【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及骨外固定，更具体的说是涉及一种智能化机械固定辅助装置、系统及方法。
技术介绍
1、外固定支架中的环形固定器应用较多的为ilizarov和国内李起鸿的半环槽式固定器，环式支架使用时患肢可平放于床上，更为方便，且便于处理开放性损伤，在用于骨折、骨不连以及辅助治疗方面效果显著。
2、骨愈合是一个复杂生理治疗技术，患者的术后康复周期一般较长，治疗的难度也相对较高。目前国内外内外治疗骨缺损、骨短缩方式有很多，牵张成骨技术是治疗骨缺损等临床一些棘手问题效果较好的方法。1954年ilizarov首先采用外固定支架牵张成骨技术治愈一例胫骨骨折不愈合病例，随后广泛应用于临床。在专利技术cn201210403617.9中，设计了一种骨外固定器用快速延长杆及调控式仿生骨外固定器。
3、然而，同ilizarov骨外固定技术均具有两点相同的不足之处：1、在延长过程中缺乏对于治疗骨延长的自动化调节控制，临床中无法监测截骨端位姿变化，延长过程中外固定架受到非对称肌肉牵张力影响，容易导致远近骨单位出现轴向移位、下肢力线偏转等问题，严重者出现骨矿化障碍、不愈合、畸形愈合等；2、在骨科治疗中未考虑牵张成骨技术可能的另一个负面效应，即在肢体延长中的延长参数是否适用于所有人，如若出现延长过多如何及时解决。
4、因此，如何提供一种智能化机械固定辅助装置、系统及方法实现骨延长的自动化调节控制、力学监测、精确控制以及治疗中实时监测是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种智能化机械固定辅助装置，包括：骨外固定支架和骨延长器；
4、骨延长器包括承力结构、超声电机、位移传感器、压力传感器、骨痂应变片、编码器和plc控制器；
5、承力结构、超声电机、编码器和plc控制器固定于骨外固定支架上，位移传感器和压力传感器固定于承力结构上，骨痂应变片设于骨痂位置；
6、超声电机、位移传感器、压力传感器和骨痂应变片通过编码器与plc控制器连接；
7、超声电机通过承力结构与骨外固定支架连接，用于驱动承力结构以使骨外固定支架牵张断骨产生牵张位移；
8、位移传感器，用于采集承力结构的延长位移；
9、压力传感器，用于测量骨延长器的轴向压载值；
10、骨痂应变片，用于测量骨痂模型位置处的应变值；
11、编码器，用于获取延长位移、轴向压载值和应变值，以及超声电机运行参数，并进行编制转换后传输至plc控制器；
12、plc控制器，用于接收延长位移、轴向压载值和应变值，以及超声电机运行参数，并进行处理和传输；
13、超声电机，用于通过运行速度和频率控制承力结构和骨外固定支架的牵张频率和速度。
14、优选的，一种智能化机械固定辅助装置，还包括超声波治疗仪，固定于骨外固定在支架上，超声波治疗仪的超声探头固定于辅助康复的部位用于促进骨愈合。
15、优选的，一种智能化机械固定辅助装置，还包括超声电机驱动器，用于驱动超声电机工作。
16、优选的，一种智能化机械固定辅助装置，还包括ad转换模块，用于将承力结构的延长位移，骨延长器的轴向压载值，测量骨痂模型位置处的应变值的数据信号转换为数字信号并传输至plc控制器。
17、一种智能化机械固定辅助装置控制系统，包括一种智能化机械固定辅助装置和pc端；
18、pc端，用于根据plc控制器接收的承力结构的延长位移，骨延长器的轴向压载值，以及测量骨痂模型位置处的应变值计算骨架刚度和截骨远端位姿状态并反馈至plc控制器。
19、优选的，pc端，还用于用于根据骨延长器的轴向压载值和骨痂应变片的应变值进行拉压载荷和抗牵张力判断并根据pc端计算的截骨远端姿态对骨外固定支架进行调整预警。
20、优选的，pc端，还用于根据pc端计算的骨架刚度通过超声电机控制骨外固定支架的牵张频率和速度。
21、一种智能化机械固定辅助装置控制方法，包括：
22、驱动骨外固定支架牵张断骨产生牵张位移；
23、采集骨外固定支架上的骨延长器的轴向压载值和骨痂应变片的应变值并传输；
24、采集位移数据，进行编制转换后并传输；
25、根据接收的位移数据、轴向压载值和骨痂应变片的应变值计算骨架刚度和截骨远端位姿状态并反馈；
26、根据支撑杆负载值和骨痂应变片的应变值进行拉压载荷和抗牵张力计算判断并根据截骨远端姿态对骨外固定支架进行调整预警；
27、根据骨架刚度控制骨外固定支架的牵张频率和速度。
28、优选的，一种智能化机械固定辅助装置控制方法，还包括通过超声波治疗仪促进骨愈合。
29、优选的，一种智能化机械固定辅助装置控制方法，还包括将采集的骨外固定支架的支撑杆负载值和骨痂应变片的应变值的数据信号转换为数字信号再进行传输。
30、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种智能化机械固定辅助装置、系统及方法，在骨延长过程中通过骨外固定器轴向载荷计算骨痂刚度，控制骨延长器的牵张频率和速度，制定针对不同刚度骨痂的个性化延长方案，提高延长质量；通过采集骨外固定器各支撑杆的轴向压载及坐标位置，通过计算截骨远端位姿状态，为下肢力线矫正提供预警；可实现骨延长的自动化调节控制，实现了骨延长中力学监测、精确控制以及治疗中实时监测；通过超声波治疗仪，强化患者的骨愈合进程，减少后续康复时间，减少肢体延长产生的损伤。
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1.一种智能化机械固定辅助装置，其特征在于，包括：骨外固定支架和骨延长器；
2.根据权利要求1所述的一种智能化机械固定辅助装置，其特征在于，还包括超声波治疗仪，固定于骨外固定支架上，超声波治疗仪的超声探头固定于辅助康复的部位用于促进骨愈合。
3.根据权利要求1所述的一种智能化机械固定辅助装置，其特征在于，还包括超声电机驱动器，用于驱动超声电机工作。
4.根据权利要求1所述的一种智能化机械固定辅助装置，其特征在于，还包括AD转换模块，用于将承力结构的延长位移，骨延长器的轴向压载值，测量骨痂模型位置处的应变值的数据信号转换为数字信号并传输至PLC控制器。
5.一种智能化机械固定辅助装置控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任意一项所述的一种智能化机械固定辅助装置和PC端；
6.根据权利要求5所述的一种智能化机械固定辅助装置控制系统，其特征在于，PC端，还用于用于根据骨延长器的轴向压载值和骨痂应变片的应变值进行拉压载荷和抗牵张力判断并根据PC端计算的截骨远端姿态对骨外固定支架进行调整预警。
7.根据权利要求6所
8.一种智能化机械固定辅助装置控制方法，基于权利要求5-7任意一项所述的一种智能化机械固定辅助装置控制系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的一种智能化机械固定辅助装置控制方法，其特征在于，还包括通过超声波治疗仪促进骨愈合。
10.根据权利要求8所述的一种智能化机械固定辅助装置控制方法，其特征在于，还包括将采集的骨外固定支架的支撑杆负载值和骨痂应变片的应变值的数据信号转换为数字信号再进行传输。
...【技术特征摘要】
1.一种智能化机械固定辅助装置，其特征在于，包括：骨外固定支架和骨延长器；
2.根据权利要求1所述的一种智能化机械固定辅助装置，其特征在于，还包括超声波治疗仪，固定于骨外固定支架上，超声波治疗仪的超声探头固定于辅助康复的部位用于促进骨愈合。
3.根据权利要求1所述的一种智能化机械固定辅助装置，其特征在于，还包括超声电机驱动器，用于驱动超声电机工作。
4.根据权利要求1所述的一种智能化机械固定辅助装置，其特征在于，还包括ad转换模块，用于将承力结构的延长位移，骨延长器的轴向压载值，测量骨痂模型位置处的应变值的数据信号转换为数字信号并传输至plc控制器。
5.一种智能化机械固定辅助装置控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任意一项所述的一种智能化机械固定辅助装置和pc端；
6.根据权利要求5所述的一种智能化机械固定...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡茂林，曲虹全，宁方伟，贾锐斌，李进涛，石鹏，李子瑞，刘青华，牛帅，
申请(专利权)人：江苏蚂蚁工场制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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