一种膝关节内外翻矫正装置

本发明属于机械领域，具体涉及一种膝关节内外翻矫正装置。

背景技术：

随着老龄化社会的发展，膝关节骨性关节炎的发病人群日趋庞大，为了提高膝关节骨性关节炎患者的生活质量，必须对其引起的症状进行控制，目前主要达到在行走时减轻患者疼痛，完成日常生活所需的所有活动。

由于部分膝关节骨性关节炎患者的疼痛是由于膝关节畸形(内、外翻)所致的单侧间室的磨损而造成的，解决关节间室的压力分布不平衡问题，将能够避免患者过早的进行关节置换，提高患者的生活质量。临床中常用的方法即佩戴膝关节的支具，支具用于维持关节的正常力线。但由于各个患者关节畸形类型和严重程度不一样，而现有支具难以满足不同患者的畸形矫正要求。

例如，cn201610404377公开了一种带顶板和气囊的药疗式膝关节支具，包括大腿套箍、铰接部和小腿套箍，其特征在于铰接部内端设有顶板，顶板上设有气囊，气囊上有按摩球和中药丸，主要靠气囊的充气达到矫正侧翻的目的。但是其存在的局限有：气囊是可压缩的故无法对膝盖矫正力进行精确地调整；只能矫正膝内翻，而无法对膝外翻患者进行治疗。

此外，传统的膝关节支具大部分采用绷带式，绷带压迫在膝盖后部的动脉使患者长时间的佩戴十分不适。例如，cn201811037226公开了一种膝关节骨性关节炎智能矫治一体仪，它包含大腿托、铰链、小腿托、套袜；其存在的缺陷是绑带环绕在膝关节周围，在矫正的过程中会压迫膝关节后侧的动脉造成佩戴的不适，无法满足患者的佩戴需求。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述现有膝关节矫正装置难以满足不同患者的畸形矫正要求问题而进行的，目的在于提供一种既能够对膝关节内翻进行矫正又能够对膝关节外翻矫正的膝关节内外翻矫正装置。

本发明提供了一种膝关节内外翻矫正装置，具有这样的特征，包括：一对腿部固定件，分别用于固定患者的大腿和小腿；一对矫正机构，分别与一对腿部固定件对应设置，矫正机构一端与一个腿部固定件连接；旋转机构，分别与一对矫正机构的另一端连接，用于使矫正机构以及腿部固定件沿膝关节活动方向旋转；其中，矫正机构包括外翻矫正部、内翻矫正部、内支杆、外支杆以及弹性连接件，外支杆通过外翻矫正部与一个腿部固定件连接，并且外支杆穿设在腿部固定件上，外翻矫正部用于调整外支杆与腿部固定件的相对位置，内支杆通过弹性连接件以及内翻矫正部与外支杆连接，并且远离外支杆的一端还与旋转机构连接，弹性连接件一端与内支杆远离旋转机构的一端连接，另一端与外支杆远离腿部固定件的一端连接，内翻矫正部包括第一连接片、第二连接片、第三连接片以及调节螺栓，第一连接片连接在外支杆上，第二连接片的一端通过第三连接片与第一连接片连接，另一端通过调节螺栓与内支杆连接，通过调节螺栓调节第二连接片的另一端与内支杆之间的距离进而改变内支杆与外支杆间的夹角。

在本发明提供的膝关节内外翻矫正装置中，还可以具有这样的特征：其中，外翻矫正部包括与腿部固定件连接的支撑元件以及外支杆连接的调节元件，调节元件包括壳体和螺杆，壳体与外支杆连接，螺杆可转动的固定在壳体上，穿设在支撑元件上，且与支撑元件螺纹连接，通过转动螺杆调整支撑元件与壳体之间的距离。

在本发明提供的膝关节内外翻矫正装置中，还可以具有这样的特征：其中，调节元件还包括齿轮组和把手，螺杆与把手通过齿轮组连接，把手通过齿轮组带动螺杆转动。

在本发明提供的膝关节内外翻矫正装置中，还可以具有这样的特征：其中，外翻矫正部还包括可拆卸的连接件，连接件用于对腿部固定件和对应的外支杆进行固定，支撑元件可拆卸地连接在腿部固定件上，壳体可拆卸地连接在外支杆上。

在本发明提供的膝关节内外翻矫正装置中，还可以具有这样的特征：其中，第一连接片、第二连接片以及第三连接片一体成型。

在本发明提供的膝关节内外翻矫正装置中，还可以具有这样的特征：其中，腿部固定件包括：腿部固定主体，为环状刚性结构，具有开口，腿部固定主体靠近开口的侧壁与矫正机构相连接；调节组件，设置于开口处，用于辅助固定。

在本发明提供的膝关节内外翻矫正装置中，还可以具有这样的特征：其中，调节组件为长度可调节的固定带。

在本发明提供的膝关节内外翻矫正装置中，还可以具有这样的特征：其中，旋转机构包括固定部和一对相互啮合的齿轮，一对齿轮的轴均连接在固定部上，一对齿轮远离啮合部位的一侧分别与内支杆连接。

在本发明提供的膝关节内外翻矫正装置中，还可以具有这样的特征：其中，弹性连接件为弹簧片。

在本发明提供的膝关节内外翻矫正装置中，还可以具有这样的特征：其中，调节螺栓为u形螺栓。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的膝关节内外翻矫正装置，因为设置了通过弹性连接件连接的内支杆和外支杆；还设置了连接内支杆和外支杆的内翻矫正部，用于调整内支杆与外支杆的角度；以及连接腿部固定件与外支杆的外翻矫正部，用于调节腿部固定件与外支杆的相对位置；所以，本发明的膝关节内外翻矫正装置利用了内翻矫正部对内支杆与外支杆的角度进行调整，在弹性连接件的作用下，对腿部固定件产生力偶，从而作用于患者的腿部，增大膝关节内侧间室间隙，从而实现内翻矫正；同时，本发明的膝关节内外翻矫正装置利用了外翻矫正部对外支杆与腿部固定件的距离进行调整，从而对患者腿部产生支撑力把膝关节外侧间隙撑开，实现外翻矫正。

附图说明

图1是本发明的实施例中膝关节内外翻矫正装置的结构示意图；

图2是本发明的实施例中内支杆、外支杆、内翻矫正部以及旋转机构的结构示意图；

图3是本发明的实施例中外翻矫正部的结构示意图；

图4是本发明的实施例中膝关节内外翻矫正装置的佩戴状态示意图图5是本发明的实施例中膝关节内外翻矫正装置的内翻矫正原理示意图；

图6是本发明的实施例中膝关节内外翻矫正装置的外翻矫正原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明膝关节内外翻矫正装置作具体阐述。

图1是本发明的实施例中膝关节内外翻矫正装置的结构示意图；

图2是本发明的实施例中内支杆、外支杆、内翻矫正部以及旋转机构的结构示意图。

如图1、2所示，膝关节内外翻矫正装置100包括腿部固定件10、矫正机构20以及旋转机构30。

腿部固定件10的数量为两个，两个腿部固定件10分别用于固定患者的大腿和小腿。腿部固定件10包括腿部固定件主体11和调节组件(图中未示出)。

腿部固定件主体11为环状刚性结构，具有开口。腿部固定件主体11具有一定高度，用于包裹患者的腿的两侧面和前侧。开口的大小为腿部固定件主体11整个圆环的1/3-1/4，使用时开口与患者的腿的后侧对应。腿部固定件主体11的开口周围的区域上设置有通孔111。腿部固定件主体11的靠近开口的侧壁上还设置有安装孔部112。安装孔部112沿腿部固定件主体11的轴向延伸。

调节组件为长度可调节的固定带，固定带通过通孔111连接在腿部固定件主体11上，用于辅助固定。固定带可以为弹性带，也可以为无弹性带，优选为无弹性带，优选的连接方式为绑接。由于腿部固定件主体11为刚性结构，且开口占1/3-1/4，因此通过固定带固定后，固定带并不会直接压迫腿部，而是通过腿部固定件主体11将固定的力均匀分散到与腿部固定件主体11相接触的腿部的各部位上，提高了佩戴的舒适性。

矫正机构20的数量为两个，两个矫正机构20分别与两个腿部固定件10对应设置。矫正机构20的一端与对应的腿部固定件10连接。旋转机构30分别与两个矫正机构20的另一端连接，用于使矫正机构20以及腿部固定件10沿膝关节活动方向旋转。

两个矫正机构20的结构相同，以其中一个为例进行详细说明。

矫正机构20包括外支杆21、外翻矫正部22、内支杆23、弹性连接件24以及内翻矫正部25。

外支杆21的形状与对应的安装孔部112相匹配，为长方形板状结构。外支杆50的一端穿设在安装孔部112内，可相对于安装孔部112沿其长度方向移动。

图3是本发明的实施例中外翻矫正部的结构示意图。

如图3所示，外翻矫正部22包括支撑元件221、调节元件222以及连接件223。

支撑元件221以螺接的方式可拆卸地连接在安装孔部112上，且不影响外支杆21移动。支撑元件221具有螺纹孔(图中未示出)。

调节元件222包括壳体2221、推力轴承2222、锥齿轮组2223、把手2224以及螺杆2225。

壳体2221以螺接的方式可拆卸地连接在外支杆21上。推力轴承2222设置在壳体2221内且与壳体2221过盈配合。锥齿轮组2223设置在壳体2221内，包括两个相啮合的锥齿轮，其中一个锥齿轮过盈配合紧固联接在推力轴承2222上，另一个锥齿轮与把手2224相连接。

螺杆2225的一端连接在与推力轴承2222过盈配合的锥齿轮上，另一端具有与支撑元件221的螺纹孔相匹配的螺纹，并且该另一端穿设在螺纹孔上。螺杆2225与支撑元件221螺接。螺杆2225与外支杆21相平行。

通过转动把手2224可以带动锥齿轮组2223转动，进而带动螺杆2225转动，进而使得支撑元件221以及腿部固定件10沿着外支杆21的长度方向移动，改变外支杆21与腿部固定件10的相对位置，也改变支撑元件221与壳体2221之间的距离。

连接件223可拆卸地连接在安装孔部112和外支杆21上，用于对安装孔部112和外支杆21进行固定，使得腿部固定件10无法相对于外支杆21移动。

内支杆23为长方形板状结构，其一端通过弹性连接件24连接在外支杆21的另一端上，内支杆23的另一端与旋转机构30相连接。弹性连接件24为弹簧片或弹簧，优选弹簧片。

如图1、2所示，内翻矫正部25包括第一连接片251、第二连接片252、第三连接片253以及调节螺栓254。

第一连接片251以螺接的方式连接在外支杆21上。第二连接片252的一端通过第三连接片253与第一连接片251连接，另一端通过调节螺栓254与内支杆23连接。调节螺栓254优选为u形螺栓。通过调节螺栓254调节第二连接片252的另一端与内支杆23之间的距离进而改变内支杆23与外支杆间21的夹角。第一连接片251、第二连接片252以及第三连接片253一体成型。

旋转机构30包括固定部31和一对相互啮合的直齿轮32。固定部31为固定板。一对直齿轮32的轴均连接在固定部31上。一对直齿轮32的远离啮合部位的一侧分别与两个内支杆23的另一端连接。旋转机构30本身为现有技术，其设置的目的是连接两个内支杆23并使两个内支杆23保持预定夹角，该预定夹角可以根据实际需要进行调整。

图4是本发明的实施例中膝关节内外翻矫正装置的佩戴状态示意图。

如图4所示，本实施例中的膝关节内外翻矫正装置100的使用过程包括：将两个腿部固定件主体11分别佩戴在患者的大腿和小腿上，并用固定带紧固，然后根据需要调整矫正机构20。佩戴好时外支杆21和内支杆23均位于患者腿部的外侧(见图4)。

若患者为腿部内翻，在调整矫正机构20时只需对其内翻矫正部25进行调整即可。

图5是本发明的实施例中膝关节内外翻矫正装置的内翻矫正原理示意图。

膝关节内外翻矫正装置100进行内翻矫正的原理如图5所示，通过调节调节螺栓254的位置精确调节弹性连接件24的弯曲程度，两个弹性连接件24的弯曲度就表现在工作状态的弯矩使腿部固定件主体11和外支杆21一样与内支杆23成一定角度如图5所示。由于腿部固定件主体11是刚性的，固定大腿的腿部固定件主体11上腿的外侧最靠近膝关节转动中心处给大腿施加一个指向大腿内侧的力，该力与固定大腿的腿部固定件主体11上腿的内侧距离膝关节中心最远处给大腿施加一个指向大腿外侧的力一起形成一对力偶。固定小腿的腿部固定件主体11和固定大腿的腿部固定件主体11的作用机制一样，形成另外一对力偶如图5所示。这样四个点四个力的作用效果就是将膝盖内侧间隙掰开。

若患者为腿部外翻，在调整矫正机构20时只需对其外翻矫正部22进行调整即可。对外翻矫正部22进行调整时，先要将连接件223拆除，然后通过转动把手2224调整腿部固定件10沿着外支杆21的长度方向移动。

图6是本发明的实施例中膝关节内外翻矫正装置的外翻矫正原理示意图。

膝关节内外翻矫正装置100进行外翻矫正的原理如图6所示，通过转动螺杆2225使支撑元件221远离膝关节转动中心，从而产生对两个腿部固定件主体11远离转动中心的两个力如图6所示。由于腿部固定件主体11是刚性的，其具有一定高度，主要包裹了腿的两侧面和前侧，这样当一边侧面施加力的时候，由于刚性结构另一侧将也产生一个反力，与之前的力形成力偶；腿套后部是可调节的固定带，从而使其对腿部具有一定包裹性的，当受到向上或向下推力时不会与腿发生明显的相对运动。

当调整好腿部固定件10的位置后，用连接件223对安装孔部112和外支杆21进行固定，使得腿部固定件10无法相对于外支杆21移动。

实施例的作用与效果

根据本实施例明所涉及的膝关节内外翻矫正装置，因为设置了通过弹性连接件连接的内支杆和外支杆；还设置了连接内支杆和外支杆的内翻矫正部，用于调整内支杆与外支杆的角度；以及连接腿部固定件与外支杆的外翻矫正部，用于调节腿部固定件与外支杆的相对位置；所以，本发明的膝关节内外翻矫正装置利用了内翻矫正部对内支杆与外支杆的角度进行调整，在弹性连接件的作用下，对腿部固定件产生力偶，从而作用于患者的腿部，增大膝关节内侧间室间隙，从而实现内翻矫正；同时，本发明的膝关节内外翻矫正装置利用了外翻矫正部对外支杆与腿部固定件的距离进行调整，从而对患者腿部产生支撑力把膝关节外侧间隙撑开，实现外翻矫正。

进一步地，因为外翻矫正部包括支撑元件和调节元件，调节元件包括壳体以及螺杆，支撑元件与腿部固定件连接，壳体连接在外支杆上，该外支杆穿设在腿部固定件上，螺杆可转动的固定在壳体中，穿设在支撑元件上，且与支撑元件螺纹连接，通过转动螺杆调整支撑元件与壳体之间的距离，进而调整腿部固定件与外支杆的相对位置，该调节方式更加精准，可以根据患者的实际需要对患者腿部施加适宜的拉力。

进一步地，调节元件还包括锥齿轮组和把手，螺杆与把手通过锥齿轮组连接，把手通过锥齿轮组带动螺杆转动，因此通过把手即可方便的转动螺杆，操作起来更加方便、实用。

进一步地，因为外翻矫正部还包括可拆卸的连接件，支撑元件可拆卸地连接在腿部固定件上，壳体可拆卸地连接在外支杆上，因此通过支撑元件和调节元件调整好外支杆与腿部固定件的相对位置(调整好力学性能)之后，通过连接件将外支杆与腿部固定件进行固定后，即可拆除支撑元件和调节元件，使得患者使用起来更加轻便。

进一步地，第一连接片、第二连接片以及第三连接片一体成型，这样该结构强度更高，提高整个装置的使用寿命。

进一步地，腿部固定件包括腿部固定主体和调节组件，腿部固定主体为环状刚性结构，一方面可以在内翻矫正部的作用下对腿部的两个部位施加力，这两个里形成一对力偶，另一方面，可以配合固定带对腿部进行固定，避免了纯绷带式固定对膝盖后部的长期压迫所带来的不适，提高患者的用户体验。

进一步地，调节螺栓为u形螺栓，使用起来更加稳定、可靠。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。