长骨骨折的主要过程包括牵引复位和固定两个重要环节，牵引复位是医生在手术 中首先要解决的问题，即将骨折的部分拼接起来，恢复到原来的几何形状。由于长骨 的外形复杂，医生在传统的牵引复位操作中，是利用手术中的二维X光图像和经验 来完成复位操作的，这种复位操作往往只是在二维空间上进行，很难实现三维几何形 状的复位，且医生在利用X光复位的过程中，会遭受很大的辐射伤害。同时，由于 复位后没有可靠的器械来固定复位的成果，在固定阶段，往往会造成复位后的折骨发 生移位，影响了手术效果。

本发明的目的是提供一种长骨骨折牵引复位导航装置，该牵引复位导航装置采用 光电跟踪器来确定空间点采集器和跟踪标志组件的空间位置；跟踪标志组件同手术对 象固定在一起，用于识别手术对象的位置变化；空间点采集器用于获得临床手术环境 中的特征点的位置数据；末端执行器用于固定复位操作；两个机械臂用于实现多自由 度的运动。
本发明长骨骨折牵引复位导航装置，由第一机械臂1、第二机械臂2、移动车5、 脚踏板7、光电跟踪器3、末端执行器4、跟踪标志组件8和空间点采集器9组成； 跟踪标志组件8安装在长骨骨折处，用于确定长骨骨折处的空间坐标，同时标定出 骨折处的病灶信息点；空间点采集器9握持在医生手中，用于采集跟踪标志组件8 在临床手术环境中反射球所表示的特征点的位置数据。其中，第一机械臂1与第二 机械臂2的结构相同。各部分的详细说明请见“具体实施方式”段的内容。
本发明牵引复位导航装置，为了辅助医生能够更好的进行手术，也可以增加计算 机系统6，该计算机系统6放置于移动车5的车箱54内。计算机系统6包括有计算 机硬件、空间图像重构软件；计算机硬件是指预装有操作系统(Windows2000/XP 平台)且能进行数据处理的现有市集计算机，如IBM R50e型号的计算机等。空间 图像重构软件是用于对采集的特征点位置数据与CT数据(用CT仪器在术前拍摄的 CT照片)进行融合处理的一个工具，这个工具能够辅助指导医生进行骨折复位，提 高手术质量和骨折复位精度。
本发明长骨骨折牵引复位导航装置的优点在于：
(1)通过在第一机械臂1的摆臂108的端盖上安装光电跟踪器3，实现对跟踪 标志组件8和空间点采集器9上的信息点进行图像获取，其精度高，图像获取方便、 实时，可在手术过程中实时采集，使手术更加精确，效率更高。
(2)在手术过程中采用术前CT等医学图像导航，所以在手术过程中医生可以 避免X光的辐射。术前CT等医学图像导航借助了计算机系统6、光电跟踪器3、跟 踪标志组件8和空间点采集器9的软硬组合。
(3)具有多关节的第一机械臂、第二机械臂能够辅助医生完成牵引复位操作， 提高复位精度。
附图说明
图1是本发明长骨骨折牵引复位导航装置的整体结构图。
图2是本发明跟踪标志组件的结构图。
图2A是本发明跟踪标志组件的分解图。
图2B是本发明跟踪标志组件中反射球的结构图。
图3是本发明空间点采集器的结构图。
图3A是本发明空间点采集器中的Y形架结构图。
图4是本发明第一机械臂的结构图。
图4A是本发明第一机械臂中三个关节组件的位置布局。
图4B是本发明第一机械臂中三个机械臂与摆臂的位置布局。
图4C是本发明第一机械臂中A关节组件的分解图。
图4D是图4C中A电机盖的仰视图。
图4E是图4C中A制动轮的仰视图。
图4F是图4C中A连接件的仰视图。
图5是本发明第一机械臂中A机械臂的俯视结构图。
图5A是本发明第一机械臂中A连杆的仰视结构图。
图6是本发明第一机械臂中B连杆的俯视结构图。
图6A是本发明第一机械臂中B连杆的仰视结构图。
图7是本发明第一机械臂中C连杆的俯视结构图。
图7A是本发明第一机械臂中C连杆的仰视结构图。
图8是本发明第一机械臂中A摆臂的结构图。
图9是本发明第一机械臂中C关节组件的分解图。
图9A是图9中转接头的俯视图。
图10是本发明第二机械臂的结构图。
图中：        1.第一机械臂   11.A关节组件  12.B关节组件  13.C关节组件
14.A支撑柱    15.A连杆       151.A端       152.B端       153.A圆腔
154.B圆腔     155.长槽       16.B连杆      161.A端       162.B端
163.空腔      164.圆形腔     165.盲孔      17.C连杆      171.A端
171a.侧面板   172.B端        173.空腔      18.A摆臂      181.A端
182.B端       18.A摆臂       183.制动杆    184.端盖      184a.接头
185.长形腔    186.盲孔       101.A电机壳   1011.A挡板    1012.B挡板
1013.连接端   102.A电机      103.A电机座   1031.通孔     1032.A限位槽
1033.B限位槽  104.A制动机座  1041.P螺纹孔  105.A限位柱   106.B限位柱
107.A制动轮   1071.中心通孔  1072.斜锥面   1073.圆筒     108.A连接件
1081.上斜面   1082.下斜面    1083.Q螺纹孔  109.A滚珠轴承 110.A隔套
111.B滚珠轴承 112.A关节轴    1121.顶柱     1122.轴承段   113.A螺杆
207.B制动轮   208.B连接件    212.B关节轴   301.C电机壳   302.C电机
303.C电机座   3031.通孔      3032.E限位槽  3033.F限位槽  304.C制动机座
3041.R螺纹孔  305.E限位柱    306.F限位柱   307.C制动轮   3071.中心通孔
308.C连接件   309.E滚珠轴承  310.C隔套     311.F滚珠轴承 312.C关节轴
313.C螺杆     13a.转接头   13a-1.圆形腔    13a-2.通孔    2.第二机械臂
21.D关节组件  22.E关节组件 23.F关节组件    24.B支撑柱    25.D连杆
26.E连杆      27.F连杆     28.B摆臂        3.光电跟踪器  4.末端执行器
5.移动车      51.滚轮      52.上面板       53.壳体       54.车箱
6.计算机系统  7.脚踏板     8.跟踪标志组件  81.A反射球    81a.螺纹柱
81b.球体      82.B反射球   83.C反射球      84.D反射球    85.标记架
85a.A边架     85b.B边架    85c.C边架       85d.D边架     851.A螺纹孔
852.B螺纹孔   853.C螺纹孔  854.D螺纹孔     855.E螺纹孔   856.F螺纹孔
857.G螺纹孔   86.长螺钉    861.连接段      862.螺纹段    863.H螺纹孔
864.I螺纹孔   865.J螺纹孔  9.空间采集器    91.E反射球    92.F反射球
93.G反射球    94.H反射球   95.Y形架        95a.握持边架  95b.A叉架
95c.B叉架     951.K螺纹孔  952.L螺纹孔     953.M螺纹孔   954.N螺纹孔
955.O螺纹孔   96.探针

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1所示，本发明的一种适用于长骨骨折牵引复位导航装置，由第一机械 臂1、第二机械臂2、移动车5、脚踏板7、光电跟踪器3、末端执行器4、跟踪标 志组件8和空间点采集器9组成；跟踪标志组件8安装在长骨骨折处，用于确定长 骨骨折处的空间坐标，同时标定出骨折处的病灶信息点；空间点采集器9握持在医 生手中，用于采集跟踪标志组件8在临床手术环境中反射球所表示的特征点的位置 数据。其中，第一机械臂1与第二机械臂2的结构相同。
本发明牵引复位导航装置，为了辅助医生能够更好的进行手术，也可以增加计算 机系统6，该计算机系统6放置于移动车5的车箱54内。计算机系统6包括有计算 机硬件、空间图像重构软件；计算机硬件是指预装有操作系统(Windows2000/XP 平台)且能进行数据处理的现有市集计算机，如IBM R50e型号的计算机等。空间 图像重构软件是用于对采集的特征点位置数据与CT数据(用CT仪器在术前拍摄的 CT照片)进行融合处理的一个工具，这个工具能够辅助指导医生进行骨折复位，提 高手术质量和骨折复位精度。
整体装配关系：第一机械臂1的A支撑柱14、第二机械臂2的B支撑柱24分 别安装在移动车5的壳体53的上面板52上；光电跟踪器3安装在第一机械臂1的 A摇臂18的端盖上；末端执行器4安装在第二机械臂2的B摇臂28的端盖上。在 有计算机系统6时，计算机系统6放置于移动车5的车箱54内；与计算机系统6 连接的有脚踏板7。
参见图1所示，移动车5的底部安装有四个滚轮51，移动车5的壳体53上设 有车箱54，车箱54用于放置计算机系统6，移动车5的壳体53的上面板52上设 有两个安装孔，该两个安装孔中的一个用于安装第一机械臂1的A支撑柱14，另一 个安装孔用于安装第二机械臂2的B支撑柱24。本发明将第一机械臂1、第二机械 臂2、计算机系统6与移动车5进行组合，有利于进行移动手术。第一机械臂1、第 二机械臂2在移动车5上的位置可以通过各自的支撑柱与设置在壳体上面板的两个 安装孔进行位置互换。
参见图2、图2A、图2B所示，跟踪标志组件8由四个结构相同的反射球(A 反射球81、B反射球82、C反射球83、D反射球84)、标记架85、长螺钉86组 成；标记架85为十字形架，标记架85的中心设有E螺纹孔855，标记架85的A 边架85a上设有A螺纹孔851，B边架85b上设有B螺纹孔852，C边架85c上 设有C螺纹孔853，D边架85d上从里向外设有F螺纹孔856、G螺纹孔857、D 螺纹孔854。A螺纹孔851、B螺纹孔852、C螺纹孔853和D螺纹孔854中分 别螺纹连接有A反射球81、B反射球82、C反射球83和D反射球84；E螺纹孔 855、F螺纹孔856、G螺纹孔857分别与H螺纹孔863、I螺纹孔864、J螺纹 孔865对齐，且通过螺钉与螺母的配合使标记架85与长螺钉86的连接段861连 接在一起。
长螺钉86分为连接段861和螺纹段862，连接段861上设有H螺纹孔863、 I螺纹孔864、J螺纹孔865；H螺纹孔863、I螺纹孔864、J螺纹孔865分别与 E螺纹孔855、F螺纹孔856、G螺纹孔857对齐，且通过螺钉与螺母的配合使标 记架85与长螺钉86的连接段861连接在一起。螺纹段862用于与长骨骨折处连 接。在本发明中，通过在骨折处安装跟踪标志组件8与在第一机械臂1上安装光电 跟踪器3的组合，可以通过光电跟踪器3来确定骨折端面的空间位置。
在本发明中，A反射球81、B反射球82、C反射球83和D反射球84为相同 结构。A反射球81为一体加工成型件，在A反射球81的球体81b上设有螺纹柱 81a，A反射球81的螺纹柱81a螺纹连接在标记架85的A螺纹孔851中；B反射 球82的螺纹柱螺纹连接在标记架85的B螺纹孔852中；C反射球83的螺纹柱螺 纹连接在标记架85的C螺纹孔853中；D反射球84的螺纹柱螺纹连接在标记架 85的D螺纹孔854中。
参见图3、图3A所示，空间点采集器9由四个结构相同的反射球(E反射球 91、F反射球92、G反射球93、H反射球94)、Y形架95、探针96组成；
Y形架95为Y形结构，Y形架95的A叉架95b上设有L螺纹孔952，B叉 架95c上设有M螺纹孔953，握持边架95a上设有N螺纹孔954、J螺纹孔951， 握持边架95a的顶端端面设有O螺纹孔955，O螺纹孔955用于安装探针96。J 螺纹孔951、L螺纹孔952、M螺纹孔953和N螺纹孔954中分别安装有E反射 球91、F反射球92、G反射球93和H反射球94。
探针96的连接端安装在Y形架95的O螺纹孔955中，探针96的敏感端用于 感应跟踪标志组件8上的四个反射球所标定的空间坐标关系。探针96用于在临床手 术中采集跟踪标志组件8上四个反射球所表示的特征点位置数据。
在本发明中，A反射球81、B反射球82、C反射球83、D反射球84、E反射 球91、F反射球92、G反射球93和H反射球94为相同结构，具体结构请参见图 4B所示。空间点采集器9中的E反射球91的螺纹柱螺纹连接在Y形架95的K螺 纹孔951中；空间点采集器9中的F反射球92的螺纹柱螺纹连接在Y形架95的L 螺纹孔952中；空间点采集器9中的G反射球93的螺纹柱螺纹连接在Y形架95 的M螺纹孔953中；空间点采集器9中的H反射球94的螺纹柱螺纹连接在Y形架 95的N螺纹孔954中。
在本发明中，安装在空间点采集器9上的四个反射球，是用来辅助光电跟踪器3 识别空间点采集器9的标志。安装在跟踪标志组件8上的四个反射球是用来辅助光 电跟踪器3识别跟踪标志组件8的标志。
参见图4、图4A、图4B所示，第一机械臂1由A关节组件11、B关节组件 12、C关节组件13、A连杆15、B连杆16、C连杆17、A摆臂18和A支撑柱 14组成；其中，A关节组件11与B关节组件12的结构相同，C关节组件13除了 比A关节组件11多一个转接头13a以外，其余部分结构相同；A连杆15与B连 杆16平行放置，且A关节组件11与B关节组件12安装在A连杆15与B连杆 16的两端；B连杆16的A端与B关节轴12连接；C连杆17的B端套接在B制 动轮(B关节组件12)上，C连杆17的A端连接在转接头13a上；A摆臂18的 B端连接在C连接件308上。
参见图4C、图4D、图4E、图4F所示，A关节组件11包括有A关节轴112、 A电机102、A电机座103、A制动轮107、A连接件108、A滚珠轴承109、B 滚珠轴承111；A电机壳101的上端设计为带有槽口的连接端1013(连接端1013 置于A连杆15的A端151下方的A圆腔153内)，A电机壳101下端的内底部设 计有A挡板1011、B挡板1012，A挡板1011、B挡板1012与A制动机座104 为螺纹连接；A制动轮107的上端端面上设有多个螺纹孔和一个中心通孔1071，中 心通孔1071供A关节轴112的顶柱1121通过，A制动轮107的下端外圆柱体上 设有斜锥面1072，斜锥面1072用于与A连接件108的下斜面1082紧密贴合；A 连接件108的上设有Q螺纹孔1083，A连接件108的内环设有上斜面1081、下 斜面1082。A电机102置于A电机壳101内，A电机102的输出轴上套接有A螺 杆113，A螺杆113穿过A电机座103的通孔1031后螺纹连接在A制动机座104 的P螺纹孔1041中；A制动机座104上安装有A限位柱105、B限位柱106，A 限位柱105、B限位柱106分别置于A电机座103的A限位槽1032、B限位槽 1033内；A制动机座104的上端面与A电机壳101的底部连接，A制动机座104 的下端面与A制动轮107的上端面连接；A关节轴112的轴承段1122上套接有B 滚珠轴承111、A隔套110、A滚珠轴承109，A关节轴112的顶柱1121穿过制 动轮107的中心通孔1071，且A关节轴112一端置于A制动轮107的圆筒1073 内，A关节轴112的另一端置于B连杆16的圆形腔164中；A制动轮107的外部 设有斜锥面1072，斜锥面1072处套接有A连接件108，A连接件108与A支撑 柱14的上端连接。
参见图5、图5A所示，A连杆15的A端151设有A圆腔153，A圆腔153 用于安装A关节组件11的电机盖101的连接端1013；A连杆15的B端152设 有B圆腔154，B圆腔154用于安装B关节组件12的电机盖的上端；A连杆15 上设有长槽155，长槽155用于电线、控制线等通过。
参图6、图6A所示，B连杆16的A端161设有盲孔165，盲孔165内安 装有B关节组件12的B关节轴212；B连杆16的B端162设有圆形腔164，圆 形腔164内安装有A制动轮107；B连杆16上开有空腔163。空腔163用于减轻 B连杆16的自身重量。
参见图7、图7A所示，C连杆17的A端171设有圆形腔174，圆形腔174 内安装有B关节组件12的关节轴；C连杆17上开有空腔173。空腔173用于减 轻C连杆17的自身重量。
参见图8所示，摆臂18的A端181设有盲孔186，盲孔186内安装有C关节 组件13的C关节轴312；摆臂18的B端182外侧安装有端盖184，端盖184的 接头184a上安装有末端执行器4；摆臂18的长形腔185内设有一凹槽，该凹槽内 放置有制动杆183；
A支撑柱14为空心圆柱结构。A支撑柱14的上端与A关节组件11的A连接 件108连接，A支撑柱14的下端安装在移动车5的上面板52的其中一个安装内。
B关节组件12的结构与A关节组件11相同，故此处不作详细说明。B关节组 件12的B制动轮207套接在C连杆17的B端172的圆形腔174内，B关节轴 212套接在B连杆16的A端161的盲孔165内，且B连接件208与B连杆16 的A端161连接。
参见图9、图9B所示，C关节轴13包括有C关节轴312、C电机302、转接 头13a、C电机座303、C制动轮307、C连接件308、E滚珠轴承309、F滚珠 轴承311；转接头13a上设有圆形腔13a-1(圆形腔13a-1内套接C制动307)、 通孔13a-2(该通孔13a-2用于C关节轴312的顶柱穿过)，转接头13a连接在C 连杆17的A端171的侧面板171a上；C电机壳301下端的内底部设计有E挡板、 F挡板，E挡板、F挡板与C制动机座304为螺纹连接；C制动轮307的上端端面 上设有多个螺纹孔和一个中心通孔3071，中心通孔3071供C关节轴312的顶柱 3121通过，C制动轮307的下端外圆柱体上设有斜锥面3072，斜锥面3072用于 与C连接件308的下斜面紧密贴合；C连接件308的上设有R螺纹孔，C连接件 308的内环设有上斜面、下斜面(C连接件308与摆臂18的B端182连接)。C 电机302置于C电机壳301内，C电机302的输出轴上套接有C螺杆313，C螺 杆313穿过C电机座303的通孔3031后螺纹连接在C制动机座304的R螺纹孔 3041中；C制动机座304上安装有E限位柱305、F限位柱306，E限位柱305、 F限位柱306分别置于C电机座303的E限位槽3032、F限位槽3033内；C制 动机座304的上端面与C电机壳301的底部连接，C制动机座304的下端面与C 制动轮307的上端面连接；C关节轴312的轴承段3122上套接有F滚珠轴承311、 C隔套310、E滚珠轴承309，C关节轴312的顶柱3121穿过C制动轮307的中 心通孔3071，且置于A摆臂18的B端182的盲孔186内；C制动轮307的外部 设有斜锥面3072，斜锥面3072处套接有C连接件308，C连接件308与摆臂18 的B端182连接。
参见图10所示，第二机械臂2与第一机械臂1的结构相同。第二机械臂2由D 关节组件21、E关节组件22、F关节组件23、D连杆25、E连杆26、F连杆27、 B摆臂28和B支撑柱24组成；其中，D关节组件21、E关节组件22与A关节 轴11结构相同，F关节组件23与C关节轴13结构相同；D连杆25与E连杆26 平行放置，且D关节组件21与E关节组件22安装在D连杆25与E连杆26的两 端；E连杆26的A端与E关节组件22的关节轴连接；F连杆27的B端套接在F 关节组件23的制动轮上，F连杆27的A端连接在F关节组件23的转接头上；B 摆臂28的B端连接在F关节组件23的C连接件308上。
本发明的长骨骨折牵引复位装置的第一机械臂1与第二机械臂2的设计结构是 相同的，故在此份说明书中未对相同结构单元进行说明，以符合专利法及专利法实施 细则关于简洁的要求。对于结构相同的单元可以根据提供的附图中得到。
本发明长骨骨折牵引复位装置能够辅助医生完成患肢的三维几何形状的复位操 作，并利用机械臂固定患肢的远端，提高复位精度，减少术中x光的辐射问题。跟踪 标志组件8安放在要操作的折骨段上，方便光电跟踪器3跟踪跟踪标志组件8标记 出的特征点位置。