一种立式全膝置换关节髌骨运动测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种全膝关节假体运动测试的装置，尤其涉及一种立式全膝置换关节髌骨运动测试装置，属于医学治疗及医疗器械设计制造技术领域。
【背景技术】
[0002]膝关节作为人体中最大的关节，既支撑人体重量又承担下肢活动。由于膝关节的外裸结构极易损伤，加之疲劳损伤导致的膝关节炎病，就更使膝关节损伤及关节炎病例攀升迅速。膝关节炎病症的终极治疗方法是全膝关节置换，伴随着社会老龄化，全膝关节置换成为骨外科的主要手术，其影响面广影响力强更是举目可知。但膝关节生物结构复杂，胫股及髌股关节串、并耦合，全膝关节置换后关节材料与形面的改变，不仅影响胫股关节与髌股关系的运动性能，而且影响置换后关节的稳定与动平衡，尤其是对髌股关节的影响更为明显，例如:会改变关节面的应力分布，引起应力集中或关节失稳，还可能改变关节韧带的松紧程度及应力分布，由附加应力致使韧带损伤。因此，膝置换后髌股关节的性能及髌骨的运动特性成为术后关节质量的主要指标。为降低全膝置换术后膝关节的并发症，避免置换膝的术后翻修，测试置换假体膝的髌骨的运动特性就成为骨外科领域的一个重要而且迫切需要解决的关键问题，发明其相关的测试设备及装置就更是其最核心的技术。本发明的测试装置的独特之处在于基于人体置换膝假体的运动，通过股骨、髌骨及胫骨机构模拟置换膝后假体关节的运动，采集其膝关节屈伸的整个运动过程中股骨近端的上下移动、股骨的屈伸运动、髌骨的摆动、胫骨的屈伸运动及自旋运动等相关数据，综合合成而得到其髌骨的运动性能。本装置能实现的最大屈伸角度为120°，本发明为置换膝假体关节尤其是髌骨的运动测试提供了技术及设备。
【发明内容】
[0003]1、目的:本发明的目的是提供一种立式全膝置换关节髌骨运动测试装置，该装置中置换膝关节的运动逼近全膝置换后人体膝的运动状态，尤其在装置中实现了髌骨对股骨滑道的相对运动，测量和记录股骨、髌骨、胫骨的运动参量，为评估置换后膝关节的运动特性提供技术数据与方法。
[0004]2、技术方案:如图1，本发明一种立式全膝置换关节髌骨运动测试装置，它由支撑结构、股骨运动机构、髌骨运动机构、胫骨运动机构及其驱动机构四部分组成，它们之间的位置连接关系是:支撑结构实现对测试装置其他部分的支撑及对运动中股骨运动机构的支撑；股骨运动机构与支撑结构的液压缸活塞杆及其导向机构相连接，产生股骨近端的上下移动及股骨的屈伸运动；髌骨运动机构与股骨运动机构相连接，产生髌骨在股骨屈伸过程中的相对运动；胫骨运动机构及其驱动机构安装在支撑结构的底板上，产生胫骨的屈伸运动及自旋运动。膝关节假体的股骨、胫骨分别固定在股骨运动机构、胫骨运动机构的相应骨夹持件中，膝关节假体的髌韧带由髌骨运动机构的韧带夹持装置牵引。
[0005]如图2，所述支撑结构，包含底板、防尘盖板、铝型材立柱、液压缸、液压缸底座、液压缸导向机构和连接件，它们之间的位置连接关系是:底板位于支撑结构的底部；铝型材立柱安装在底板上；液压缸置于液压缸底座并安装在底板上；液压缸活塞杆顶端与导向机构连接，并通过两侧铝型材立柱实现导向；防尘盖板位于支撑结构的顶部，通过与铝型材立柱的连接使支撑结构形成一个封闭的结构；如图3(a)、(b)，其中一件用于斜齿条固定的铝型材立柱，型号为APS-8-4080，四件用于液压缸导向的铝型材立柱，型号为APS-8-4040，该液压缸的规格尺寸为32/16-400 ;铝型材立柱固定连接方式相同，底部通过螺栓、角接件与底板连接，顶部通过螺钉、连接板条相互连接并覆盖一块防尘盖板；该底板是矩形板料；该防尘盖板是六边形板料；液压缸底部安装于液压缸底座中，液压缸底座通过螺栓固定在底板上，液压缸顶部通过螺栓、连接件固定在两铝型材立柱之间；如图4，液压缸导向机构，通过立柱的凹槽、滑动螺母块及其连接零件实现液压缸活塞杆的运动导向，该滑动螺母块包含基体、滚珠、滚珠挡板、螺钉，滚珠置于基体的凹槽里，实现滚动摩擦，减小摩擦力，滚珠挡板通过螺钉固定在基体的两端，防止滚珠掉落。
[0006]如图5a、5b，所述股骨运动机构，包含斜齿条、齿条垫板、夹持板、轴系一、轴系二、轴系三、轴系四、股骨夹持件和连接件；它们之间的位置连接关系是:该斜齿条通过螺钉固定在齿条垫板上，齿条垫板通过螺钉、固定螺母块固定在支撑结构的铝型材立柱上；轴系一的主轴为齿轮轴，与轴系二上斜齿轮相互配合，齿轮轴中间安装一个斜齿轮，与斜齿条相互配合，该斜齿轮一端用轴肩固定，另一端用弹性挡圈固定，通过键传递扭矩；该齿轮轴两端安装有角接触轴承，安装方式为面对面安装，该角接触轴承通过轴肩、端盖、弹性挡圈固定，该齿轮轴端部与带编码器的测速电机相连接，测量的角度可换算为股骨近端的移动距离，实现了对股骨近端运动情况的测量和记录；轴系二的主轴为齿轮轴，与轴系三上斜齿轮相互配合，齿轮轴两端安装有两斜齿轮，与轴系一上齿轮轴相互配合，该斜齿轮一端用轴肩固定，另一端用套筒固定，通过键传递扭矩，该齿轮轴两端安装有角接触轴承，安装方式为面对面安装，该角接触轴承通过套筒、端盖、弹性挡圈固定；轴系三的主轴为阶梯轴，该阶梯轴的两端安装有两斜齿轮，与轴系二和轴系四上的斜齿轮相互配合，该斜齿轮一端用轴肩固定，另一端用套筒固定，通过键传递扭矩，该阶梯轴两端安装有角接触轴承，安装方式为面对面安装，该角接触轴承通过套筒、端盖、弹性挡圈固定；轴系四的主轴为阶梯轴，该阶梯轴的两端安装有两斜齿轮，与轴系三上的斜齿轮相互配合，该斜齿轮一端用轴肩固定，另一端用套筒固定，通过键传递扭矩，该阶梯轴两端安装有角接触轴承，安装方式为面对面安装，该角接触轴承通过套筒、端盖、弹性挡圈固定，该阶梯轴端部与带编码器的测速电机相连接，测量的角度为股骨的屈伸角度，实现了对股骨屈伸运动情况的测量和记录；股骨夹持件，起到股骨夹持的作用，通过螺钉固定在髌骨运动机构的蜗轮蜗杆箱体上，蜗轮蜗杆箱体通过螺钉、连接件、键、弹性挡圈与轴系四的主轴相连接。
[0007]如图6，所述髌骨运动机构，包含蜗轮轴系、蜗杆轴系、蜗轮蜗杆箱体、钢丝绳、韧带夹持装置和连接件；它们之间的位置连接关系是:如图7，蜗杆轴系的主轴为蜗杆轴，与蜗轮轴系上的蜗轮相互配合，该蜗杆轴两端安装有两行星斜齿轮，与安装于股骨运动机构轴系四上的两固定斜齿轮相互配合，该斜齿轮一端用轴肩固定，另一端用套筒固定，通过键传递扭矩，该蜗杆轴两端安装有角接触轴承，安装方式为面对面安装，该角接触轴承通过套筒、端盖、弹性挡圈固定；蜗轮轴系的主轴为阶梯轴，中间安装有一蜗轮，该蜗轮一端用轴肩固定，另一端用套筒固定，通过键传递扭矩，该阶梯轴两端安装有角接触轴承，安装方式为面对面安装，该角接触轴承，其一的固定方式为通过套筒、端盖、弹性挡圈固定，另一固定方式为通过轴肩、端盖固定，如图8，该阶梯轴端部与带编码器的测速电机相连接，测量的角度为髌骨的运动角度，实现了对髌骨运动情况的测量和记录；蜗轮蜗杆箱体，起到对蜗轮轴系、蜗杆轴系、股骨夹持件的支撑作用，通过螺钉、连接件、键、弹性挡圈与轴系四的主轴相连接；如图9，韧带夹持装置:包含底板、压板、钢丝绳导向板、螺钉，实现对髌韧带的夹持，并通过钢丝绳与蜗轮轴系的主轴相连接，实现髌骨的相应运动，该钢丝绳与蜗轮轴系的主轴通过螺钉实现固定。
[0008]如图10，所述腔骨运动机构，包含支撑板、屈伸运动轴系、自旋运动轴系、腔骨夹持件和连接件；它们之间的位置连接关系是:该支撑板通过螺栓、角接件固定在支撑结构的底板上；屈伸运动轴系的主轴为阶梯轴，通过连接件与自旋运动轴
文档序号 :
【 9512313 】
技术研发人员：刘艳强,王书楷,黄荣瑛,龙震,张本祥,孙亚鹏
技术所有人：北京航空航天大学
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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