现肘关节铰链(14)、微调装置(16)以及刻度盘(17)的对中，中心棒螺帽(20-1)将中心棒(20)压紧在套筒中心孔(14-7)中；限位销(17-2)插入刻度盘限位轴孔(17-4)和微调装置限位孔(16-14)中，由于刻度盘(17)与肘关节铰链(14)连接在一起，限位销(17-2)将微调装置(16)和肘关节铰链(14)进行限位使其不能发生相对转动。

进一步地，所述肘关节铰链(14)主要由铰链连接体(14-1)、中间连接转环(14-3)和套筒(14-4)组成，铰链连接体(14-1)上开有铰链连接体销钉孔(14-6)，中间连接转环(14-3)插入铰链连接体(14-1)中，套筒(14-4)将中间连接转环(14-3)压紧在铰链连接体(14-1)上，套筒(14-4)上开有套筒销钉孔(14-4-1)和套筒中心孔(14-4-2)，销钉(14-5)通过套筒销钉孔(14-4-1)和铰链连接体销钉孔(14-6)将铰链连接体(14-1)、中间连接转环(14-3)和套筒(14-4)连接在一起，套筒中心孔(14-4-2)是为了不遮挡射线的照射更好的对中肘关节轴线，中间连接转环(14-3)通过套筒(14-4)与铰链连接体(14-1)形成转动副连接；所述微调装置(16)主要由蜗轮箱体(16-1)、蜗轮(16-3)、蜗杆(16-2)、转轴(16-4)以及箱体端盖(16-7)组成；所述蜗轮箱体(16-1)上开有蜗杆孔(16-8)，蜗杆(16-2)安装在蜗杆孔(16-8)中，并与蜗轮(16-3)构成自锁装置，转轴(16-4)的下方有牙齿(16-5)，蜗轮箱体(16-1)的底部有牙齿槽(16-9)，转轴(16-4)通过牙齿(16-5)嵌入牙齿槽(16-9)中与蜗轮箱体(16-1)连接，蜗轮箱体(16-1)通过转轴(16-4)和平键(16-6)与蜗轮(16-3)连接，转轴(16-4)通过蜗轮箱体轴承(16-7)与蜗轮箱体盖(16-10)连接，蜗轮箱体盖(16-10)通过蜗轮箱体螺钉(16-11)压紧在蜗轮箱体(16-1)上；蜗轮箱体盖(16-10)外安装有刻度盘(17)，右侧紧固螺钉(18)通过刻度盘螺纹孔(17-3)与铰链连接体(14-1)连接，左侧紧固螺钉(19)将蜗轮箱体(16-1)和中间连接转环(14-3)固定；套筒(14-4)中心有套筒中心孔(14-7)，刻度盘(17)上有刻度盘中心孔(17-1)，除此之外蜗轮箱体(16-1)、蜗轮(16-3)、转轴(16-4)以及蜗轮箱体盖(16-10)上都有中心孔，中心棒(20)通过刻度盘中心孔(17-1)插入套筒中心孔(14-7)中，中心棒螺帽(20-1)通过中心棒(20)末端的中心棒螺纹(20-2)将外蜗轮箱体(16-1)、蜗轮(16-3)、转轴(16-4)以及蜗轮箱体盖(16-10)锁紧在套筒(14-4)上的套筒中心孔(14-7)上，中心棒螺帽(20-1)上开有射线孔(20-1-1)，可以帮助医生把肘关节轴线与固定器铰链轴线更好而对齐，不遮挡射线的照射。

进一步地，所述中间连接转环(14-3)通过远端伸缩螺钉(21)与远端连接导轨(22)连接，远端伸缩杆(23)通过远端伸缩杆紧固螺钉(22-1)与远端连接导轨(22)连接，通过调节远端伸缩螺钉(21)可以控制远端伸缩杆(23)到中间连接转环(14-3)中心的距离，起到拉伸牵引的作用，远端伸缩杆(23)与远端连接导轨(22)可以形成相对转动，够成一个转动副。

进一步地，所述远端针夹(35)和远端伸缩杆(23)的连接与近端针夹(1)和近端伸缩杆(13)的连接时一样的，这里就简要叙述一下，远端针夹(34)主要由远端伸缩杆(23)、远端杆连接体(26)、远端针夹下端盖(28)、远端针夹中间转动体(31)、远端针夹上端盖(32)和远端针(33)组成；所述远端伸缩杆(23)主要包括远端丝杠(24)和远端丝杠轴承(25)，远端丝杠(24)通过远端丝杠轴承(25)与远端伸缩杆(23)连接，旋转远端丝杠螺母槽(24-1)可以实现远端杆连接体(26)在远端伸缩杆(23)上的往返运动，构成一个移动运动副；所述远端针夹(35)主要包括远端针夹上端盖(32)、远端针夹中间转动体(31)、远端针夹下端盖(28)、远端杆连接体(26)和远端针(33)组成，远端杆连接体(26)通过远端连接体螺钉(27-1)和远端连接体螺母(27-2)与远端伸缩杆(23)固定在一起，远端杆连接体(26)下方有远端杆连接套环(26-1)，远端针夹下端盖(28)通过远端杆连接套环(26-1)与远端杆连接体(26)连接并形成转动副，远端杆连接端盖(29)压紧在远端杆连接套环(26-1)上并用远端杆连接螺钉(30)拧紧，实现远端针夹下端盖(28)和远端杆连接体(26)的固定；远端针夹中间转动体(31)的上方开有远端圆形滑道(31-2)，远端针夹下端盖(28)通过远端圆形滑道(31-2)与远端针夹中间转动体(31)连接形成转动副，远端针夹上端盖(32)和远端针夹中间转动体(31)上分别有远端上端盖针槽(32-1)和远端中间转动体针槽(31-1)，远端针(33)插入远端上端盖针槽(32-1)和远端中间转动体针槽(31-1)中，远端压紧螺钉(34)将远端针夹上端盖(32)、远端针(33)、远端针夹中间转动体(31)和远端针夹下端盖(28)固定连接。

本发明由于采用以上技术方案，可实现肘关节固定器在无需插K氏针就能够实现肱尺关节的同心牵引，且在肘关节固定后期具有牵张拉伸的功能，能够有效的治疗肘关节僵硬的问题。

下面结合附图对本发明的一种新型肘关节外固定器做进一步说明。

附图说明

图1为本发明一种肘关节外固定器的总体结构三维示意图；

图2为本发明一种肘关节外固定器的总体结构正视图；

图3为本发明一种肘关节外固定器的总体结构侧视图；

图4为本发明一种肘关节外固定器近端针夹连接剖视图；

图5为本发明一种肘关节外固定器近端伸缩杆与近端杆连接体连接剖视图；

图6为本发明一种肘关节外固定器近端伸缩杆与中间转动体连接剖视图；

图7为本发明一种肘关节外固定器肘关节铰链与减速装置连接剖视图；

图8为本发明一种肘关节外固定器肘关节整体连接剖视图；

图9为本发明一种肘关节外固定器套筒三维示意图；

图10为本发明一种肘关节外固定器肘关节铰链与远端伸缩杆连接剖视图；

图11为本发明一种肘关节外固定器远端伸缩杆与远端针夹连接剖视图；

图中：1—近端针夹；2—近端压紧螺钉；3—近端针夹上端盖；4—近端针；4-1—近端上端盖针槽；5—近端针夹中间转动体；5-1—近端中间转动体针槽；5-2—近端圆形滑道；6—近端针夹下端盖；6-1—近端圆形滑槽；6-2—近端圆柱槽；7—近端杆连接体；7-1—近端杆连接套环；7-2—近端伸缩杆槽；8—近端杆连接端盖；9—近端杆连接螺钉；10—近端丝杠；10-1—近端丝杠螺母槽；10-2—近端丝杠螺纹；11—近端丝杠轴承；12-1—近端连接体螺母；12-2—近端连接体螺钉；13—近端伸缩杆；13-1—近端丝杠螺纹槽；13-2—近端轴承槽；13-3—近端圆柱体；14—肘关节铰链；14-1—铰链连接体；14-2—圆柱孔；14-3—中间连接转环；14-4—套筒；14-4-1—套筒销钉孔；14-4-2—套筒中心孔；14-5—销钉；14-6—铰链连接体销钉孔；14-7—套筒中心孔；14-8—右侧铰链螺钉孔；14-9—左侧铰链螺钉孔；15—近端伸缩杆紧固螺钉；16—微调装置；16-1—蜗轮箱体；16-2—旋转蜗杆；16-3—蜗轮；16-4—转轴；16-5—牙齿；16-6—平键；16-7—箱体端盖；16-8——蜗杆孔；16-9—牙齿槽；16-10—蜗轮箱体盖；16-11—蜗轮箱体螺钉；16-12—微调装置螺钉孔；16-13—微调装置中心孔；16-14—微调装置限位孔；17—刻度盘；17-1—刻度盘中心孔；17-2—限位销；17-3—刻度盘螺纹孔；17-4—刻度盘限位轴孔；18—右侧紧固螺钉；19—左侧紧固螺钉；20—中心棒；20-1—中心棒螺帽；20-2—中心棒螺纹；20-1-1—射线孔；21—远端伸缩螺钉；22—远端连接导轨；22-1—远端伸缩杆紧固螺钉；23—远端伸缩杆；24—远端丝杠；24-1—远端丝杠螺母槽；25—远端丝杠轴承；26—远端杆连接体；26-1—远端杆连接套环；27-1—远端连接体螺钉；27-2—远端连接体螺母；28—远端针夹下端盖；29—远端杆连接端盖；30—远端杆连接螺钉；31—远端针夹中间转动体；31-1—远端中间转动体针槽；32—远端针夹上端盖；32-1—远端上端盖针槽；33—远端针；34—远端压紧螺钉；35—远端针夹。

具体实施方式

如图1-图11所示，一种新型肘关节外固定器，具有的四自由度近端针夹(1)、四自由度远端针夹(35)以及两自由度的肘关节铰链(14)，采用10自由度串联形式，主要包括近端针夹(1)、近端伸缩杆(13)、肘关节铰链(14)、微调装置(16)、刻度盘(17)、远端伸缩杆(23)以及远端针夹(35)。首先完成近端针夹(1)的连接，医生首先使用工具将近端针(4)垂直插入肱骨中，将远端针(33)垂直插入尺骨中，将近端针(4)插入近端上端盖针槽(4-1)和近端中间转动体针槽(5-1)中，旋转近端压紧螺钉(2)，将近端针夹上端盖(3)、近端针夹中间转动体(5)和近端针(4)固定在一起；然后通过近端圆形滑道(5-2)和近端圆形滑槽(6-1)将近端针夹中间转动体(5)和近端针夹下端盖(6)连接并形成一个转动副，并将近端杆连接体(7)通过近端杆连接套环(7-1)与近端针夹下端盖(6)连接，并将近端杆连接端盖(8)压紧在近端杆连接套环(7-1)上，并用近端杆连接螺钉(9)将近端针夹下端盖(6)、近端杆连接体(7)以及近端杆连接端盖(8)固定连接；近端伸缩杆(13)插入近端连接体(7)下方的近端伸缩杆槽(7-2)，旋转近端连接体螺钉(12-2)和近端连接体螺母(12-1)将近端伸缩杆(13)和近端连接体(7)固定连接，使用过程中保持近端伸缩杆(13)与肘关节的肱骨保持平行，至此完成了近端伸缩杆(13)和近端针夹的连接；近端丝杠(10)与近端伸缩杆(13)通过丝杠螺纹连接，通过旋转近端丝杠螺母槽(10-1)调节近端针夹(1)在近端伸缩杆(13)上的位置。

如图5近端伸缩杆与近端杆连接体连接剖视图所示，近端伸缩杆(13)通过近端伸缩杆紧固螺钉(15)与铰链连接体(14-1)固定连接，在近端伸缩杆紧固螺钉(15)没有拧紧时，近端伸缩杆(13)与铰链连接体(14-1)可以形成转动副从而可以调节近端伸缩杆(13)与肘关节铰链(14)保持在同一平面内。

继续连接肘关节铰链部位，如图7-9所示，中间连接转环(14-3)插入铰链连接体(14-1)中，再将套筒(14-4)压紧在铰链连接体(14-1)上，然后用销钉(14-5)通过套筒销钉孔(14-4-1)和铰链连接体销钉孔(14-6)将铰链连接体(14-1)、中间连接转环(14-3)和套筒(14-4)连接在一起，中间连接转环(14-3)可以在套筒(14-4)上完成相对转动运动；然后使用医学扳手旋转左侧紧固螺钉(19)将肘关节铰链(14)和微调装置(16)固定连接，旋转右侧紧固螺钉(18)将刻度盘(17)和肘关节铰链(14)固定连接。通过旋转蜗杆(16-2)可以更精确的控制近端伸缩杆(13)与远端伸缩杆(23)的相对转角，实现微调。

如图11远端伸缩杆与远端针夹连接剖视图所示，然后完成远端针夹(33)的连接，在调节过程中要保持近端伸缩杆(13)、远端伸缩杆(23)和肘关节铰链(14)处于同一平面并与人体肘关节所处的平面平行。远端针(33)插入远端上端盖针槽(32-1)和远端中间转动体针槽(31-1)中，然后使用医用扳手旋转压紧螺钉(34)将远端针夹上端盖(32)、远端针(33)、远端针夹中间转动体(31)和远端针夹下端盖(28)连接，拧紧远端杆连接螺钉(30)，实现远端针夹下端盖(28)和远端杆连接体(26)的连接，旋转远端杆连接螺钉(30)将远端杆连接端盖(29)、远端杆连接体(26)和远端针夹下端盖(28)连接在一起。根据远端针(33)的具体位置，旋转远端连接体螺钉(27-1)和远端连接体螺母(27-2)将远端杆连接体(26)与远端伸缩杆(23)固定在一起。

如图10肘关节铰链与远端伸缩杆连接剖视图所示：继续连接远端伸缩杆(23)和远端针夹(35)部位，旋转远端伸缩螺钉(21)使中间连接转环(14-3)与远端连接导轨(22)连接在一起，然后旋转远端伸缩杆紧固螺钉(22-1)将远端伸缩杆(23)与远端连接导轨(22)连接，根据远端针(33)与肘关节中心的位置旋转远端丝杠螺母槽(24-1)调节远端针夹(35)的位置。

在完成了肘关节固定器的连接后，在射线的照射下，医生通过调节近端丝杠(10)和远端丝杠(24)来寻求肘关节铰链(14)上的套筒中心孔(14-7)与刻度盘中心孔(17-1)的对中，并调节远端针夹(35)寻找肘关节轴线，找到对中后将中心棒(20)插入刻度盘中心孔(17-1)、微调装置中心孔(16-13)以及套筒中心孔(14-7)中，实现肘关节铰链(14)、微调装置(16)、刻度盘(17)以及肘关节轴线的对中，最后旋转中心棒螺帽(20-1)将中心棒(20)紧固在刻度盘(17)上，完成肘关节固定器的安装。

在病人的康复初期，可以通过限位销(17-2)将微调装置(16)和肘关节铰链(14)进行限位使近端丝杠(10)和远端丝杠(24)不能发生相对转动，从而保持肱骨与尺骨的位置固定，取出限位销(17-2)，病人可以进行康复后期的屈曲训练，此外通过调节远端伸缩螺钉(21)可以帮助肱尺关节表面的牵张拉伸，有效的治疗僵硬。