压力反馈多模式微动外固定架制造技术

本实用新型专利技术属于医疗器械的骨折治疗用外固定装置，具体涉及一种压力反馈多模式微动外固定架，解决了现有骨折康复外固定架不能判断愈合阶段，不能全面提供各愈合阶段骨折断端所需的刺激，甚至会起到抑制愈合的问题。其包括与断骨连接的两个夹针固定器，可使两个夹针固定器产生相对位移的机械加压装置，所述机械加压装置上设置压力反馈装置，压力反馈装置连接控制器，控制器又与机械加压装置的驱动连接。本实用新型专利技术克服了现有设计无法判断断端愈合阶段情况，无法针对性调整力学刺激的弊端，实现动态压力刺激模式，克服了单独位移刺激模式在骨折愈合后期导致骨痂破坏的缺陷，实现治疗方案的个体化、数字化，容易获得令人满意的疗效。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于医疗器械的骨折治疗用外固定装置，具体涉及一种压力反馈多模 式微动外固定架。
技术介绍
通常治疗肢体骨折，可采用髓针、钢板内固定技术和夹板、石膏固定、金属外固定 架等外固定技术。临床观察发现，过于坚强的固定(包括内固定和外固定)会导致骨折愈 合缓慢，而不稳定的固定会导致骨折愈合延迟，甚至不愈合。保持基本稳定的前提下，适当 的微动或压力可促进骨折的愈合。通常通过肢体锻炼、负重等方式，对骨折断端施加微动或压力刺激。但是这些方式 对骨折断端的刺激无法量化观察。而且患者活动能力和疼痛刺激等因素也影响锻炼的实 施。且内固定条件下，肢体负重的压力大多由内固定物承受，对断端的力学刺激不确实。临 床需要对骨折断端进行可控动态加压的装置，促进骨愈合。国内外学者采用外固定架结合机械结构的方式，使外固定架主动循环压缩，对断 端施加动态压力。他们的出发点以及设计思想和采用的动力方式、结构、装配等不尽相同。 以考虑频率、振幅为主。这些研究获得了初步的经验，同时也发现一些问题。如国内张先龙 等通过外固定架给予骨折断端0. 25mm不同频率的微动刺激，发现早期对骨痂形成有促进 作用。近期Jogodzinski总结国外相关研究成果，发现早期断端微动刺激，可促进骨痂的形 成，晚期微动刺激则抑制骨痂生长。其原因与晚期刚性较强的骨性骨痂形成，不能承受过大 的变形，而发生破坏有关。但是，临床观察发现骨折晚期通过负重，对断端加压对骨折愈合 起到加速作用。微动刺激实验与临床观察说明骨折晚期不适合微动刺激，只需给予一定压 力刺激，不需要明显形变，即可起到促进愈合作用。现在，国内的学者也研制出不同结构类型电动式的微动康复装置，但都存在一定 缺陷或不足。据国内文献和一些专利介绍过采用电动式的微动装置。有的利用凸轮机构实现往 复运动，频率依靠电机转速变化。往复运动的行程(微动幅度)由凸轮升程所决定。其只 能依靠更换凸轮来调节微动幅度，实用性差，并且骨折断端所获得的压力是无法确定的。也有采用微型直流电机带动丝杠使机构实现往复运动的(中国专利申请号 021371775. X)。该装置在骨折康复期间的切入点是频率、时间和振幅为主，实现了周期性微 动，但其仅仅实现了位移刺激(也即上述的微动刺激)的调节，并且丝杠结构可能存在一定 间隙，不利于精确调控。最重要的是该装置无法确定断端压力。综上说明只可施加应变刺激(即断端微动)的外固定架(例如中国专利 02137175. X)并不能满足骨折愈合各个阶段的需要，而且有可能起到抑制愈合的反作用。因 此根据愈合阶段采用不同的力学刺激方式，针对性治疗才可达到好的治疗效果。如何判断愈合阶段是另一重要难题。骨折愈合分血肿形成、纤维骨痂、软骨骨痂、 骨性骨痂多个阶段。现有实验结果均采用长骨横断模型或横骨折患者，骨折一致性很好，可通过时间判断愈合阶段。而临床应用时，由于个体差异、骨折类型不同等原因，即使恢复 时间相同，不同个体骨折愈合情况差异也会很大。而且临床上，除骨性骨痂可在X线片上观 察外，其他阶段常规方法无法有效识别。利用现有骨折微动外固定系统均无法判断愈合阶 段，因而不能制定针对性力学刺激治疗方案。为应用于临床，提高治疗效果，判断骨折愈合 阶段是必须解决的问题。
技术实现思路
本技术为了解决现有技术中骨折康复外固定架不能判断愈合阶段，不能全面 提供各愈合阶段骨折断端所需的刺激，甚至会起到抑制愈合的不良作用的问题，提供了一 种数字化自动控制的压力反馈多模式微动外固定架。本技术采用如下的技术方案实现压力反馈多模式微动外固定架，包括与断骨连接的两个夹针固定器，可使两个夹 针固定器产生相对位移的机械加压装置，其特征在于所述机械加压装置上设置压力反馈装 置，压力反馈装置连接控制器，控制器又与机械加压装置的驱动连接。所述的机械加压装置包括与两夹针固定器分别连接的导柱、导套，导柱上安装机 械加压装置的驱动，导套上安装压力反馈装置，压力反馈装置上安装与驱动输出端连接的 往复运动元件连接。所述的机械加压装置的驱动可以为直线电机，压力反馈装置为压力传感器，往复 运动元件为压力杆，控制器为DSP，导柱上安装有直线电机座，用于固定由控制器控制的直 线电机，导套上安装传感器座，传感器座上安装有可向控制器传输信号的压力传感器，压力 传感器上安装与直线电机的输出端连接的压力杆。直线电机输出端通过左右旋螺纹联轴器 连接压力杆。所述的机械加压装置的驱动可以为步进电机，压力反馈装置为压力传感器，往复 运动元件为滚珠丝杆螺母副，控制器为DSP，导柱上安装有步进电机座，用于固定由控制器 控制的步进电机，导套上安装传感器座，传感器座上安装有可向控制器传输信号的压力传 感器，压力传感器上安装与步进电机的输出端连接的滚珠丝杆螺母副。步进电机的输出端 与滚珠丝杆通过弹性联轴器连接。夹针固定器通过球面万向节分别与导柱、导套连接。压力反馈装置感受压力，传输到控制器(如DSP、单片机等)，控制器根据设定条件 调节控制驱动，驱动带动往复运动元件达到设定压力或位移，压力数据和位移数据均通过 控制器显示。在动力执行元件(步进电机)、滚珠丝杠螺母副以及压力反馈装置的选用和总体 结构的考虑等等均采取了先进的、易普及的、低成本的且容易实现数字化控制、高精度的元 器件和设计。步进电机、滚珠丝杠螺母副是实现数字化控制的常用配置。由于采用步进电 机，因此，可以方便的使用DSP等控制器对其控制。滚珠丝杠螺母副无间隙、摩擦系数小、 机械效率高等良好表现为获得准确数据提供了基本保障。而直线电机也是近些年发展为 成熟、先进的产品；控制也容易实现；可直接实现往复直线运动，可减少一些运动的转换机 构；为各种不同使用者提供更广泛的选择空间。由于骨折愈合各阶段力学性质(如弹性模量)有很大不同(血肿阶段最软，纤维骨痂，软骨骨痂到骨性骨痂硬度逐渐增加)，本技术采用加压后测量形变或形变后测压 (控制器和传感器配合作用，控制施加压力测量断端处组织的形变，或者控制断端处组织的 形变测量其产生的抗力)，所获得形变数据或者压力数据就可以反映骨折断端的力学性质， 判断愈合阶段，从而给予针对性的力学刺激方案，提高疗效。刺激方案可采用设定位移模式，也可采用设定压力模式(设定压力条件下控制器 根据压力传感器数据调节电机工作达到设定压力，设定位移条件下控制器根据设定距离直 接调节电机工作达到设定距离)。其他相关参数(如频率、时间等)均可通过控制器编 程设定。本技术所述的装置，综合考虑到骨折断端的复杂性、随机性，可根据患者在不 同的康复阶段，准确获知骨折断端的力学性质，判断愈合阶段，根据获得的断端信息，进行 力学刺激。除可采用控制位移的模式进行加压外，还可采用控制压力进行加压的模式，对断 端施加动态压力，避免某些阶段位移模式对骨痂生长的抑制。各种刺激模式的各项参数均 可调节，可实现力学刺激方式的个体化应用。如上所述，本技术与现有技术相比首先通过动态加压而获取的信息，测定断 端力学性质，判断骨折愈合的不同阶段，然后分别给予不同模式(位移刺激模式或压力刺 激模式)的周期性力学刺激。克服了现有设计无法判断断端愈合阶段情况，无法针对性调 整力学刺激的弊端。并且实现了动态压力刺激模式，克服了单独位移刺激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力反馈多模式微动外固定架，包括与断骨连接的两个夹针固定器（１５），可使两个夹针固定器产生相对位移的机械加压装置，其特征在于所述机械加压装置上设置压力反馈装置，压力反馈装置连接控制器，控制器又与机械加压装置的驱动连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卫小春，李凯，翟宁，
申请(专利权)人：卫小春，李凯，翟宁，
类型：实用新型
国别省市：14[中国|山西]