具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

需要说明，若本发明中有涉及方向性指示用语，如上、下、左、右、前、后的方向、方位用语，是为了利于构件间相对位置联系的描述，非为相关构件、构件间位置关系的绝对位置特指，仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。若本发明中有涉及数量的用语，如“多”、“多个”、“若干”等，具体指的是两个及两个以上。

如图1至图5中所示，本发明所述的一种智能骨牵引工具，包括一个牵引臂安装架、两个牵引臂6和两个牵引顶针7，两个牵引臂6成左右对称分布设置，牵引臂6的一端与牵引臂安装架连接，牵引臂6的另一端安装有牵引顶针7，两个牵引臂6上分别安装的牵引顶针7相对设置，并且在两个牵引顶针7之间形成骨夹持区，在每个牵引顶针7上设置有能够监测牵引力大小的压力传感器8。本发明中通过在牵引顶针7上设置有能够监测牵引力的压力传感器8，进而能够通过压力传感器8实现对牵引力数据的监测，这样即可通过对牵引力数据的监测，能使得医务人员以及患者能够获得相应的牵引力数据及变化情况，能够实现在牵引力变化过大的情况及时反馈给医务人员，从而进行及时的调整，以保证牵引作用效果。

更具体的，本发明中的牵引臂安装架是用于安装并支撑牵引臂6的结构，而为了方便实现对牵引臂6的调节，进而调节牵引臂6上的牵引顶针7作用到患者的骨结构上的牵引力，参照附图中所示本发明中优选如下结构设置：所述牵引臂安装架包括底座1、导引块2、支柱3和牵引臂支座4，在底座1上设置有导引槽9，所述导引块2能够沿所述导引槽9移动调节的安装在所述导引槽9上，所述支柱3的下端安装在导引块2上，支柱3的上端向上延伸设置，牵引臂支座4安装在支柱3上并能沿支柱3升降调节，每个牵引臂6上与牵引臂安装架连接的一端分别通过一个第一连接关节10与牵引臂支座4铰接连接。这样，即可通过导引槽9实现对导引块2的移动调节，进而实现对导引块2上安装的其它结构的移动调节，并最终实现对牵引臂6的调节。而通过设置牵引臂支座4相对支柱3的升降调节，例如具体可设置支柱3与牵引臂支座4为螺纹配合，通过螺纹配合后的相对转动来实现牵引臂支座4相对支柱3的升降调节；这样即可非常方便地通过相对转动支柱3后实现牵引臂支座4的升降调节，进而也能实现对牵引臂6的相应调节。这样，本发明中即可通过上述各调节的单一调节或组合调节形式实现对牵引臂6调节，进而最终实现对牵引力的有效调节。另外，不失一般性的，为方便相对牵引臂支座4转动支柱3，可设置为支柱3本身为能够转动地安装在导引块2。

更具体的，为了便于测得牵引臂6的倾斜角度，本发明中还可在每个牵引臂6上设置有一个水平仪16。以通过水平仪16实时测得相应的倾斜角度，进而以便于获得牵引力的方向参数。

上述对于牵引臂6的调节主要为通过牵引臂安装架这一端的调节实现。本发明中也可从牵引臂6上设置有牵引顶针7的一端进行调节来实现对牵引臂6的调节，具体的，如附图中所示，可通过与每个牵引臂6对应地配套设置有一个高度调节支座20，所述高度调节支座20包括第一支撑板11、调节柱12和第二支撑板13，调节柱12的下端安装在第一支撑板11上，调节柱12的上端向上延伸设置并且第二支撑板13能沿调节柱12升降调节地安装在调节柱12上，第二支撑板13通过第二连接关节14与牵引臂6上靠近牵引顶针7的一端铰接连接。这样，第一支撑板11安装后，通过相对调节柱12升降实现调节第二支撑板13，即可实现对牵引臂6的调节。并且，高度调节支座20由于设置于牵引臂6上设置有牵引顶针7的一端，因此通过升降调节主要调节的是牵引顶针7与患者骨接触部位的竖向方向上的作用力；同时通过该调节还能减轻重力作用下局部组织与支撑平台表面或者枕头等支撑垫的接触，减少褥疮风险。另外，通过设置充气枕头或者贴合患者枕部的3D打印的柔性枕头也能提高舒适度和减少褥疮风险。另外，调节柱12与第二支撑板13之间的具体调节结构，可设置调节柱12与第二支撑板13为螺纹配合；并且可通过设置调节柱12为能够转动的安装在第一支撑板11上，以便于相对转动调节柱12。

另外，在上述设置有第一支撑板11、调节柱12和第二支撑板13组成的高度调节支座20的情况下，本发明中进一步还可在调节柱12与第一支撑板11之间设置有压力感受器15；以通过压力感受器15来测量对牵引臂6的支撑力大小的情况；如附图1至附图5中所示结构中，当患者躺卧时间过久时，可通过调节第二支撑板13上升，并使患者头部与下方支撑板22刚好不接触，以缓解头部与支撑板22之间的压力；该调节过程中可通过获取压力感受器15的数据来间接获得患者头部与支撑板22之间的压力大小，如当压力感受器15读数最大时，对应的患者头部与支撑板22之间的压力为最小。

另外，本发明中还可进一步在两个牵引顶针7之间形成的骨夹持区的下方设置有充气枕头或者贴合患者枕部的3D打印的柔性枕头。这样可通过对充气枕头进行充放气来调节充气枕头对患者枕部的支撑作用力，或者设置贴合患者头部的3D打印的柔性枕头，能提高舒适度和达到减轻患者枕部的压力性损伤风险。如在附图1至5中所示的设置有支撑平台22的情况下，在用于患者的颅骨牵引时，可在支撑平台22与患者的头部之间设置充气枕头或贴合患者头部的3D打印的柔性枕头。其中，所述3D打印的柔性枕头可以利用患者相应的枕部，如患者头部的CT扫描数据进行建模后以通过3D打印或者与患者头部贴合的柔性枕头。

另外，本发明中的牵引顶针7的具体结构还可设置为头端粗，针尖端细的结构。这样设置的好处是能够有效地减轻颅骨进针处组织损伤。

另外，对于本发明中的牵引顶针7上需要设置压力传感器8；参照附图5中所示，本发明中可具体设置如下结构：所述牵引顶针7为中空结构，在牵引顶针7内安装有若干压力传感器8，每个压力传感器8包括测量块17、弹簧18和两块电容极板19，两块电容极板19平行间隔设置，弹簧18设置于两块电容极板19之间并且弹簧18的弹力方向与电容极板19垂直，测量块17设置于其中一个电容极板19上并且测量块17上与弹簧18的弹力方向一致的外表面从牵引顶针7上设置的通孔穿出后与牵引顶针7的外壁面平齐。这样，当牵引顶针7植入患者体内后，在牵引顶针7受力时，测量块17会受力而产生微动，进而带动与测量块17相连的电容极板19运动；而两个电容极板19之间有弹簧18，因此弹簧18的收缩量即可间接代表了测量块17的受力情况；而通过测量两个电容极板19之间的电容值以及变化量即可确定电容极板19的位移量，也即弹簧18的收缩量，进而即可实现对相应的压力传感器8的受力情况进行测量而通过多个压力传感器8的数据即可确定最终的牵引顶针7的受力情况，进而实现对牵引顶针7的牵引力数据的测量。如具体的，初始状态，弹簧18处于自由状态，假设电容极板19间距为d，相应的弹簧18长度也为d，当测量块17受力而导致弹簧18压缩，此时有F＝k*△d，k为弹簧的弹性系数，△d为弹簧18的变化量，电容公式为：C＝εS/d＝εrS/4πkd。k为静电力常量,k＝8.9880×10,单位:Nm/C(牛顿·米2/库仑2)。

另外，为提高测量的准确性和精度，压力传感器8可设置有多个，并且多个压力传感器8对应的测量块17上与牵引顶针7的外壁面平齐的部位可以在牵引顶针7的外壁面的轴向以及周向进行错过分布设置。

案例一：颅骨牵引

例如，参照附图1至附图5所示的结构中，当本发明所述的一种智能骨牵引工具用于颅骨牵引时，在两个牵引顶针7之间形成的骨夹持区为患者的颅骨21部位的放置区，颅骨21两侧分别与相应的牵引顶针7进行连接，这样通过调节两侧的牵引臂6，即可实现牵引顶针7与颅骨21之间的牵引力的调节。而且，通过调节两侧的高度调节支座20，还可以实现牵引顶针7对颅骨21在高度方向上的支撑作用力的调节，进而可以调节患者颅骨21与下方的其它支撑机构之间的支撑力；如附图中所示，当患者的颅骨21为放置到相应的支撑平台22上时，通过上述调节即可调节患者的支撑平台22对患者的颅骨21的支撑作用力的大小；这样即可通过调节支撑平台22对患者的颅骨21的支撑作用力的大小来减轻患者颅骨21的压力性损伤风险。

案例二：股骨髁上牵引

例如，参照附图6所示的结构中，本发明所述的一种智能骨牵引工具也适用于股骨髁上牵引。此时在两个牵引顶针7之间形成的骨夹持区为患者的股骨髁部位的放置区，股骨髁两侧分别与相应的牵引顶针7进行连接，这样通过调节两侧的牵引臂6，即可实现牵引顶针7与股骨髁之间的牵引力的调节。

案例三：胫骨结节牵引

例如，参照附图7所示的结构中，本发明所述的一种智能骨牵引工具也适用于胫骨结节牵引。此时在两个牵引顶针7之间形成的骨夹持区为患者的胫骨结节部位的放置区，胫骨结节两侧分别与相应的牵引顶针7进行连接，这样通过调节两侧的牵引臂6，即可实现牵引顶针7与胫骨结节之间的牵引力的调节。

案例四：尺骨鹰嘴牵引

例如，参照附图8所示的结构中，本发明所述的一种智能骨牵引工具也适用于尺骨鹰嘴牵引。此时在两个牵引顶针7之间形成的骨夹持区为患者的尺骨鹰嘴部位的放置区，尺骨鹰嘴两侧分别与相应的牵引顶针7进行连接，这样通过调节两侧的牵引臂6，即可实现牵引顶针7与尺骨鹰嘴之间的牵引力的调节。

另外，本发明还提供一种智能骨牵引系统，其包括上述本发明所述的一种智能骨牵引工具，还包括微处理器和显示终端，压力传感器8与微处理器相连，微处理器将压力传感器8的监测数据处理后获得“时间-牵引力”曲线，并将“时间-牵引力”曲线通过相应通信模块传送到显示终端实时显示。这样本发明所述的智能骨牵引系统，通过配套设置相应的微处理器的处理后，能够获得“时间-牵引力”曲线，同时将“时间-牵引力”曲线通过相应通信模块传送到显示终端实时显示，可以实时的展示患者牵引力状态，可为医护人员提供相应的曲线数据，并能够获得牵引力的变化情况，可在牵引力异常变化后及时发现并进行及时的调整，有效地确保患者的骨牵引作用效果。

更为具体的，本发明中的显示终端可以为显示屏5，如附图中所示，可直接将显示屏5设置于牵引臂安装架上，如附图中所示的将显示屏5设置于牵引臂支座4的上表面，以便于随时查看。

另外，本发明的智能骨牵引系统中还可设置有远程智能终端，微处理器与远程智能终端之间的通信模块可以采用为无线传输的方式相连以进行数据传输。其中远程智能终端可以为远程的计算机服务器，通过数据传输后可将患者的相应数据，如“时间-牵引力”曲线对应的数据传输到远程计算机服务器上进行存储或者后续的分析处理等。另外，远程智能终端也可是手机、平板等智能终端，通过如无线传输方式与微处理器相连，这样可方便将患者的相应数据，如“时间-牵引力”曲线对应的数据传输给医护人员或者患者自己的智能终端上进行便捷地查看。

另外，本发明的智能骨牵引系统还包括报警器，微处理器与报警器相连。这样，当微处理器在分析处理所测得的牵引力数据时，当监测到患者的数据异常时，如监测到的实时牵引力超过患者自身个性化设定的阈值或阀值区间，或者当牵引时间超过设定值等情况发生时，可自动控制报警器进行报警。其中监测到的牵引力随时间的变化曲线，即“时间-牵引力”曲线。

另外，当本发明中的智能骨牵引工具中设置有其它的传感器时，相应的也可将这些传感器与微处理器相连，以将所监测的数据传输给微处理器进行数据处理以及显示等。例如，当设置有压力感受器15时，可将压力感受器15与微处理器相连，这样压力感受器15监测到的数据也可传输给微处理器进行相应的处理以及最终可通过显示终端实时显示出来。同理，在设置有水平仪16时，同样可以将水平仪16与微处理器相连，并将水平仪16监测的数据最终通过显示终端实时显示出来。当然，若设置有其它需要监测的数据时，若相应的监测数据的结果不满足设定的阈值或阀值区间时，也可同样触发报警器进行报警。

另外，本发明还提供一种智能骨牵引方法，基于采用上述本发明所述的智能骨牵引系统，其中可利用PID控制系统进行控制，具体包括如下步骤：

A、在两个牵引顶针7之间放置充气枕头或3D打印的柔性枕头；

B、患者需要牵引部位置于两个牵引顶针7之间且位于充气枕头或3D打印的柔性枕头上就位，再将牵引顶针7进针；

C、通过设置压力传感器8监测牵引顶针7处的压力、通过设置压力感受器15监测高度调节支座20处的支撑力以及通过设置水平仪16监测相应牵引臂6的牵引角度方向；

D、将压力传感器8、压力感受器15和水平仪16的采样数据作为相应的采样输入值输入给PID控制系统；

E、PID控制系统将相应的采样输入值分别与对应设定的阈值或者阀值区间进行比较计算，根据计算结果对牵引顶针7的进针深度、牵引臂6、高度调节支座20以及充气枕头中的一项或者多项进行调节，直到所有的采样输入值满足设定的阈值或者阀值区间条件为止。

不失一般性的，在上述智能骨牵引方法中，所用的智能骨牵引系统，根据所监测的数据，应当配套设置有必要的压力传感器8、压力感受器15和水平仪16等，并且更具所能采用的调节项，应当设置有相应的高度调节支座20以及充气枕头等设备。

更具体的，在设置有报警器的情况下，当压力传感器8、压力感受器15或者水平仪16的采样数据不满足对应的设定的阈值或者阀值区间的条件时，PID控制系统还可触发报警器进行报警，以通过报警及时反馈。

另外，本发明中对于根据计算结果对牵引顶针7的进针深度、牵引臂6、高度调节支座20以及充气枕头中的一项或者多项进行调节，具体可根据实际情况进行合理的选择并进行调节，由于每项调节对于压力传感器8、压力感受器15或者水平仪16的结果有一定的差异，因此需要结合实际的情况进行调节。例如，对牵引顶针7的进针深度的调节，可主要调节压力传感器8的数据。而对牵引臂6的调节，可以通过调节导引块2的位置或者调节牵引臂支座4的高度等进行调节，并且牵引臂6的调节会对压力传感器8、压力感受器15和水平仪16的数据均产生一定的影响。而对于调节高度调节支座20以及充气枕头的充放气调节，则主要可调节压力感受器15的数据，当然也同时会对压力传感器8和水平仪16的数据产生一定的影响。因此，在进行调节时，应当结合实际情况进行合理的选择其中一项或者多项进行调节，直到所有的采样输入值满足设定的阈值或者阀值区间条件为止。

另外，对牵引臂6和/或高度调节支座20进行调节的方式具体可采用手动或者采用自动控制进行自动调节。当采用自动调节时，相应的应当设置有自动调节机构，并且该自动调节机构能够与PID控制系统相连，以通过PID控制系统实现对自动调节机构的调节控制。

例如参照附图9中所示，具体可设置压力传感器8的阀值区间为a1～a2，在运行过程中，当压力传感器8监测到的实时压力数据a位于上述阀值区间a1～a2之间时，相应的得到偏差ek1＝0，则说明此时的牵引力大小适中且满足要求，无需进行调整。而当压力传感器8监测到的实时压力数据a位于上述阀值区间a1～a2以外时，相应的得到偏差ek1≠0，具体当a＞a2时，ek1＝a-a2；而当a＜a1时，ek1＝a1-a；则说明此时的牵引力大小不满足要求，可触发报警器进行报警，然后可以根据PID的运算结果result1，由PID控制系统进行相应的自动控制调整或者由医务人员进行手动控制调整，直到牵引力大小满足要求为止。另外，PID控制系统还可记录该牵引力数据后形成“时间-牵引力”曲线，并实时进行显示。同理，参照附图9中所示，对于压力感受器15以及对于水平仪16也可采用相同原理的处理方式，即分别设置相应的阀值区间b1～b2和c1～c2。

另外，本发明所述智能骨牵引工具以及智能骨牵引系统除了应用于上述颅骨牵引、股骨髁上牵引、胫骨结节牵引和尺骨鹰嘴牵引等部位外，也适用于其他部位的骨牵引，如跟骨牵引等。