【骨盆骨折位复位架总体方案设计案例分析3800字】

3骨盆骨折位复位架总体方案设计案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u24005骨盆骨折位复位架总体方案设计案例分析 1238301.1骨盆骨折复位架的设计要求 153661.1.1骨盆骨折类型 1298371.1.2骨盆骨折固定方式 315501.1.3骨盆骨折复位手术流程 4120091.2骨盆骨折复位架总体方案设计 745241.1.1方案对比 7125671.1.2骨盆骨折复位架构型选择 873411.1.3方案设计需求 91.1骨盆骨折复位架的设计要求从骨盆的解剖分析来看，骨盆是一个非常坚固的结构，但当它受到外力严重损伤时，它的结构也会被破坏。骨盆骨折通常分为稳定性骨折和不稳定性骨折。稳定性骨折的在一般情况下情况下，结构变化不大，一般无明显位移。在没有其他并发症的情况下，几乎没有手术的必要，只需一般的治疗，骨折部分就可以自愈。当骨盆受到高能损伤时，不稳定的骨折和韧带的位移或撕裂是非常常见的，导致骨盆明显位移，这时就需要立即进行手术治疗。1.1.1骨盆骨折类型骨盆的科学分类对骨盆的治疗具有十分重要的指导意义。最常用和最科学的分类方法是Young-Burgess和Tile分型法。YoungBurgess分型法是根据骨盆的暴力来源分为四种类型:分离型、压缩型、垂直型和混合型。Tile分型法是根据骨盆稳定性和损伤机制进行的，分为A型(稳定型)、B型(部分不稳定型)和C型(旋转和垂直不稳定型)。最严重的骨折为TileC型骨折，包括耻骨联合分离、骶髂关节骨折脱位等[19]。这主要是由于骶髂关节与耻骨联合之间的骨骼结构连接最薄弱，仅靠肌肉和韧带的牵拉无法抵抗来自外部的高强度损伤[20]。根据发生意外骨盆受到的能量来源不同，断裂的半侧骨盆通常以多种复杂的位移组合呈现出不同形态。将位移在前后、上下、内外方向分解，会导致患侧骨盆相对于健侧骨盆发生上移、下移、前移、后移、挤压和分离的平移，还可能导致患侧骨盆相对于健侧骨盆发生内翻、外翻、前倾、后倾、挤压旋转和分离旋转的旋转位移。为此需要根据骨盆的特点建立一个空间坐标系，坐标的原点可以设置在骶骨上的中心点。以身体的横向坐标轴为x轴，以垂直身体平面方向向上的坐标轴为y轴，以垂直xy轴的坐标轴为z轴，如图2-1所示。图2-1建立骨盆坐标系的示意图至半侧骨盆绕xyz轴所做的旋转运动发生在xy、xz和yz三个平面，如图2-2所示。图2-2骨盆骨折发生位移的分析图中A和B分别为骨盆绕Z轴进行挤压分离扭转，C和D分别为骨盆绕Y轴进行内外翻转，E和F分别为骨盆围绕X轴进行前后倾斜。1.1.2骨盆骨折固定方式骨盆位于人体的中部，通过脊柱和髋关节连接着人体的上下部分。但由于暴力冲击等因素，易引起骨盆骨折。骨盆骨折后有以下固定方法:第一种方法是最简单的外固定法。在急性期,如果情况不是很严重,可以用医院的网状口袋来包装整个骨盆的臀部和骨盆的双侧,能将整个骨盆环缠绕,然后固定在病床床架的横梁上。这种方法简单易行，但会限制患者的日常活动，使用这种方法的患者无法进行大幅度的运动。第二种方法是使用外固定架法。方法是先用两颗或三颗较粗的螺钉固定骨盆髂嵴的位置，再用横杆和长铁棒固定螺钉，形成环状固定后再用钉棒等外固定器械固定骨盆。与第一种方法相比，该方法具有固定效果好，活动限制少的优点。第三种方法是骨牵引。通过钢筋或牵引钳穿过患者骨质，牵引力可通过患者骨到达损伤部位，从而固定骨盆。第四种是内固定。主要固定材料各种螺钉，如髂骨翼可采用空心螺钉固定，骶骨、髂骨关节可采用骶髂螺钉固定。同时，移位型骨盆骨折也可采用钢板螺钉联合固定。近年来外固定架治疗不稳定性骨盆骨折因其创伤小，提高严重骨盆骨折抢救手术的成功率，减轻病人术后痛苦等方面显著，逐渐成为治疗骨盆骨折的发展趋势。1.1.3骨盆骨折复位手术流程骨盆骨折复位手术的基本流程大致分为术前、术中、术后三个阶段。术前阶段一般是完成急救、清创、止血等抢救工作后，再向骨盆置入固定螺钉等外固定操作，通过CT扫描出骨盆骨折的结果，根据扫描得到的骨折情况初步制定复位手术方案。术中阶段是根据医生的手法和经验判断执行复位操作。术后阶段是将复位完成的骨盆进行最终固定，将伤口缝合，最后通过CT扫描对复位结果进行评估。传统骨盆骨折复位手术操作流程图如图2-3所示，医生主要根据骨盆的对称性进行大致规划骨盆骨折的复位。手术中通过不断进行X光照射骨盆的入口位和出口位，逐次调整患侧骨盆的位置，直至患侧骨盆断裂面闭合并且骨盆环的结构基本对称。术中骨盆的复位效果完全依靠执行操作医生的经验和手感，其中有很多变数或不确定因素。如果出现差错或经验不足，会导致复位操作需要重复很多次，耗费医生大量精力和体力。甚至可能会对患者造成二次创伤，并且多次进行X光照射也会对医生和患者造成大量辐射。最终完成复位后的效果也可能出现不满意的情况。图2-3传统骨盆骨折复位手术中流程图根据传统骨盆骨折复位手术中出现的问题，需要制定一种相对简化的复位手术流程，设计一种骨盆骨折复位架，骨盆骨折复位架复位术中流程图如图2-4所示。首先通过手术中CT扫描图像等操作进行三维重建骨盆，参考对称面健侧骨盆的镜像结果进行分析及计算，由医生规划出一条手术复位路径，通过骨盆骨折复位架的操作完成准确复位。整个过程不必反复操作和X光透视，并且复位结果相对传统手法更为精准，操作更为简洁。图2-4骨盆骨折复位架复位术中流程图1.2骨盆骨折复位架总体方案设计手术机器人可以是相对独立的，也可以是大型机器人系统的一部分。其目的是帮助外科医生做好术前准备，调整手术方案，通过机器人控制或人操作来完成手术[21]。不论手术机器人是如何进行控制的，机构的设计仍然是最关键的部分。1.1.1方案对比远程运动中心机构（Remotecenterofmotion，简称RCM）是一种具有固定虚中心转动的机构。在微创手术中，套管针由于切口的限制而围绕插入点旋转或移动，远心机制为手术工具提供相对固定的插入点，可以帮助机器人精确地定位末端执行装置。该机构结构简单，控制方便，成本低廉，提高了手术的安全性。用它作为不稳定骨盆骨折的闭合复位框架，作为骨盆准确复位的主要机构。目前的远心机构主要包括以下几种类型：单一旋转轴型、圆形导轨型、平行四边型和实时同比传送型[22]。单一旋转轴型远心机构是指机构的旋转轴固定，其余点围绕轴线旋转的一类机构。圆形导轨型远心机构是指旋转关节围绕固定点沿弧形的导轨滑动并能被固定件固定于任意位置。平行四边型远心机构是另一种常见类型,如图2-5所示。图2-5平行四边型结构远心机构由于其旋转弧度更大，构型简单，远程运动中心可以被任意调节和固定以适应不同需求，因此应用的较为广泛，但其缺点也很明显，就是由于其关节较多，机构的整体存在刚性不足的缺陷。实时同比传送型远心机构与平行四边型远心机构具有相同的理论基础，两者都能以相同比例向远程运动中心传送运动信息，一定条件下还能互相替代使用，唯一的不同是实时同比传送型将平行四边形结构替换为一对相同大小的滑轮加履带的结构[4]。上述四种远心机构均仅能围绕一个固定点的一自由度旋转运动，如果要实现对三维空间中的刚体进行任意方向任意角度的旋转或移动，就需要对以上机构进行组合和改进。由于组合后的远心机构仍需要且必须仅保留一个远程运动中心，因此两个或多个远心机构的组合必须保证各自的远程运动中心重合为一点，且各机构的执行空间和运动轨迹互相独立且不受干扰。1.1.2骨盆骨折复位架构型选择如果要达到骨盆骨折的复位，所使用的复位机构必须确保足够的自由度。由于大多数远心机构只有一个自由度，因此选择符合复位要求的远心机构极为重要。在以上几种基本类型的远心机构中，虽然单一旋转轴型的远心机构结构简单、能任意组合，但为了固定患侧骨盆，需要将多个单一旋转轴型远心机构连接于手术床之上。平行四边型远心机构也面临着同样的问题，平行四边形结构所需的操作空间甚至更大。因此，结合手术操作的实际情况，本复位架的构型选择了更节省操作空间的圆形滑轨组合型远心机构并进行组合设计。整个复位架机构是由三个１自由度的圆形导轨型远心机构组成的，并且具有６自由度的复合式远心机构。其基本构型如图2-6所示。图2-6圆形滑轨组合型远心机构1.1.3方案设计需求（1）由于骨盆骨折后不确定因素很多，会在三维空间中发生任意方向的移位，为了计算方便，此时只考虑旋转移位。根据骨盆骨折Young-Burgess分型和Tile分析，骨盆的移位类型以开书型骨盆骨折和矢状面的旋转移位为主[4]。根据大致的开书型骨折移动范围，可以估算并制定出整个机构的工作空间。骨盆矢状面示意图如2-7所示。图2-7骨盆矢状面示意图首先要知道复位开书型骨折所需的工作范围，如下图2-8所示的为右侧骨盆外旋20°时的情况，可以包含骨盆骨折时大部分的骨盆位移。因此将整个机构所需的最大外旋范围定义为20°。图2-8右侧骨盆外旋20°模型通过文献调研和分析对大量骨盆骨折患者进行统计，得到患侧骨盆相对于健侧骨盆在1.1节所述的三个坐标方向上的最大平移的最大偏移量分别为58mm，22mm，21mm。得出骨盆骨折复位手术中，骨盆绕x轴y轴z轴大致所需的操作空间最大变化量，如表2-1所示。表2-1骨盆骨折复位手术所需操作空间旋转与平移最大变化量绕x轴转动±20°绕y轴转动±20°绕z轴转动±20°沿x轴平移±100mm沿y轴平移±100mm沿z轴平移±100mm开书型骨盆骨折的旋转移位发生在骨盆入口平面，骨盆入口平面如图2-9所示。图2-9骨盆入口平面示意图为实现患侧