[发明专利]一种用于足踝部位单平面畸形矫治的并联外固定器系统

说明书

本发明涉及一种用于足踝部位单平面畸形矫治的并联外固定器系统，包括参考环组件、运动环组件和牵引杆组件。为了满足足踝部位不同体段的矫治需求，参考环组件包括六边形参考环、水平U型参考环和竖直U型参考环，运动环组件包括大六边形运动环、小六边形运动环和U型运动环。此外，牵引杆组件包括2条六自由度牵引杆、1条三自由度牵引杆和2条五自由度牵引杆，通过组合特定的牵引杆组件并且使其以并联的方式连接参考环组件和运动环组件，能够实现三自由度构型与四自由度构型的切换。本发明中的外固定器系统只针对单平面足踝畸形，驱动器数目正好满足畸形矫治自由度需求，解决了现有并联外固定器在矫治此类型畸形时存在的矫治自由度冗余的缺点。

技术领域

本发明涉及一种足踝并联外固定器系统，具体来说，涉及两种辅助足踝部位完成单平面畸形矫治的并联机构。

背景技术

单平面畸形是足踝畸形中的简单类型，指角度畸形只存在于一个平面内。在足踝部位中，这种类型的畸形涉及：胫骨远端矢状面内的前弓/后弓畸形、胫骨远端额状面内的内翻/外翻畸形、后足矢状面内的高弓/马蹄畸形、前中足矢状面内的高弓/摇椅足畸形、前中足额状面内的旋前/旋后畸形以及前中足横切面内的内收/外展畸形。在矫治上述畸形时，除了角度畸形所需的转动矫治自由度外，还应注意规划相应平面内的移位矫治操作所需的移位矫治自由度。包括：在胫骨远端注意调整胫骨骨干中线与踝关节旋转中心的对齐、胫骨骨干中线与跟骨中线的对齐关系以及腿长差异的矫治；在后足注意后足高度和长度的重建；在前中足注意前中足高度和长度的重建、加压融合的操作、关节表面保护的操作以及截骨表面分离操作(前中足旋前/旋后畸形在截骨术后的操作)。由此，对于足踝部位的单平面畸形，其矫治自由度需求为单平面内的一个转动自由度和两个移动自由度，或特殊应用于前中足额状面内的旋前/旋后畸形的一个转动自由度和三个移动自由度。

面向足踝部位的单平面畸形，开发具有对应自由度的外固定器系统是具有重要意义的。在现有的外固定器装置中，尚无专门针对足踝部位单平面畸形而设计的系统。单平面畸形所需的矫治自由度为3或4，所对应的驱动器也为3个或4个，而在临床应用中，基于并联机构的外固定器构型多为6自由度，在矫治单平面畸形的过程中，存在矫治自由度冗余的问题，导致驱动器较多，使成本增加。在后续较长一段时间的人工调节过程中，更会增加患者家属的记忆与操作难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于足踝部位单平面畸形矫治的并联外固定器系统，以解决上述问题。

本发明的实施例提供了一种用于足踝部位单平面畸形矫治的并联外固定器系统，其特征在于：该并联牵引装置系统包括参考环组件、运动环组件和牵引杆组件，牵引杆组件包括2条六自由度牵引杆、1条三自由度牵引杆和2条五自由度牵引杆。

进一步，参考环组件包括六边形参考环、水平U型参考环和竖直U型参考环，各个参考环组件作为装置的始端，能够通过螺钉相互连接以改变装置的安装位形，并进而满足不同足踝体段的矫治需求。

进一步，运动环组件包括大六边形运动环、小六边形运动环和U型运动环，运动环组件作为装置的末端与参考环组件相配合，用于足踝部位不同体段的畸形矫治。

进一步，2条六自由度牵引杆包括第一六自由度牵引杆和第二六自由度牵引杆，运动学构型均包括六自由度牵引杆虎克副、六自由度牵引杆移动副和六自由度牵引杆球副，六自由度牵引杆虎克副与六自由度牵引杆球副布置于六自由度牵引杆移动副的两侧，六自由度牵引杆虎克副与参考环组件通过螺钉固定连接，六自由度牵引杆球副与运动环组件连接。

进一步，三自由度牵引杆的运动学构型包括三自由度牵引杆第一转动副、三自由度牵引杆移动副和三自由度牵引杆第二转动副，三自由度牵引杆第一转动副与三自由度牵引杆第二转动副布置于三自由度牵引杆移动副的两侧，三自由度牵引杆第一转动副与参考环组件通过螺钉固定连接，三自由度牵引杆第二转动副与运动环组件通过螺钉固定连接。