新型受力可調(diào)節(jié)肩關節(jié)牽引器的設計與應用

蘇增生，蘇秋玲，洪范宗，王　偉

新型受力可調(diào)節(jié)肩關節(jié)牽引器的設計與應用

蘇增生，蘇秋玲，洪范宗，王偉

目的：研制一種新型肩關節(jié)牽引器，用于肩關節(jié)手術中拉開肩關節(jié)間隙，確保牽引力受力方向可調(diào)節(jié)、大小恒定，從而方便手術操作。方法：依據(jù)手術需求設計牽引器的機械結(jié)構(gòu)，包括橫架、支撐架、滑輪、安裝槽及腳托固定裝置等關鍵部分，采用鋁合金和不銹鋼材料進行加工組裝，以適應承重極限，并根據(jù)不同手術床長度和寬度、不同患者身高和雙肩寬度，設計合適的牽引器支撐架高度、橫架長度等。結(jié)果：該牽引器克服了人工操作中牽引間隙不夠、放置體位時間較長、術中不便于調(diào)節(jié)牽引方向、受力不均易引起神經(jīng)血管損傷等問題，可方便地固定或持續(xù)調(diào)節(jié)患者單側(cè)肩關節(jié)的外展或內(nèi)收。結(jié)論：該牽引器使用方便，解決了人工操作帶來的人員配備與牽引力度、角度等的持續(xù)性與穩(wěn)定性問題，具有很大的實用價值。

肩關節(jié)；牽引；可調(diào)節(jié)；關節(jié)鏡手術

0　引言

肩關節(jié)由肱骨頭及肩盂構(gòu)成。肩盂小而淺，僅占肱骨頭的1/3～1/4[1]。肩關節(jié)常因間接暴力導致脫位。目前，肩關節(jié)手術中仍多采用傳統(tǒng)的足蹬復位法，雙手握患肢腕部，足跟頂住腋窩做對抗牽引，做外展、外旋、內(nèi)收、內(nèi)旋等動作[2]。人工操作容易出現(xiàn)外展的程度不夠，足蹬與手牽互相拮抗；或者外展、外旋與內(nèi)收、內(nèi)旋的操縱掌握不恰當，使關節(jié)囊及其周圍組織處于緊張狀態(tài)，關節(jié)囊破裂處閉鎖，加上肩袖組織的箍鉗作用，給復位造成困難。出于這個原因，現(xiàn)有技術主要采用搭肩、過肩、外展平肩等牽引的方法克服上述問題[3]。這些牽引方法都需要人工參與，牽引效果受到人為因素影響較不穩(wěn)定。而合適的體位是關節(jié)鏡手術成功的基礎[4-5]。目前，大多肩關節(jié)手術中的體位調(diào)節(jié)均由手術護士執(zhí)行，并根據(jù)手術需求微調(diào)。為降低醫(yī)務人員的勞動強度，費文勇[6]、馬貴芳[7]及常州市第一人民醫(yī)院等分別研制了合適的肩關節(jié)鏡手術用牽引裝置[8-11]，采用機械傳動實行牽引，將人體生理學與機械物理力學結(jié)合起來，有效解決了人工牽引的不足。但是傳統(tǒng)型牽引架仍存在牽引間隙不夠、放置體位時間較長、術中不便于調(diào)節(jié)牽引方向、容易引起神經(jīng)血管損傷等問題。曾武章等[12]發(fā)明了一種肩部牽引架，該牽引架的兩端分別設有一滑輪并配有牽引線。在實際使用中，由于位置關系，牽引架上的滑輪和患者的手臂常存在一個角度，導致滑輪難以轉(zhuǎn)動甚至不能轉(zhuǎn)動的情況，此時就需要重新調(diào)整患者的位置或者牽引架的裝配位置，這很不利于對患者患肢的保護，甚至造成二次傷害。使用該牽引架也較為麻煩，耗時長，不利于及時救治患者。

本文研制了一種新型肩關節(jié)牽引器，用于肩關節(jié)手術中拉開肩關節(jié)間隙，確保牽引力受力方向可調(diào)節(jié)、大小恒定，并克服現(xiàn)有的肩關節(jié)牽引器存在的滑輪與牽引線常存在一個夾角，進而導致滑輪難以滾動，需要多次調(diào)整患者或者牽引器位置，使用麻煩，不利于患者安全救治的問題。

1　總體方案設計

采用Auto CAD 2010軟件，繪制好圖框和標題欄后，通過軟件程序中的機械圖庫選擇基本圖形元素及圖庫中的螺母、螺釘?shù)葓D塊依次繪制主視圖和關鍵設計點視圖文件。

設計的肩關節(jié)牽引器如圖1所示，包括橫架、支撐架、安裝槽及腳托固定裝置。其中支撐架高度可調(diào)，下端插在手術床沿的腳托固定滑塊中；頂部的U形安裝槽和螺釘用于固定橫架的位置，橫架兩端各固定一個帶槽的定滑輪，牽引繩穿過滑輪槽，一端連接配重水袋，另一端固定在患者手腕部；患者一側(cè)的定滑輪能夠以橫桿為軸心旋轉(zhuǎn)一定角度，有利于滑輪的順暢轉(zhuǎn)動，避免手術過程中改變患者位置或者牽引器的位置，使得牽引器在肩關節(jié)手術中能夠持續(xù)牽引使逐漸外展、內(nèi)收患肢，可克服人工操作產(chǎn)生的問題，也符合肩關節(jié)受傷機制，可拉開肩關節(jié)間隙，方便手術操作。

2　各部件的結(jié)構(gòu)設計與組裝

2.1橫架的結(jié)構(gòu)設計

如圖2所示，橫架由左右2段空心不銹鋼方形管對接而成，包括左支桿和右支桿。右支桿的左端側(cè)壁上設有至少3個均勻分布的調(diào)節(jié)孔，左支桿右端面設有插孔，右支桿左端插設于該插孔內(nèi)，且在左支桿的側(cè)壁上設固定孔以及適配的固定針，固定針貫穿該固定孔并延伸至其中一個調(diào)節(jié)孔內(nèi)。橫架中間位置間隔2.5 cm鉆有一排螺釘孔，使用時將橫架水平放置在支撐架的U形安裝槽中，并使安裝槽側(cè)面的螺釘孔對準橫架中部的某個螺釘孔后，將固定螺釘旋入安裝槽的螺釘孔中，即可將橫架固定在支撐架頂部。調(diào)節(jié)安裝槽對準橫架上不同的螺釘孔即可調(diào)節(jié)橫架左右臂的長度，橫架患者側(cè)可調(diào)節(jié)長度范圍為107～130 cm。

圖3為對接部位的示意圖，左右2段方形管對接處加工成長度為2.8 cm、直徑2.37 cm的圓柱，距圓柱頂端0.8 cm處加工一圈凹槽，對接處有一深度3 cm、直徑2.5 cm的圓柱孔，距離孔邊緣2.08 cm處鉆一個螺釘孔。旋緊固定螺釘可以將橫架左右2部分對接成一個整體，稍微旋松螺釘后，旋轉(zhuǎn)部分可沿橫架的軸心旋轉(zhuǎn)任意角度。

橫架兩端的上下底面上各開有一個方形孔，如圖4所示，安裝一個帶有滑輪槽的定滑輪，滑輪軸固定在橫架側(cè)面的孔中。

圖1　肩關節(jié)牽引器立體結(jié)構(gòu)圖

圖2　肩關節(jié)牽引器橫架結(jié)構(gòu)圖

圖3　肩關節(jié)牽引器橫架2段方形管組裝示意圖

圖4　定滑輪位置及安裝示意圖

2.2支撐架的結(jié)構(gòu)設計

如圖5所示，支撐架由上支桿和下支桿構(gòu)成，分別為2截不同直徑的圓形空心鋁合金管。上支桿側(cè)壁上設有至少3個均勻分布的調(diào)節(jié)孔，下支桿上端面設有插孔，上支桿插設于該插孔內(nèi)。同時，下支桿側(cè)壁上設有固定孔以及相適配的固定針，該固定針貫穿該固定孔并延伸至其中一個調(diào)節(jié)孔，套接成支撐架。上下支桿對齊不同的螺釘孔位置后旋入固定針，就可以調(diào)節(jié)支撐桿的高度，其可調(diào)高度范圍為107～189 cm。

如圖6所示，支撐架的底部設計成直徑1.35 cm的實心鋁合金桿（圖5下半部分），使用時插入手術床沿的腳托固定器中間，然后旋緊固定螺釘即可。

2.3牽引繩與掛鉤的結(jié)構(gòu)設計

牽引繩采用直徑2 mm的鋼絲繩，長度280 cm。牽引繩兩端各有一個不銹鋼材質(zhì)的掛鉤，使用時一端掛適量的配重水袋，另一端鉤住患者患肢腕部纏繞的紗布。當患者或手術床位置改變時，旋轉(zhuǎn)部分調(diào)節(jié)角度即可確?；喪芰Ψ较蚺c鋼絲繩牽拉方向一致。

圖5　肩關節(jié)牽引器支撐架結(jié)構(gòu)圖

圖6　支撐架與手術床安裝示意圖

2.4組裝

如圖1所示，支撐架的上端設有U形安裝槽，橫架的底面與安裝槽槽底貼合連接，安裝槽槽壁上鉆有一個貫通兩側(cè)的螺釘孔，固定螺釘貫穿該孔以及橫架中部的螺釘孔，將橫架固定在支撐架的頂端。

3　應用效果

將牽引器用于肩關節(jié)手術中固定或持續(xù)改變患者單側(cè)肩關節(jié)的外展或內(nèi)收，拉開肩關節(jié)間隙，既能方便手術操作，又可避免人工操作帶來的人員配備與牽引力度、角度等的持續(xù)性與穩(wěn)定性問題，用于肩關節(jié)鏡手術，有利于患者位置調(diào)節(jié)，保證手術的順利進行。

我們設計的新型受力可調(diào)節(jié)肩關節(jié)牽引器以橫架和支撐架組成的T字框架為主體，實物應用如圖7所示。與傳統(tǒng)牽引器相比，在橫架部分至少設置一個旋轉(zhuǎn)端，并于旋轉(zhuǎn)端裝配滑輪，使其可繞軸旋轉(zhuǎn)，從而確保牽引器在牽引過程中滑輪的受力方向可調(diào)節(jié)。不僅有利于滑輪的順暢轉(zhuǎn)動，避免了手術過程中需要變化患者的位置或者牽引器的位置，使得牽引器在肩關節(jié)手術中能夠持續(xù)牽引使逐漸外展或內(nèi)收患肢，克服了人工調(diào)節(jié)的缺陷，也符合肩關節(jié)受傷機制，避免了二次傷害。

圖7　肩關節(jié)牽引器應用效果圖

肩關節(jié)牽引器組裝完成后在我院投入使用1a多以來，成功開展臨床應用40例，包括肩關節(jié)盂唇損傷8例、肩袖損傷15例、凍結(jié)肩7例、肩關節(jié)滑囊炎7例和肩峰下撞擊癥3例，肩關節(jié)牽引器質(zhì)量輕、安裝操作方便，在手術過程中能維持患肢良好的外展、前屈體位，保證有效、恒定、合適的牽引力量，獲得良好的肩關節(jié)腔視野，從而方便手術操作，防止臂叢神經(jīng)牽拉損傷。

4　結(jié)語

本文針對肩關節(jié)的特殊結(jié)構(gòu)，研制肩關節(jié)鏡手術使用的一種有效上肢牽引裝置，使側(cè)臥體位患者維持患肢合適的外展、前屈體位，有利于獲得良好的手術視野，方便手術操作。研制的肩關節(jié)牽引器為T形架構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，包括橫架、支撐架、安裝槽及腳托固定裝置等，具有伸縮、旋轉(zhuǎn)及拆卸功能，方便安裝、拆卸及收藏，并可靈活、準確地調(diào)節(jié)牽引力線及控制牽引力量，通過橫架上的滑輪維持穩(wěn)定的牽引力，應用效果較好。

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（收稿：2015-01-05修回：2015-05-12）

Design and application of new shoulder joint dragger with adjustable pulling force

SU Zeng-sheng,SU Qiu-ling,HONG Fan-zong,WANG Wei
（Department of Medical Engineering,the 180th Hospital of the PLA,Quanzhou 362000,Fujian Province,China）

Objective To develop a new shoulder joint dragger to open the gap in the joint,which has the constant traction force adjustable in all directions.Methods The dragger was composed of the components of crossarm,support frame,pulley,mounting groove,foot-support fixing device and etc,which was made of aluminum alloy and stainless steel material.The support frame height,crossarm length and etc could be adjusted according to the length and width of the operating table as well as the height and shoulder width of the patient.Results The dragger eliminated the deficiencies of artificial operation in unenough gap,direction adjusting,injuries in nerves and vessels due to uneven force and etc,and thus could keep or regulate the states of unilateral shoulder for abduction or endoduction.Conclusion The dragger solves the problems due to artificial operation in the continuity and stability of the dragging force and angle,and thus has great practical values.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（10）：45-47]

shoulder joint;dragging;adjustable;arthroscopic surgery

[中國圖書資料分類號]R318.6；TH772.1A

1003-8868（2015）10-0045-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.10.045

專利：國家實用新型專利（ZL 201420281512.5）

蘇增生（1981—），男，工程師，主要從事醫(yī)療設備維修維護方面的研究工作，E-mail：sssuxingxing@163.com。

362000福建泉州，解放軍180醫(yī)院醫(yī)學工程科（蘇增生，蘇秋玲，洪范宗，王偉）

蘇秋玲，E-mail：suqiuling0818@163.com