自适应骨髓腔中心定位器的制作方法

本实用新型涉及一种定位器，尤其涉及一种自适应骨髓腔中心定位器。

背景技术：

近年来，相继有多种型号及功能特色的关节置换手术机器人投入到临床，范围覆盖全髋关节置换、全膝关节置换以及单髁关节置换等领域，如robodoc系统，rio系统、iblock系统和navio系统等。

但是，它们有其各自的优点但也面临以下问题：

1、只能采集骨表面的坐标，采集方式有创或精度低，如robodoc系统早期采取有创的标记物定位，后期在膝关节切开暴露术野后仅使用手持传感设备在关节表面完成标记点定位。

又如rio系统和iblock系统术中需要在股骨和胫骨植入定位组件。同时借助关节表面解剖标志点完成注册。

navio系统术中需要借助下肢体表及关节表面的解剖标志点进行定位，同时植入标记组件，这样的方法难以高精度获取骨表面坐标，且易受出血、骨膜覆盖等因素的干扰。

2、骨表面坐标采集范围小，仅在手术显露的区域，这样“以小配大”，影响注册或配准的精度。基于上述认识，本申请人已在之前申请了骨髓腔中心定位器。但实际应用中，发现由于骨腔存在弯曲弧度、内部有骨髓填充等因素影响，直杆式的骨髓腔中心定位器存在插入深度不足、通过骨髓腔弧形弯曲处困难、骨腔中心定位器的中心点与骨腔实际中心点有时难以拟合等不足。

针对上述的缺陷，本实用新型的目的是提供一种新型定位辅装置—自适应骨髓腔中心定位器，以准确获取骨腔中心的坐标数据，显著提高关节手术机器人坐标的配准精度。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种自适应骨髓腔中心定位器，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种自适应骨髓腔中心定位器。

本实用新型的自适应骨髓腔中心定位器，包括有外管，其中：所述外管的前端通过前端转轴活动连接有膨胀测量组件，所述外管的腔体内分别安装有上推杆与下推杆，所述外管的尾端通过后端转轴活动连接有指示杆，所述指示杆上连接有锁定组件，所述膨胀测量组件通过钢丝组件与锁定组件相连，所述前端转轴、尾端转轴、指示杆上均设置有用于容纳钢丝组件通过的孔。

进一步地，上述的自适应骨髓腔中心定位器，其中，所述上推杆与下推杆镜像分布在外管腔体内的两侧，所述上推杆与下推杆之间构成钢丝穿设通道。

更进一步地，上述的自适应骨髓腔中心定位器，其中，所述上推杆与下推杆的两端均设置有引导斜面，包括前端引导斜面与后端引导斜面，所述前端引导斜面的顶部与膨胀测量组件相接触，所述后端引导斜面的顶部与指示杆相接触。

更进一步地，上述的自适应骨髓腔中心定位器，其中，所述膨胀测量组件包括有与前端转轴相连的摆臂，所述摆臂通过柱销连接有主测量臂与副测量臂，所述主测量臂与副测量臂的外侧端面与钢丝组件相连。

更进一步地，上述的自适应骨髓腔中心定位器，其中，所述主测量臂与副测量臂均为带轴连杆，所述带轴连杆的前端设置有拉销，所述拉销与钢丝组件相连，所述带轴连杆的尾端通过柱销与摆臂相连。

再进一步地，上述的自适应骨髓腔中心定位器，其中，所述锁定组件包括有与指示杆相连的钢丝涨紧螺杆，所述钢丝涨紧螺杆外套设有螺母，所述螺母的尾端设置有锁定球，所述锁定球与钢丝组件相连。

借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：

1、在x方向，可通过前端转轴来自动适应骨髓腔弧形弯曲形状，到达理想测量部位。

2、在y方向，可通过调节主测量臂与副测量臂，令其与骨髓腔内壁挤压，来实现膨胀测量组件的中心与骨腔中心点的拟合，保证测量精度。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本自适应骨髓腔中心定位器的侧面结构示意图。

图2是本自适应骨髓腔中心定位器的正面结构示意图。

图3是对图1的a-a方向的剖面结构示意图。

图4是对图2的b-b方向的剖面结构示意图。

图5是本自适应骨髓腔中心定位器的使用示意图。

图6是图5中c处的放大示意图。

图7是图5中d处的放大示意图。

图中各附图标记的含义如下。

1外管2前端转轴

3指示杆4后端转轴

5上推杆6下推杆

7涨紧螺母8锁定球

9芯轴10柱销

11主测量臂12副测量臂

13摆臂14柱销

15钢丝组件16柱销中心点

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1至7的自适应骨髓腔中心定位器，包括有外管1，其与众不同之处在于：外管1的前端通过前端转轴2活动连接有膨胀测量组件。同时，考虑到对膨胀测量组件的旋转角度调节，实现精确的测量，外管1的腔体内分别安装有上推杆5与下推杆6。并且，为了便于进行旋转与角度控制，外管1的尾端通过后端转轴4活动连接有指示杆3。考虑到到达待定位点后进行测量所需要的调节锁定，指示杆3上连接有锁定组件。结合实际使用来看，考虑到远端操作的协调需要，对膨胀测量组件13实现较为便捷的锁定操作，本实用新型采用的膨胀测量组件13通过钢丝组件15与锁定组件相连。具体来说，为了不出现操作运动干涉，前端转轴2、尾端转轴4、指示杆3上均设置有用于容纳钢丝组件15通过的孔。这样，在后续的操作过程中，不会对钢丝组件15的运动造成干扰。

结合本实用新型一较佳的实施方式来看，为了对膨胀测量组件所在的角度进行精确调节，且满足y轴方向的上下均可调节，上推杆5与下推杆6镜像分布在外管1腔体内的两侧，上推杆5与下推杆6之间构成钢丝穿设通道。具体来说，本实用新型在上推杆5与下推杆6的两端均设置有引导斜面，该引导斜面包括前端引导斜面与后端引导斜面。使用期间，前端引导斜面的顶部与膨胀测量组件相接触，后端引导斜面的顶部与指示杆3相接触。并且，由于骨头的弧形变化是不确定，所以前端引导斜面与后端引导斜面的倾斜角度可以根据实际需要进行额外定制，也可以选用常规预设的角度，诸如15-45度等，并不需要进行限定。

进一步来看，为了适应骨髓腔的弧形弯曲形状，可以实现角度调节后的前行伸入，膨胀测量组件包括有与前端转轴2相连的摆臂13，摆臂13通过柱销14连接有主测量臂11与副测量臂12，主测量臂11与副测量臂12的外侧端面与钢丝组件15相连。为了实现主测量臂11与副测量臂12自身在钢丝组件15拉扯后进行向外撑起，主测量臂11与副测量臂12均为带轴连杆，带轴连杆的前端设置有拉销10，拉销10与钢丝组件15相连，带轴连杆的尾端通过柱销14与摆臂13相连。

再进一步来看，考虑到锁定的稳定性，且实现操作便利，锁定组件包括有与指示杆3相连的钢丝涨紧螺杆。同时，钢丝涨紧螺杆外套设有螺母7，螺母7的尾端设置有锁定球8，锁定球8与钢丝组件15相连。结合实际装配来看，钢丝组件15的一端焊接到锁定球8上，通过在使用期间调节涨紧螺母7，可以实现对钢丝组件15的张紧。

本实用新型的工作原理如下：

使用期间，将该自适应骨髓腔中心定位器插入骨髓腔，膨胀测量组件通过绕外管1前端的转轴2转动，可自动适应骨髓腔弧形弯曲形状到达骨髓腔内理想测量部位。之后，调节涨紧螺母7，在锁定球8的限制下拉扯钢丝组件15，令主测量臂11与副测量臂12自内向外，分别撑起并接触骨髓腔内壁。

随即，主测量臂11与副测量臂12受力，两者自动在骨髓腔内滑移并锁定骨髓腔最大径中点(本例定义为骨髓腔中心点)。此时，摆臂13发生一定角度的旋转。与此同时，摆臂13还可以通过上推杆5与下推杆6带动指示杆3也发生同样角度的旋转。

之后，通过测量设备(例如机器人的坐标测量系统)测量获得指示杆3的旋转角度。由于外管1插入骨髓腔的长度为已知，转轴2距离柱销中心点16(o点)的长度也为已知，通过计算即可获得柱销中心点16(o点)即骨髓腔中心点的坐标。

通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本实用新型后，拥有如下优点：

1、在x方向，可通过前端转轴来自动适应骨髓腔弧形弯曲形状，到达理想测量部位。

2、在y方向，可通过调节主测量臂与副测量臂，令其与骨髓腔内壁挤压，来实现膨胀测量组件的中心与骨腔中心点的拟合，保证测量精度。

此外，本实用新型所描述的指示方位或位置关系，均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或构造必须具有特定的方位，或是以特定的方位构造来进行操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“主”、“副”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“主”、“副”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

同样，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通或两个组件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。并且它可以直接在另一个组件上或者间接在该另一个组件上。当一个组件被称为是“连接于”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或间接连接至该另一个组件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

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