一种利用ar设备辅助colles骨折外固定的教具
技术领域
1.本发明涉及骨折教具设备技术领域，特别涉及一种利用ar设备辅助colles骨折外固定的教具。


背景技术：

2.colles骨折是指桡骨下端的骨松质骨折。骨折发生在桡骨下端2～3厘米范围内的骨松质部位，colles骨折为人体最常发生的骨折之一，占所有骨折的10%，以成年人居多。病因多为平地跌倒，手掌撑地、腕关节处于背伸及前臂内旋位时，以致暴力集中于桡骨远端松质骨处而引起骨折，典型症状为银叉状畸形。目前colles骨折的治疗以手法复位外固定治疗为主。需要经过牵引、推挤、按压等操作以纠正成角，最终复位。整个过程较依赖临床医生操作经验，需要经过大量练习才能充分掌握此项技能。因此，colles骨折复位模拟教具称为医学生初步学习及联系的工具。但现存的colles骨折复位教具存在两个不足：一是骨折复位的机械结构简单，练习复位的体验与真实操作手感存在差距，达不到练习的目的。二是理论与操作分离，学生不能充分理解牵引、挤压的目的，无法实现理论与实践的结合。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用ar设备辅助colles骨折外固定的教具。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用ar设备辅助colles骨折外固定的教具，包括教具结构、电源和ar设备，所述电源与所述教具结构电连接，所述教具结构与所述ar设备电连接。
5.进一步地，所述教具结构包括桡骨前端、拉杆、压盘、复位弹簧、桡骨中部、第一盖板、pcb板和弹性组件，所述桡骨前端上设置有第一平面和第二平面，所述第一平面与所述第二平面相对设置，所述第一平面上固定设置有用于固定所述桡骨前端的固定块，所述第二平面的中部设置有垂直于所述第二平面的转动盲孔，所述转动盲孔中设置有垂直于所述转动盲孔的长销，所述拉杆的一端与所述设置在所述转动盲孔中且与所述长销的中部铰接，所述拉杆的另一端通过短销与所述压盘一个面铰接，所述长销与所述短销平行设置，所述桡骨中部上设置有与所述第二平面配合的第三平面，所述第三平面的中部设置有贯穿且垂直于所述第三平面的阶梯孔，所述阶梯孔横截面积较小端靠近所述第三平面设置，所述压盘设置在所述阶梯孔横截面积较大的孔中，所述压盘在所述阶梯孔不能旋转，且所述压盘与处于压缩状态的所述复位弹簧的一端配合，所述复位弹簧的另一端与所述阶梯孔横截面积较大的孔底配合，所述第三平面上还设置有垂直于所述第三平面的限位盲孔，所述限位盲孔的侧壁上设置有贯穿的线缆孔，所述弹性组件设置在所述限位盲孔的底部且与所述pcb板的下表面配合，所述pcb板的上表面与所述第一盖板配合，所述第一盖板设置在所述限位盲孔的开口部且与所述开口部配合，且所述第一盖板的上表面与所述第三平面处在同一个平面上，所述pcb板与所述电源电连接，所述pcb板与所述ar设备电连接，所述pcb板上
设置有开关按钮组，所述第一盖板上设置有与所述开关按钮组配合的按钮孔，所述第二平面上固定设置有用于触发所述开关按钮组的按钮凸起，所述第二平面与所述第三平面之间设置有使所述按钮凸起触碰所述开关按钮组的限位调节组件。
6.进一步地，所述开关按钮组包括依次设置的下偏按钮、复位按钮、上偏按钮和骨折按钮，所述下偏按钮、复位按钮、上偏按钮和骨折按钮均设置在第一直线上，且相邻两个按钮之间等间距设置，两个按钮之间的中心距离为h1，所述第一直线与所述长销互相垂直进一步地，所述限位调节组件包括若干第一调节凸起和至少四个第一调节凹槽，所述第一调节凸起与所述第一调节凹槽配合且所述第一调节凸起在所述第一调节凹槽中不能旋转，多个所述第一调节凹槽设置在第二直线上，所述第二直线与所述第一直线平行，且相邻两个所述第一调节凹槽之间等间距设置，两个所述第一调节凹槽之间的中心距离为h2，其中h1= h2。
7.进一步地，所述第一调节凸起固定设置在所述第三平面上，所述第一调节凹槽设置在所述第二平面上；或所述第一调节凸起固定设置在所述第二平面上，所述第一调节凹槽设置在所述第三平面上。
8.进一步地，所述限位调节组件包括若干第二调节凸起和至少四个第二调节凹槽，所述第二调节凸起与所述第二调节凹槽配合，多个所述第二调节凹槽设置在第三直线上，所述第三直线与所述第二直线平行，且相邻两个所述第二调节凹槽之间等间距设置，两个所述第二调节凹槽之间的中心距离为h3，其中h3= h2。
9.进一步地，所述第二调节凸起固定设置在所述第一盖板上，所述第一调节凹槽设置在所述第二平面上；或所述第二调节凸起固定设置在所述第二平面上，所述第二调节凹槽固定设置在所述第一盖板上。
10.进一步地，所述弹性组件包括pcb压簧和导向杆，所述限位盲孔的底部至少固定设置有两个垂直于所述第三平面的所述导向杆，所述pcb板上设置有与所述导向杆配合的导向孔，所述pcb压簧套设在所述导向杆，所述pcb压簧的一端与所述限位盲孔的底部接触，所述pcb压簧的另一端与所述pcb板接触。
11.进一步地，所述桡骨中部上设置有与所述第三平面平行的第四平面，所述第四平面上设置有用于封堵所述阶梯孔的第二盖板，所述第二盖板上设置有尺骨，所述第二盖板上设置有与所述尺骨端部配合的尺骨孔，所述桡骨中部上设置有桡骨，所述桡骨的端部穿过所述第二盖板上的桡骨孔后与所述桡骨中部固定相连。
12.进一步地，所述pcb板上设置有微控制器和通信模块，所述微控制器的供电端与所述电源电连接，所述下偏按钮、复位按钮、上偏按钮和骨折按钮均与所述微控制器的输入端电连接，所述微控制器的输出端与所述通信模块电连接，所述通信模块与所述ar设备电连接。
13.本发明的有益效果是：1）本方案中，学员通过调整桡骨前端与桡骨中部之间的不同配合方式，，可以使得本教具呈现出不同的连接状态，不同的连接状态直接模拟出colles骨折的不同状态，本教具上不同的连接状态可以触发pcb板上设置的不同的按钮，不同的按钮对应不同的信号，然后将该信号传递给ar设备，在ar设备上可以直观的看到colles骨折状态。
14.2）通过第一调节凸起和第二调节凸起的作用，使得桡骨前端与桡骨中部之间的调
节更方便，桡骨前端与桡骨中部之间不会产生旋转，降低学员的操作难度，这样更有利于学员学习。
附图说明
15.图1为本教具结构的立体结构图；图2为本教具结构的立体爆炸图；图3为pcb板的立体结构图；图4为桡骨中部的立体结构图；图5为桡骨前端的立体结构图；图6为本教具结构的主视图；图7为图6的a-a剖面结构图；图8为图6的b-b剖面结构图（即完全复位状态时桡骨中部与桡骨前端的连接结构图）；图9为下偏状态时桡骨中部与桡骨前端的连接结构图；图10为上偏状态时桡骨中部与桡骨前端的连接结构图；图11为完全骨折状态时桡骨中部与桡骨前端的连接结构图；图12为完全复位状态时ar设备中所看到的图片；图13为下偏状态时ar设备中所看到的图片；图14为上偏状态时ar设备中所看到的图片；图15为完全骨折状态时ar设备中所看到的图片；图16为拉伸状态时ar设备中所看到的图片；图中，1-桡骨前端，2-拉杆，3-压盘，4-复位弹簧，5-桡骨中部，6-第一盖板，7-pcb板，8-第一平面，9-第二平面，10-固定块，11-转动盲孔，12-长销，13-短销，14-第三平面，15-阶梯孔，16-限位盲孔，17-线缆孔，18-按钮孔，19-按钮凸起，20-下偏按钮，21-复位按钮，22-上偏按钮，23-骨折按钮，24-第一调节凸起，25-第一调节凹槽，26-第二调节凸起，27-第二调节凹槽，28-pcb压簧，29-导向杆，30-导向孔，31-第四平面，32-第二盖板，33-尺骨，34-尺骨孔，35-桡骨，36-桡骨孔。
具体实施方式
16.下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.参阅图1-16，本发明提供一种技术方案：一种利用ar设备辅助colles骨折外固定的教具，包括教具结构、电源和ar设备，电源与教具结构电连接，教具结构与ar设备电连接。其中，ar设备为现有技术设备，电源为教具结构中的pcb板7供电，教具结构可以模拟colles骨折的多种状态，pcb板7将检测到的不同的状态传递给ar设备，ar设备自动展示预置在ar设备内部的colles骨折图片，这样使得学员在操作时更能直观的看到结果，方便学员学习。教具结构总模拟colles骨折状态与pcb
板7上的按钮一一对应，pcb板7上的按钮与ar设备内部预置的colles骨折图片一一对应，这样就能实现教具结构中模拟colles骨折状态与colles骨折图片一一对应。
18.在一些实施例中，教具结构包括桡骨前端1、拉杆2、压盘3、复位弹簧4、桡骨中部5、第一盖板6、pcb板7和弹性组件，桡骨前端1上设置有第一平面8和第二平面9，第一平面8与第二平面9相对设置，第一平面8上固定设置有用于固定桡骨前端1的固定块10，第二平面9的中部设置有垂直于第二平面9的转动盲孔11，转动盲孔11中设置有垂直于转动盲孔11的长销12，拉杆2的一端与设置在转动盲孔11中且与长销12的中部铰接，拉杆2的另一端通过短销13与压盘3一个面铰接，长销12与所述短销13平行设置，桡骨中部5上设置有与第二平面9配合的第三平面14，第三平面14的中部设置有贯穿且垂直于第三平面14的阶梯孔15，阶梯孔15横截面积较小端靠近第三平面14设置，压盘3设置在阶梯孔15横截面积较大的孔中，压盘3在阶梯孔15不能旋转，且压盘3与处于压缩状态的复位弹簧4的一端配合，复位弹簧4的另一端与阶梯孔15横截面积较大的孔底配合，第三平面14上还设置有垂直于第三平面14的限位盲孔16，限位盲孔16的侧壁上设置有贯穿的线缆孔17，弹性组件设置在限位盲孔16的底部且与pcb板7的下表面配合，pcb板7的上表面与第一盖板6配合，第一盖板6设置在限位盲孔16的开口部且与开口部配合，且第一盖板6的上表面与第三平面14处在同一个平面上，pcb板7与电源电连接，pcb板7与ar设备电连接，pcb板7上设置有开关按钮组，第一盖板6上设置有与开关按钮组配合的按钮孔18，第二平面9上固定设置有用于触发开关按钮组的按钮凸起19，第二平面9与第三平面14之间设置有使按钮凸起19触碰开关按钮组的限位调节组件。其中，教具结构主要用来模拟colles骨折中的不同状态，复位弹簧4一直处于压缩状态，防止桡骨前端1与桡骨中部5之间完全分离，设置拉杆2、压盘3、长销12和短销13可以实现桡骨前端1与桡骨中部5之间产生错位模拟，在模拟中还能实现复位，可多次重复练习，方便了学员学习。在本教具结构中，桡骨前端1和桡骨中部5的截面均呈椭圆形，桡骨前端1沿椭圆形的长轴方向设置有贯穿的长销孔，长销12设置在长销孔中，而拉杆2的两端都设置有贯穿的通孔，长销12和短销13分别插入到两个通孔中，且长销12与短销13互相平行，长销12和短销13均与拉杆2垂直。短销13的两端设置在两个连接耳上，两个连接耳固定在凸台的一端上，凸台的另一端与压盘3的中部固定相连。压盘3的截面为圆形，在压盘3的边缘上呈对称设置有两个滑块，阶梯孔15的内壁上设置有两个与滑块配合的滑槽，这样设置的目的防止压盘3在阶梯孔15中转动。在实际操作中，首先使桡骨前端1与桡骨中部5分离，使得第一调节凸起24与第一调节凹槽25分开，然后沿第一直线的方向移动，当第一调节凸起24与另一个第一调节凹槽25配合时，在拉杆2、压盘3和复位弹簧4的作用下，第一调节凸起24插入到第一调节凹槽25中，这样就能实现桡骨前端1与桡骨中部5之间的位置变化，而对应的按钮凸起19也会从压着前一个按钮变化成按压另一个按钮，同步从ar设备中看到变化。在本方案中，第一平面8与第二平面9互相平行，固定块10设置在第一平面8的中部，整个教具结构通过固定块10固定在一个支架上方便学员操作。复位弹簧4模拟真实牵引手感，复位弹簧4的牵引力为200n/2mm。桡骨中部5与第一盖板6之间通过螺栓连接。
19.在一些实施例中，开关按钮组包括依次设置的下偏按钮20、复位按钮21、上偏按钮22和骨折按钮23，下偏按钮20、复位按钮21、上偏按钮22和骨折按钮23均设置在第一直线上，且相邻两个按钮之间等间距设置，两个按钮之间的中心距离为h1，第一直线与长销12互相垂直。pcb板7上设置有微控制器和通信模块，微控制器的供电端与电源电连接，下偏按钮
20、复位按钮21、上偏按钮22和骨折按钮23均与微控制器的输入端电连接，微控制器的输出端与通信模块电连接，通信模块与ar设备电连接。其中，通信模块为现有技术的蓝牙，在ar设备也设置有蓝牙，通过两个蓝牙可以进行信息的传递，下偏按钮20、复位按钮21、上偏按钮22和骨折按钮23均可以是现有技术中的压力传感器，每个压力传感器独立与微控制器电连接，当对应的压力传感器受到按钮凸起19的压力时，该压力传感器将信号传递给微控制器，经过微控制器处理后将信号传递给蓝牙，通过蓝牙使得ar设备显示对应状态的图片内容，使学员可以直观看到结果。压力传感器也可以用其他方式代替，比如用开关代替，开关的两端都与微控制器相连，当微控制器上对应的接口上有电信号时，也可以将该信号传递给蓝牙，最后实现ar设备显示对应状态的图片内容。在本方案中，设置有四种状态：
①
完全复位状态，桡骨中部5与桡骨前端1之间处于正常连接状态，桡骨中部5与桡骨前端1之间的连接结构图如图8所示，此时按钮凸起19作用在复位按钮21上，在ar设备中展示出的结果如图12所示；
②
下偏状态，桡骨中部5相对于桡骨前端1向一侧移动一段距离，桡骨中部5与桡骨前端1之间的连接结构图如图9所示，此时按钮凸起19作用在下偏按钮20上，在ar设备中展示出的结果如图13所示；
③
上偏状态，桡骨中部5相对于桡骨前端1向另一侧移动一段距离，桡骨中部5与桡骨前端1之间的连接结构图如图10所示，此时按钮凸起19作用在上偏按钮22上，在ar设备中展示出的结果如图14所示；
④
完全骨折状态，在上偏状态的基础上，桡骨中部5相对于桡骨前端1继续向另一侧移动一段距离，桡骨中部5与桡骨前端1之间的连接结构图如图11所示，此时按钮凸起19作用在骨折按钮23上，在ar设备中展示出的结果如图15所示。其中，在限位调节组件的作用下，实现几种状态之间的变化时，桡骨中部5与桡骨前端1之间要实现分离，此时ar设备中会展示拉伸状态的图片，如图16所示。
20.在一些实施例中，限位调节组件包括若干第一调节凸起24和至少四个第一调节凹槽25，第一调节凸起24与第一调节凹槽25配合且第一调节凸起24在第一调节凹槽25中不能旋转，多个第一调节凹槽25设置在第二直线上，第二直线与第一直线平行，且相邻两个第一调节凹槽25之间等间距设置，两个第一调节凹槽25之间的中心距离为h2，其中h1= h2。在模拟过程中，需要使得桡骨中部5与桡骨前端1之间有一定的偏移距离，所以设置了限位调节组件，限位调节组件可以有四次调节，四次调节与colles骨折的四种状态一一对应。除了完全复位状态外，其余状态情况下的拉杆2都处于斜拉状态，为了使得桡骨中部5与桡骨前端1不发生旋转，所以第一调节凸起24在第一调节凹槽25中不会旋转，本方案中，第一调节凸起24的截面呈椭圆形，第一调节凸起24的截面还可以设置成方形等。由于本方案中至少实现四个位置调节，所以第一调节凹槽25的数量至少是四个，为了使得本教具结构耐用，所以第一调节凸起24至少设置两个，本方案中设置有四个，相邻两个第一调节凸起24之间的中心距离为h2并与第一调节凹槽25配合。
21.在一些实施例中，第一调节凸起24固定设置在第三平面14上，第一调节凹槽25设置在第二平面9上；或第一调节凸起24固定设置在第二平面9上，第一调节凹槽25设置在第三平面14上。在本教具结构中，这两种设置方式都是可以应用的。
22.在一些实施例中，限位调节组件包括若干第二调节凸起26和至少四个第二调节凹槽27，第二调节凸起26与第二调节凹槽27配合，多个第二调节凹槽27设置在第三直线上，第三直线与第二直线平行，且相邻两个第二调节凹槽27之间等间距设置，两个第二调节凹槽27之间的中心距离为h3，其中h3= h2。为了使得受力平衡，方便操作，所以设置了第二调节凸
起26与第二调节凹槽27。并且第二调节凸起26与第二调节凹槽27设置在拉杆2的一侧，第一调节凸起24与第一调节凹槽25设置在拉杆2的另一侧。在本方案中，第二调节凸起26设置有两个，两个第二调节凸起26之间的中心距离为h2并与第二调节凹槽27配合。
23.在一些实施例中，第二调节凸起26固定设置在第一盖板6上，第一调节凹槽25设置在第二平面9上；或第二调节凸起26固定设置在第二平面9上，第二调节凹槽27固定设置在第一盖板6上。在本教具结构中，这两种设置方式都是可以应用的。本方案选择将第二调节凸起26固定设置在第一盖板6上，第一调节凹槽25设置在第二平面9上。
24.在一些实施例中，弹性组件包括pcb压簧28和导向杆29，限位盲孔16的底部至少固定设置有两个垂直于第三平面14的导向杆29，pcb板7上设置有与导向杆29配合的导向孔30，pcb压簧28套设在导向杆29，pcb压簧28的一端与限位盲孔16的底部接触，pcb压簧28的另一端与pcb板7接触。设置弹性组件的目的是为了减少按钮凸起19对pcb板7的冲击力，同时使得pcb板7在限位盲孔16只能上下移动，如果pcb板7在限位盲孔16还能向限位盲孔16侧壁移动，那么按钮凸起19存在可能不能按压到pcb板7的按钮上，造成ar设别展示图片失败。
25.在一些实施例中，桡骨中部5上设置有与第三平面14平行的第四平面31，第四平面31上设置有用于封堵阶梯孔15的第二盖板32，第二盖板32上设置有尺骨33，第二盖板32上设置有与尺骨33端部配合的尺骨孔34，桡骨中部5上设置有桡骨35，桡骨35的端部穿过第二盖板32上的桡骨孔36后与桡骨中部5固定相连。在模拟的过程中，为了使得教具更真实，所以尺骨33和桡骨35都要安装在教具上。桡骨中部5与第二盖板32之间通过螺栓连接，尺骨33直接插入到尺骨孔34中，桡骨中部5与桡骨35的端部通过螺纹连接。
26.本发明中，学员通过调整桡骨前端与桡骨中部之间的不同配合方式，，可以使得本教具呈现出不同的连接状态，不同的连接状态直接模拟出colles骨折的不同状态，本教具上不同的连接状态可以触发pcb板上设置的不同的按钮，不同的按钮对应不同的信号，然后将该信号传递给ar设备，在ar设备上可以直观的看到colles骨折状态。
27.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。