專利名稱：用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域中輔助測(cè)量人體下肢生物 力線的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域中經(jīng)常需要了解肢體位置、角度偏轉(zhuǎn)等幾何參數(shù)的測(cè)量，并 通過(guò)控制一定的幾何參數(shù)來(lái)研究肢體的生物力學(xué)特性等。例如，在全膝關(guān)節(jié)置換
(Total Knee Arthroplasty, TKA)手術(shù)中，下肢生物力線的正確復(fù)位是整個(gè)手 術(shù)的關(guān)鍵因素之一，對(duì)提高人工關(guān)節(jié)壽命起到?jīng)Q定作用，為此需要測(cè)量股、脛骨 的生物力線的位置和方向，以及股、脛骨生物力線的相對(duì)位置，以便臨床醫(yī)生及 時(shí)糾正膝關(guān)節(jié)中股骨和脛骨的姿態(tài)，從而比較準(zhǔn)確地恢復(fù)下肢生物力線。目前， 測(cè)量下肢生物力線基本是在臨床上完成的，有通過(guò)拍攝X光片，然后用筆尺畫(huà)出 股、脛骨的生物力線，然后測(cè)量股、脛骨生物力線之間的夾角；也有采用專門(mén)的 手術(shù)器械，通過(guò)外固定和內(nèi)固定的方法，根據(jù)股骨生物力線和生理解剖力線夾角 大致為3度，脛骨的生物力線和解剖力線基本重合的先驗(yàn)知識(shí)，大致確定下肢生 物力線在冠狀面的投影位置，而且只能測(cè)量到二維的位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的方法及裝置，以 實(shí)現(xiàn)下肢生物力線的三維測(cè)量、.重復(fù)測(cè)量和分析，以能夠更好地進(jìn)行試驗(yàn)研究和 選擇合理的生物力線恢復(fù)方案。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的方法在一個(gè)支撐座上設(shè)置股骨固定機(jī)構(gòu) 和脛骨固定機(jī)構(gòu)，分別采用股骨固定機(jī)構(gòu)和脛骨固定機(jī)構(gòu)固定股骨和脛骨，通過(guò) 機(jī)械調(diào)節(jié)的方法調(diào)節(jié)股骨固定機(jī)構(gòu)和脛骨固定機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)股骨和脛骨 的相對(duì)拉伸、旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)下肢生物力線中的股、脛骨生物力線的相對(duì)位置的機(jī)械固定和調(diào)節(jié)。
一種用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的裝置，包括支撐座、股骨固定機(jī)構(gòu)和 脛骨固定機(jī)構(gòu)，股骨固定機(jī)構(gòu)置于支撐座頂部且可以繞垂直于支撐座頂面的軸轉(zhuǎn)
動(dòng)，脛骨固定機(jī)構(gòu)置于支撐座前側(cè)與所述股骨固定機(jī)構(gòu)組成一個(gè)7字形的下肢固 定機(jī)構(gòu)，脛骨固定機(jī)構(gòu)上端與支撐座活動(dòng)連接以調(diào)節(jié)脛骨固定機(jī)構(gòu)與股骨固定機(jī) 構(gòu)之間的夾角，脛骨固定機(jī)構(gòu)與支撐座之間設(shè)定位機(jī)構(gòu)以鎖定脛骨固定機(jī)構(gòu)的位 置。
所述脛骨固定機(jī)構(gòu)包括由底板和側(cè)板組成的槽形主體，以及設(shè)于該槽形主體 內(nèi)的至少兩套夾持組件；每套夾持組件包括設(shè)于槽形主體的底板和側(cè)板內(nèi)側(cè)的可 沿槽形主體的槽向滑動(dòng)的三個(gè)滑塊，與三個(gè)滑塊螺紋配合的三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿，以及
設(shè)置于三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿末端的三個(gè)壓塊。進(jìn)一步，壓塊用于與脛骨接觸的端面為凹 弧面，壓塊在調(diào)節(jié)螺桿末端可活動(dòng)。
所述股骨固定機(jī)構(gòu)包括由底板和側(cè)板組成的槽形主體，以及設(shè)于該槽形主體 內(nèi)的至少兩套夾持組件；每套夾持組件包括設(shè)于槽形主體的底板和側(cè)板內(nèi)側(cè)的可 沿槽形主體的槽向滑動(dòng)的三個(gè)滑塊，與三個(gè)滑塊螺紋配合的三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿，以及
設(shè)置于三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿末端的三個(gè)壓塊。
所述定位機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)弧形旋轉(zhuǎn)臂和定位螺桿，兩個(gè)弧形旋轉(zhuǎn)臂的一端分別 固定于脛骨固定機(jī)構(gòu)的主體兩側(cè)，弧形旋轉(zhuǎn)臂上設(shè)有弧形孔，所述定位螺桿穿過(guò) 弧形旋轉(zhuǎn)臂上的弧形孔與支撐座連接。
本發(fā)明通過(guò)股骨固定機(jī)構(gòu)和脛骨固定機(jī)構(gòu)分別固定股骨和脛骨，并通過(guò)機(jī)械 機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)股骨和脛骨相對(duì)位置關(guān)系，能夠控制股骨和脛骨在水平方向上的位置和 垂直方向上的位置，從而能實(shí)現(xiàn)下肢生物力線的三維測(cè)量。用本發(fā)明裝置來(lái)輔助 下肢生物力線的測(cè)量，能夠控制股骨、脛骨的相對(duì)位置并能保持相對(duì)位置穩(wěn)定， 提高了下肢生物力線測(cè)量的可重復(fù)性和穩(wěn)定性，能更好地進(jìn)行試驗(yàn)研究和更好地 選擇合理的生物力線恢復(fù)方案。


圖l為本發(fā)明中股、脛骨固定和調(diào)節(jié)示意圖2為本發(fā)明用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的裝置的裝配圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明為了能夠在下肢生物力線測(cè)量時(shí)，提供一個(gè)能調(diào)節(jié)股骨、脛骨的位置 和鎖定股、脛骨相對(duì)位置的條件，采用了一種以機(jī)械裝置固定股骨和脛骨，并通 過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)股骨和脛骨相對(duì)位置關(guān)系的方法，來(lái)輔助下肢生物力線的測(cè)量。
其具體實(shí)施的說(shuō)明如下
圖l是固定和調(diào)節(jié)股骨和脛骨相對(duì)位置關(guān)系的原理圖。如圖l所示，將股骨 111固定在股骨固定機(jī)構(gòu)113上，股骨固定機(jī)構(gòu)113通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸115能夠相對(duì)于 支撐座114做水平方向的旋轉(zhuǎn)，這樣可以調(diào)節(jié)股骨lll相對(duì)于脛骨112在左右方 向的位置變化；另外脛骨112固定在脛骨固定機(jī)構(gòu)117上，脛骨固定機(jī)構(gòu)117通 過(guò)旋轉(zhuǎn)臂116繞膝關(guān)節(jié)中心作上下運(yùn)動(dòng)，從而完成股骨111和脛骨112在垂直方 向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
參照?qǐng)D2和圖3，本用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的裝置，包括支撐座l、 股骨固定機(jī)構(gòu)2和脛骨固定機(jī)構(gòu)3，股骨固定機(jī)構(gòu)2置于支撐座1頂部且可以繞 垂直于支撐座1頂面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，脛骨固定機(jī)構(gòu)3置于支撐座1前側(cè)與所述股骨固 定機(jī)構(gòu)2組成一個(gè)7字形的下肢固定機(jī)構(gòu)，脛骨固定機(jī)構(gòu)3上端與支撐座1活動(dòng) 連接以調(diào)節(jié)脛骨固定機(jī)構(gòu)3與股骨固定機(jī)構(gòu)2之間的夾角，脛骨固定機(jī)構(gòu)3與支 撐座1之間設(shè)定位機(jī)構(gòu)4以鎖定脛骨固定機(jī)構(gòu)3的位置。
脛骨固定機(jī)構(gòu)3包括由底板31和側(cè)板32、 33組成的槽形主體，以及設(shè)于該 槽形主體內(nèi)的兩套夾持組件；每套夾持組件包括設(shè)于槽形主體的底板31和側(cè)板 32、 33內(nèi)側(cè)的可沿該槽形主體的槽向滑動(dòng)的三個(gè)滑塊34、 35、 36，與三個(gè)滑塊 34、 35、 36螺紋配合的三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿34，、 35，、 36，，以及設(shè)置于三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿 34，、 35，、 36，末端的三個(gè)壓塊34"、 35"、 36"，擰松滑塊螺桿，滑塊可沿槽形主 體的槽向滑動(dòng)，擰緊滑塊螺桿，滑塊被固定在底板31和側(cè)板32、 33內(nèi)側(cè)，控制 調(diào)節(jié)螺桿34，、 35，、 36，可以使三個(gè)壓塊34"、 35"、 36，，將脛骨夾緊。壓塊34"、 35"、 36，，用于與脛骨接觸的端面為凹弧面，調(diào)節(jié)螺桿與壓塊連接的端部呈球形(如 圖3中標(biāo)號(hào)38所示)，使壓塊在調(diào)節(jié)螺桿末端可活動(dòng)，從而使壓塊能更好地與 脛骨相適配，更好地將脛骨固定。脛骨固定機(jī)構(gòu)3下部設(shè)有拉桿37,以拉動(dòng)脛骨 固定機(jī)構(gòu)3旋轉(zhuǎn)。股骨固定機(jī)構(gòu)2包括由底板21和側(cè)板22、 23組成的槽形主體，以及設(shè)于該 槽形主體內(nèi)的兩套夾持組件；每套夾持組件包括設(shè)于槽形主體的底板21和側(cè)板 22、 23內(nèi)側(cè)的可沿該槽形主體的槽向滑動(dòng)的三個(gè)滑塊24、 25、 26，與三個(gè)滑塊 24、 25、 26螺紋配合的三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿24，、 25，、 26，，以及設(shè)置于三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿 24，、 25，、 26，末端的三個(gè)壓塊24"、 25"、 26"，擰松滑塊螺桿，滑塊可沿槽形主 體的槽向滑動(dòng)，擰緊滑塊螺桿，滑塊被固定在底板21和側(cè)板22、 23內(nèi)側(cè)，控制 調(diào)節(jié)螺桿24，、 25，、 26，可以使三個(gè)壓塊24"、 25"、 26，，將股骨夾緊。壓塊24"、 25"、 26，，用于與股骨接觸的端面為凹弧面，調(diào)節(jié)螺桿與壓塊連接的端部呈球形， 使壓塊在調(diào)節(jié)螺桿末端可活動(dòng)，從而使壓塊能更好地與股骨相適配，更好地將股 骨固定。
定位機(jī)構(gòu)4包括兩個(gè)弧形旋轉(zhuǎn)臂41和定位螺桿42,兩個(gè)弧形旋轉(zhuǎn)臂41的一 端分別固定于脛骨固定機(jī)構(gòu)3的側(cè)板32、 33上端，弧形旋轉(zhuǎn)臂41上設(shè)有弧形孔 41，，所述定位螺桿42穿過(guò)弧形旋轉(zhuǎn)臂上的弧形孔41，與支撐座1連接，脛骨固 定機(jī)構(gòu)3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)弧形旋轉(zhuǎn)臂41轉(zhuǎn)動(dòng)，擰緊定位螺桿42將弧形旋轉(zhuǎn)臂41 與支撐座l固定，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)脛骨固定機(jī)構(gòu)3的定位。
支撐座1頂部中心處設(shè)置一個(gè)垂直頂面的軸孔11,軸孔11內(nèi)安裝一個(gè)連接 套12，所述股骨固定機(jī)構(gòu)2固定在該連接套12上；支撐座1上端的兩側(cè)設(shè)置用 于安裝所述脛骨固定機(jī)構(gòu)3的支臂13，脛骨固定機(jī)構(gòu)3的兩側(cè)板32、 33頂端分 別通過(guò)短軸與支撐座1上端的兩支臂13連接。
可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及 其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要 求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的方法，其特征在于在一個(gè)支撐座上設(shè)置股骨固定機(jī)構(gòu)和脛骨固定機(jī)構(gòu)，分別采用股骨固定機(jī)構(gòu)和脛骨固定機(jī)構(gòu)固定股骨和脛骨，通過(guò)調(diào)節(jié)股骨固定機(jī)構(gòu)和脛骨固定機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)下肢生物力線中的股、脛骨生物力線的相對(duì)位置的機(jī)械固定和調(diào)節(jié)。
2、 一種用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的裝置，其特征在于包括支撐座、 股骨固定機(jī)構(gòu)和脛骨固定機(jī)構(gòu)，股骨固定機(jī)構(gòu)置于支撐座頂部且可以繞垂直于支 撐座頂面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，脛骨固定機(jī)構(gòu)置于支撐座前側(cè)與所述股骨固定機(jī)構(gòu)組成一個(gè) 7字形的下肢固定機(jī)構(gòu)，脛骨固定機(jī)構(gòu)上端與支撐座活動(dòng)連接以調(diào)節(jié)脛骨固定機(jī) 構(gòu)與股骨固定機(jī)構(gòu)之間的夾角，脛骨固定機(jī)構(gòu)與支撐座之間設(shè)定位機(jī)構(gòu)以鎖定脛 骨固定機(jī)構(gòu)的位置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的裝置，其特征在 于所述脛骨固定機(jī)構(gòu)包括由底板和側(cè)板組成的槽形主體，以及設(shè)于該槽形主體 內(nèi)的至少兩套夾持組件；每套夾持組件包括設(shè)于槽形主體的底板和側(cè)板內(nèi)側(cè)的可 沿該槽形主體的槽向滑動(dòng)的三個(gè)滑塊，與三個(gè)滑塊螺紋配合的三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿，以 及設(shè)置于三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿末端的三個(gè)壓塊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的裝置，其特征在 于所述壓塊用于與脛骨接觸的端面為凹弧面，調(diào)節(jié)螺桿與壓塊連接的端部呈球 形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的裝置， 其特征在于所述股骨固定機(jī)構(gòu)包括由底板和側(cè)板組成的槽形主體，以及設(shè)于該 槽形主體內(nèi)的至少兩套夾持組件；每套夾持組件包括設(shè)于槽形主體的底板和側(cè)板 內(nèi)側(cè)的可沿該槽形主體的槽向滑動(dòng)的三個(gè)滑塊，與三個(gè)滑塊螺紋配合的三個(gè)調(diào)節(jié) 螺桿，以及設(shè)置于三個(gè)調(diào)節(jié)螺桿末端的三個(gè)壓塊。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的裝置，其特征在 于所述定位機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)弧形旋轉(zhuǎn)臂和定位螺桿，兩個(gè)弧形旋轉(zhuǎn)臂的一端分別 固定于脛骨固定機(jī)構(gòu)的主體兩側(cè)，弧形旋轉(zhuǎn)臂上設(shè)有弧形孔，所述定位螺桿穿過(guò) 弧形旋轉(zhuǎn)臂上的弧形孔與支撐座連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的裝置，其特征在于所述定位機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)弧形旋轉(zhuǎn)臂和定位螺桿，兩個(gè)弧形旋轉(zhuǎn)臂的 一端分別固定于脛骨固定機(jī)構(gòu)的主體兩側(cè)，弧形旋轉(zhuǎn)臂上設(shè)有弧形孔，所述定位 螺桿穿過(guò)弧形旋轉(zhuǎn)臂上的弧形孔與支撐座連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的裝置，其特征在 于所述支撐座頂部中心處設(shè)置一個(gè)垂直頂面的軸孔，軸孔內(nèi)安裝一個(gè)連接套， 所述股骨固定機(jī)構(gòu)固定在該連接套上；所述支撐座上端的兩側(cè)設(shè)置用于安裝所述 脛骨固定機(jī)構(gòu)的支臂。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或6所述的用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的 裝置，其特征在于所述支撐座頂部中心處設(shè)置一個(gè)垂直頂面的軸孔，軸孔內(nèi)安 裝一個(gè)連接套，所述股骨固定機(jī)構(gòu)固定在該連接套上；所述支撐座上端的兩側(cè)設(shè) 置用于安裝所述脛骨固定機(jī)構(gòu)的支臂。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于輔助人體下肢生物力線測(cè)量的方法及裝置，它采用了一種以機(jī)械裝置固定股骨和脛骨，并通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)股骨和脛骨相對(duì)位置關(guān)系的方法，來(lái)輔助下肢生物力線的測(cè)量。其裝置包括支撐座、股骨固定機(jī)構(gòu)和脛骨固定機(jī)構(gòu)，股骨固定機(jī)構(gòu)置于支撐座頂部可以轉(zhuǎn)動(dòng)，脛骨固定機(jī)構(gòu)置于支撐座前側(cè)與所述股骨固定機(jī)構(gòu)組成一個(gè)7字形的下肢固定機(jī)構(gòu)，脛骨固定機(jī)構(gòu)上端與支撐座活動(dòng)連接，脛骨固定機(jī)構(gòu)與支撐座之間設(shè)定位機(jī)構(gòu)。本發(fā)明方法和裝置能夠控制股骨、脛骨的相對(duì)位置并能保持相對(duì)位置穩(wěn)定，提高了下肢生物力線測(cè)量的可重復(fù)性和穩(wěn)定性，從而能更好地進(jìn)行試驗(yàn)研究和更好地選擇合理的生物力線恢復(fù)方案。
文檔編號(hào)A61B5/00GK101449967SQ200810241908
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者葉大田, 劍 吳, 王廣志, 明 趙 申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院