阅读说明：本技术 一种六轴并联支架治疗系统 (Six-shaft parallel bracket treatment system ) 是由 万春友 于宝刚 尹文学 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及医疗器械领域,公开了一种六轴并联支架治疗系统,包括六轴并联支架和远程控制模块,能够根据预设调整参数控制六轴并联支架的每个电动推杆进行自动调节,大大地降低了人为干预,解决了采用手动调节时存在的智能化程度低、调节过程繁琐易出错、调节不符合人体组织生长规律、需要人工测量与计算等问题。本发明增设了力学传感器,用于实时检测目标部位作用于每个电动推杆上的作用力,将目标部位作用于所有电动推杆上的作用力的合力和预设作用力的比值作为康复程度判断标准,在经过预设调整次数调节后且每个电动推杆的当前伸缩量等于对应的预设总伸长量时,根据判断康复程度的比值与预设比值之间的大小关系,确定拆除六轴并联支架的时间。(The invention relates to the field of medical instruments and discloses a six-axis parallel bracket treatment system which comprises six-axis parallel brackets and a remote control module, wherein each electric push rod of each six-axis parallel bracket can be controlled to automatically adjust according to preset adjustment parameters, so that the human intervention is greatly reduced, and the problems of low intelligent degree, complicated adjustment process, easiness in error, incapability of conforming to the growth rule of human tissues in adjustment, need of manual measurement and calculation and the like in manual adjustment are solved. The six-shaft parallel bracket dismantling device is additionally provided with a mechanical sensor for detecting the acting force of a target part acting on each electric push rod in real time, the ratio of the resultant force of the acting forces of the target part acting on all the electric push rods to a preset acting force is used as a rehabilitation degree judgment standard, and the dismantling time of the six-shaft parallel bracket is determined according to the size relation between the ratio of the judgment rehabilitation degree and the preset ratio when the preset adjustment times are adjusted and the current expansion amount of each electric push rod is equal to the corresponding preset total elongation.)

一种六轴并联支架治疗系统

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种六轴并联支架治疗系统。

背景技术

以泰勒支架为代表的六轴并联支架是根据“张力—应力”法则，以生物力学为基准，广泛应用于创伤修复、肢体矫形与重建领域的固定类医疗器械。传统六轴并联支架治疗系统由用于确定患者畸形参数、支架安装参数和电子处方等构成的软件系统和六轴并联支架组成。

现有的六轴并联支架系统的软件系统智能化程度低，而且采用人工手动调节具有调节繁琐、不能确保支架的调整完全符合人体组织生长规律等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种六轴并联支架治疗系统，能够提高智能化程度，实现应用过程中参数的自动调整。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种六轴并联支架治疗系统，包括安装于目标部位的六轴并联支架，所述六轴并联支架包括上环、下环、多个连接所述上环和所述下环且能够伸缩的电动推杆、用于实时检测所述目标部位作用于每个所述电动推杆上的作用力的力学传感器及支架控制模块，每个所述电动推杆的两端均通过万向结构分别连接于所述上环和所述下环，所述支架控制模块能够与每个所述力学传感器及每个所述电动推杆通讯；

所述六轴并联支架治疗系统还包括远程控制模块，所述支架控制模块能够与所述远程控制模块相互通讯，所述支架控制模块用于接收所述远程控制模块发送的预设调整参数并根据所述预设调整参数控制每个所述电动推杆动作；所述远程控制模块用于接收所述支架控制模块发送的所述力学传感器的测量信号，并将所述目标部位作用于所有所述电动推杆上的作用力和预设作用力的比值作为康复程度判断标准，在经过所述预设调整次数调节后，根据判断康复程度的比值和预设比值的大小关系，确定拆除六轴并联支架的时间；所述预设调整参数包括每个所述电动推杆的预设总伸长量、初始伸缩量、每次的预设调整量以及预设调整次数。

作为上述的六轴并联支架治疗系统的一种优选技术方案，所述六轴并联支架还包括储能电池，用于对所述支架控制模块、每个所述电动推杆和每个所述力学传感器。

作为上述的六轴并联支架治疗系统的一种优选技术方案，所述六轴并联支架还包括能够与所述支架控制模块通讯的显示器，用于显示所述预设调整参数、每个所述电动推杆的当前伸缩量以及判断康复程度的比值，由所述储能电池为所述显示器供电。

作为上述的六轴并联支架治疗系统的一种优选技术方案，还包括：

PC端，用于获取所述目标部位的X光片的图像数据中标记的至少一对关键点并将每对所述关键点对齐或预估每对所述关键点在康复后的相对位置以确定所述目标部位的预设调整参数；或，将所述目标部位的X光片的图像数据与所述目标部位对应的镜像部位X光片的目标图像数据进行对比，以确定所述目标部位的预设调整参数。

作为上述的六轴并联支架治疗系统的一种优选技术方案，所述远程控制模块为云平台，所述云平台能够与所述PC端相互通讯，所述云平台用于从所述PC端获取并存储所述预设调整参数。

作为上述的六轴并联支架治疗系统的一种优选技术方案，所述云平台还用于在第一次将所述预设调整参数发送至所述支架控制模块之后的每次调整之前，在所述目标部位作用于每个所述电动推杆上的作用力和与该电动推杆的当前伸缩量对应的理论力的差值在第一预设范围内或至少两个所述电动推杆上的作用力的合力和对应的所述电动推动杆的当前伸缩量对应的理论力的合力的差值在第二预设范围内时，对之后的所述预设调整参数进行优化，并将优化后的所述预设调整参数发送至所述支架控制模块；若否，则所述支架控制模块将根据所述预设调整参数控制所述电动推杆伸缩。

作为上述的六轴并联支架治疗系统的一种优选技术方案，还包括移动终端，所述移动终端能够与所述云平台相互通讯，所述云平台能够以互锁方式从所述移动终端或所述PC端获取所述预设调整参数，所述云平台还能够将所述预设调整参数、每个所述电动推杆的当前伸缩量以及判断康复程度的比值发送至所述移动终端。

作为上述的六轴并联支架治疗系统的一种优选技术方案，所述电动推杆包括一端与其中一个所述万向结构连接的导向套筒，及设于所述导向套筒内的：

减速电机，所述减速电机电连接于所述支架控制模块；

丝杠，所述丝杠的一端与所述减速电机的输出端连接；

传动杆，所述传动杆螺纹于所述丝杠，所述传动杆的一端伸出所述导向套筒并连接于所述另一所述万向结构且相对于所述丝杠的转动被限制。

作为上述的六轴并联支架治疗系统的一种优选技术方案，所述传动杆和所述导向套筒的其中一个上设有沿所述传动杆轴向延伸的滑槽，另一个上设有能够***所述滑槽内且能够在所述滑槽内往复移动的滑块。

作为上述的六轴并联支架治疗系统的一种优选技术方案，所述支架控制模块设于所述上环上，所述力学传感器设于每个所述电动推杆与其连接所述上环的所述万向结构之间；

或，所述支架控制模块设于所述下环上，所述力学传感器设于每个所述电动推杆与其连接所述下环的所述万向结构之间。

本发明的有益效果：本发明提供的六轴并联支架治疗系统可以根据预设调整参数控制六轴并联支架的每个电动推杆进行自动调节，大大地降低了人为干预，解决了采用手动调节时存在的智能化程度低、调节过程繁琐易出错、调节不符合人体组织生长规律的问题。

本发明提供的六轴并联支架治疗系统增设了力学传感器，用于实时检测目标部位作用于每个电动推杆上的作用力，将目标部位作用于所有电动推杆上的作用力的合力和预设作用力的比值作为康复程度判断标准，在经过预设调整次数调节后且每个电动推杆的当前伸缩量等于对应的预设总伸长量时，根据判断康复程度的比值与预设比值之间的大小关系，确定拆除六轴并联支架的时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的六轴并联支架的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的电动推杆的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的电动力六轴并联支架治疗系统的信号传递图；

图4是采用本发明实施例一提供的电动力六轴并联支架治疗系统进行畸形校正修复时的流程图。

图中：

1、六轴并联支架；11、上环；12、下环；13、电动推杆；131、导向套筒；132、传动杆；133、减速电机；134、滑块；135、丝母；136、安装套；137、丝杠；14、万向结构；

2、支架控制模块；3、显示器；4、力学传感器。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例提供了一种六轴并联支架治疗系统，包括六轴并联支架1和远程控制模块，其中六轴并联支架1包括上环11、下环12及多个连接上环11和下环12且能够伸缩的电动推杆13，每个电动推杆13的两端均通过万向结构14分别连接于上环11和下环12；电动推杆13包括一端与其中一个万向结构14连接的导向套筒131，及设于导向套筒131内的减速电机133、丝杠137和传动杆132，其中，减速电机133电连接于支架控制模块，丝杠137的一端与减速电机133的输出端连接，传动杆132螺纹于丝杠137，传动杆132的一端伸出导向套筒131并连接于另一万向结构14且相对于丝杠137的转动被限制。

具体地，导向套筒131内设有安装套136，减速电机133连接于安装套136，丝杠137的一端伸入安装套136内并连接于减速电机133的输出端；丝杠137的上套设有与其螺纹连接的丝母135，丝母135连接于传动杆132，通过丝杠137转动带动丝母135沿丝杠137移动，再由丝母135带动传动杆132轴向移动；传动杆132和导向套筒131的其中一个上设有沿传动杆132轴向延伸的滑槽，另一个上设有能够***滑槽内且能够在滑槽内往复移动的滑块134。优选地，滑块134设于传动杆132外壁，滑槽设于导向套筒131内壁。

本实施例通过减速电机133转动调节对应的传动杆132的伸缩量，以实现电动推杆13的伸缩量的连续调节，符合人体组织生长规律。

为了保证能够准确地对电动推杆13的伸缩量进行调节，每个电动推杆13还包括用于测量减速电机133转速的转速传感器。优选地，上述转速传感器为霍尔传感器。

本实施例中，上述电动推杆13设有六个，六个电动推杆13两两呈“V”型相对于其中心轴线倾斜布设，每个电动推杆13的两端分别连接于上环11和下环12。

上述六轴并联支架1可以应用于目标部位，如需要创伤修复的部位、肢体矫形以及重建的部位，上述肢体矫形以及重建的部位可以是畸形待校正部位。

如图2和图3所示，上述六轴并联支架1还包括力学传感器4和支架控制模块2，其中，力学传感器4用于实时检测目标部位作用于每个电动推杆13上的作用力，支架控制模块2能够与每个力学传感器4及每个电动推杆13的减速电机133通讯。

本实施例中，上述支架控制模块2安装于下环12上，为了接线方便，将力学传感器4设于每个电动推杆13与其连接下环12的万向结构14之间。于其他实施例中，上述支架控制模块2还可以安装于上环11，将力学传感器4设于每个电动推杆13与该电动推杆13连接上环11的万向结构14之间。

支架控制模块2能够与远程控制模块相互通讯，支架控制模块2用于接收和存储远程控制模块发送的预设调整参数并根据预设调整参数控制每个电动推杆13伸缩；远程控制模块用于接收支架控制模块2发送的力学传感器4的测量信号，并将目标部位作用于所有电动推杆13上的作用力和预设作用力的比值作为康复程度判断标准，在经过预设调整次数调节后且每个电动推杆13的当前伸缩量等于对应的预设总伸长量时，根据判断康复程度的比值和预设比值的大小关系，确定拆除六轴并联支架1的时间；预设调整参数包括每个电动推杆13的预设总伸长量、初始伸缩量、每次的预设调整量以及预设调整次数。上述预设调整参数实际上可以理解为一个电子处方。

上述六轴并联支架治疗系统还包括PC端，用于将目标部位的X光片的图像数据与目标部位对应的镜像部位X光片的目标图像数据进行对比，以确定目标部位的预设调整参数。本实施例中，上述远程控制模块可以为云平台，云平台能够与PC端相互通讯，云平台用于从PC端获取并存储预设调整参数。上述目标部位的X光片、与目标部位对应的镜像部位的X光片均优选采用正、侧为X光片。

优选地，上述六轴并联支架治疗系统还包括移动终端，移动终端能够与云平台相互通讯，云平台能够以互锁方式从移动终端或PC端获取预设调整参数，即可以从移动终端获取预设调整参数，也可以从PC端获取预设调整参数，而且要求在从移动终端获取预设调整参数的同时，不能从PC端获取预设调整参数，避免多人同时操作而造成预设调整参数混乱。云平台还能够将预设调整参数、每个电动推杆13的当前伸缩量以及判断康复程度的比值发送至移动终端。移动终端具有便于患者和医生查看相关治疗信息，以及便于医生直接通过移动终端进行远程控制的优点；患者或医生还可以通过云平台查看相关治疗信息。

上述六轴并联支架治疗系统还包括体重称，用于测量体重。可以直接通过人为方式将体重通过PC端输入，或者将体重秤采用电子体重秤，并将电子体重秤与PC端通讯，以在测完患者的体重后自动将体重信号发送至PC端。可以参考患者的体重确定每次的预设调整量，即通过多次重复试验确定不同体重的人对疼痛的承受极限，以确定预设调整次数以及每次预设调整量。

采用上述六轴并联支架治疗系统对目标部位进行修复和重建主要有以下两种方式，下面以畸形校正为例，对采用上述六轴并联支架治疗系统对目标部位进行修复和重建的两种方法分别进行详细说明，此时的目标部位指的是畸形待校正部位。

如图4所示，第一种方法是：S11、对畸形待校正部位进行治疗后，进行畸形待校正部位拍摄X光片，同时对畸形待校正部位的镜像部位片拍摄X光片，所拍摄的X光片均储存于PC端。

S12、PC端进行数据处理以获取畸形待校正部位的X光片的图像数据，以及畸形待校正部位的镜像部位的X光片的目标图像数据。

S13、PC端将畸形待校正部位的镜像部位的X光片的目标图像数据作为标准，然后将畸形待校正部位的X光片的图像数据与目标图像数据进行对比，得出预设调整参数。

上述预设调整参数包括每个电动推杆13的预设总伸长量、初始伸缩量、每次的预设调整量以及预设调整次数。

在每个电动推杆13的预设总伸长量确定的情况下，确定预设调整次数和每次的预设调整量，其中每次的预设调整量是根据多次重复试验确定的已知值，每个电动推杆13的预设总伸长量与每次的预设调整量的比值即是预设调整次数，在此均不做具体限定。同一电动推杆13每次的预设调整量可能不同，也可能相同，不同电动推杆13每次的预设调整量可能相同，也可能不同。

S14、云平台将从PC端获取的预设调整参数发送至支架控制模块2，支架控制模块2用于接收云平台发送的预设调整参数并根据预设调整参数控制每个电动推杆13动作；云平台同时接收支架控制模块2发送的力学传感器4的测量信号，并将目标部位作用于所有电动推杆13上的作用力的合力和预设作用力的比值作为康复程度判断标准。

S15、在经过预设调整次数调节后，根据判断康复程度的比值和预设比值的大小关系，确定拆除六轴并联支架1的时间。

具体地，在经过预设调整次数调节后，若目标部位作用于所有电动推杆13上的作用力的合力和预设作用力的比值达到预设比值时，说明此时已经恢复，可以拆掉六轴并联支架1。

上述预设比值是医生根据经验确定的患者已经恢复时对应的比值，是一个已知值。

上述步骤S15中，云平台在每个电动推杆13上的作用力和与该电动推杆13的当前伸缩量对应的理论力的差值在第一预设范围内时，发送至信号至支架控制模块2以调节每个电动推杆13的伸缩量。

具体地，将整个恢复过程划分为多个阶段，每个阶段电动推杆13调整一次伸缩量，但不对每个阶段的时间进行限制，只是在每个电动推杆13上的作用力和与该电动推杆13的当前伸缩量对应的理论力的差值在第一预设范围内，进行下一次调整；若否，则支架控制模块将根据预设调整参数控制电动推杆伸缩，即不进行优化，根据原有的预设调整参数进行调节。

本发明的其他实施例中，还可以采用每隔预设时间对电动推杆13的伸缩量进行调整一次；也可以在至少两个电动推杆上的作用力的合力和对应的电动推杆的当前伸缩量对应的理论力的合力的差值在第二预设范围内时，进行下一次调整，若否，则支架控制模块将根据预设调整参数控制电动推杆伸缩，即不进行优化，根据原有的预设调整参数进行调节。

第二种方法与第一种方法的区别在于，医生凭借自身经验在畸形待校正部位的X光片上标记至少一对的关键点；通过PC端获取畸形待校正部位对应的图像数据中标记的每对关键点，将每对关键点对齐或预估每对关键点在康复后的相对位置以确定畸形待校正部位的预设调整参数。

将上述六轴并联支架治疗系统应用于骨折修复时，在将六轴并联支架1安装在骨折部位之后，在进行初次调整后无需再对每个电动推杆13的伸缩量进行调整，即预设总伸长量等于初始伸缩量，每次的预设调整量以及预设调整次数均为零。因此在使用上述六轴并联支架治疗系统进行治疗之前，需要先确认患者属于哪种修复情况。

优选地，六轴并联支架1还包括能够与支架控制模块2通讯的显示器3，用于显示预设调整参数、每个电动推杆13的当前伸缩量以及判断康复程度的比值，便于患者实时查看六轴并联支架1当前的工作情况，以及整个治疗过程中所采用的电子处方。

六轴并联支架1还包括储能电池，用于为支架控制模块2、显示器3和每个减速电机133、每个力学传感器4、以及每个转速传感器供电。上述储能电池可以是蓄电池，也可以是可充电电池，优选地，上述储能电池采用蓄电池。

本实施例通过上述六轴并联支架治疗系统可以实现六轴并联支架1的自动调节，大大地降低了人为干预，解决了采用手动调节时存在的智能化程度低、调节过程繁琐易出错、调节不符合人体组织生长规律的问题；而且明确指出了什么时候拆除六轴并联支架1。

实施例二

本实施例是对实施例一的优化，骨骼所受力与六轴并联支架1所受力之和为整个肢体所受合力，六轴并联支架1所受力与骨骼所受力的比值为力的分担比。将整个恢复过程划分为多个阶段，每隔预设时间每个阶段电动推杆13调整一次伸缩量，以逐渐降低六轴并联支架1所受力，提高骨骼所受力。在理想情况下，每次结束一个阶段，力的分担比将达到与当前伸缩量对应的一个预设力的分担比。

但由于每个人的恢复速度不同，每个阶段电动推杆13的预设调整量也就会存在不同，为此因此本实施例在实施例一的基础上对每次的预设调整量进行优化。

云平台还用于在第一次将预设调整参数发送至支架控制模块2之后的每次调整之前，在目标部位作用于每个电动推杆13上的作用力和与该电动推杆13的当前伸缩量对应的理论力的差值在第一预设范围内时，对之后的预设调整参数进行优化，并将优化后的预设调整参数发送至支架控制模块2。

若是在第一次调整后的每次调整之前，目标部位作用于每个电动推杆13上的作用力已经在与该电动推杆13的当前伸缩量对应的理论力的差值在第一预设范围内，则说明恢复速度快，需要增大每个电动推杆13每次调整对应的预设调整量，记为优化预设调整量，并根据每个电动推杆13对应的优化预设调整量控制该电动推杆13动作。

若在下一次调整时，目标部位作用于每个电动推杆13上的作用力仍大于与该电动推杆13的当前伸缩量对应的理论力的差值在第一预设范围的最大值，则说明六轴并联支架1分担的力过多，恢复速度慢，需要降低电动推杆13每次调整对应的预设调整量，并计算每个电动推杆13的预设总伸长量与该电动推杆13的当前伸缩量的差值，而后判断上述差值与剩余调整次数的比值是否大于上一次调整至当前时刻电动推杆13的伸缩变化量；若是，则需要增大剩余调整次数，若否，则剩余调整次数不变。至于剩余调整次数的调整，可以将上一次调整至当前时刻电动推杆13的伸缩变化量作为优化预设调整量，然后确定剩余调整次数。

值的说明的是，在进行优化时，由于需要确定每个电动推杆13的当前伸缩量，其具体计算方法如下：可以通过电机的转动角度或转速和时间计算电动推杆1每次的伸缩量，每次调整后，记录每个电动推杆1当前的伸缩量。也可以通过位移传感器直接测量每个电动推杆13的当前伸缩量。

若在下一次调整时，目标部位作用于每个电动推杆13上的作用力恰好位于与该电动推杆13的当前伸缩量对应的理论力的差值在第一预设范围内，则说明患者恢复速度与预设调整参数刚好匹配，无需进行优化。

于其他实施例中，也可以在至少两个电动推杆上的作用力的合力和对应的电动推杆的当前伸缩量对应的理论力的合力的差值在第二预设范围内时，对之后的预设调整参数进行优化，并将优化后的预设调整参数发送至支架控制模块；若否，则支架控制模块将根据预设调整参数控制电动推杆13伸缩，若否，则支架控制模块将根据预设调整参数控制电动推杆伸缩，即不进行优化，根据原有的预设调整参数进行调节。

本实施例采用六轴并联支架1的分担力来评价恢复情况，实现恢复情况的实时反馈，并对预设调整参数进行实时优化调整，以实现根据患者的恢复状况确定对预设调整参数进行优化。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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发明的限制。此外，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。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。