本发明涉及一种医学实验动物模型专用手术器械，具体是为建立实验动物胫骨骨折及胫骨节段性骨缺损模型，实施骨科外固定手术技术，发明的一种专门针对实验室动物手术标准化和可重复性、以保证胫骨外固定的骨固定针经皮穿刺锚定、胫骨骨折或节段性骨缺损定点数字化手术而服务的骨外科手术定位固定装置。
背景技术：
目前在国际上实验室小动物胫骨实验模型外固定技术一直是众多实验室里可望不可及的一个技术难题。由于常规手术器械和一般实验室技术背景难以实施标准规范可重复性的小动物骨骼手术，致使世界范围内众多实验室还不能实际应用人源化转基因小鼠体内方法学深入进行骨创伤修复和骨再生及骨生物材料的基础科学的研究。实验室小动物骨骼手术的可操作性是世界范围内阻碍实验室开展小动物实验模型研究的瓶颈。
实验室小动物骨骼手术专用器械的研发，是一个门类稀缺而又有生命科学研究领域需求的事业，国际上已经有瑞士、德国和美国几家研发部门尝试开发，也做出了系列产品。但这些小动物骨骼手术专用器械的研发存在明显的问题，他们器械及配件和实际手术操作的可行性脱节，没考量实验室真正做手术人群的专业技术背景，研发出来的产品不易实际应用。因此，目前始终没有开发出具有突破性的实验室小动物骨骼手术实用的理想产品。
以相对简单的小动物股骨骨缺损外固定模型为例，因为产品设计和应用产品的手术工作人员应用技术环节的脱节，造成一般实验室专业人员无法正常实施及完成实验室小动物标准手术。此类产品均是以标准件螺钉和标准件螺母板为结构配接成骨缺损外固定支架，它们的使用要求是，需要先在被固定的骨头上电钻打孔，其钻孔及拧进孔的标准螺钉必须与骨骼长骨管三维立体轴向均绝对标准垂直，且长骨管螺钉钻孔间距及角度与标准件螺母板间距及角度绝对丝毫不差，做到这些才能保证连接骨头的螺钉端头螺纹丝口咬合于标准固定件螺母板，也就是说整个手术固定技术要求钻的骨孔、拧入的螺钉、和连接的螺母板不能有丝毫的误差才能组合成稳定的外固定支架。问题是，以这样的操作程序装配一只座钟不难，因为钟表的框架可以在固定稳定条件下，并且每个螺钉的孔间距及三维垂直角度也是机器加工标准成型的，但小鼠的骨头是没有垂直水平方圆规则的，特别是手术操作中在没有稳定固定小鼠骨头措施的情况下，以上的操作就很难实施了。
随着生物学性状限定的基因工程动物的建立及模拟人类疾患的重要临床前动物医学模型技术的进步，人类应用人源化转基因小鼠模型进行“针对性”骨生物工程研究和临床骨修复医学研究有着越来越重要的意义。然而人源化转基因动物模型目前仅限于小鼠，应用在小鼠模拟临床好发的应力骨骨折或节段性骨缺损模型的骨固定技术上手术不易操作成功；特别是寄于厚望的模拟临床小腿骨模型外固定技术，更是缺乏可靠的实施手术专用固定器械环境，多年来难于拿出转基因小鼠胫骨外固定模型标准化和重复性的实验结果。
骨折和骨缺损的骨外固定技术广泛用于整形外科及骨创伤修复手术中。然而，转基因小鼠体积过小，小鼠胫骨弯曲且管形不规则及骨干直径过细，加上小鼠骨骼手术器械和固定材料不足和缺乏适用于小鼠细小胫骨手术操作中的能够稳定胫骨的手术支持环境，使得进行小鼠小腿胫骨外固定手术难度极高。这直接导致了难有研究人员能够使用骨外固定手段成功完成小鼠胫骨骨折和节段性骨缺损模型的外固定手术，限制了医学研究尝试使用人源化转基因小鼠胫骨模型实施骨研究的能力。
突破小鼠胫骨骨折及骨缺损模型外固定技术是对医学科研人员的一个重大技术挑战。虽经不懈的努力，一种新颖的超细径套管式骨固定针发明问世，实现了针对小动物细小骨骼电动驱动经皮穿刺骨固定针的可能，但是，小鼠胫骨形态弯曲，尺寸极小，手术操作空间有限，且麻醉后的小鼠机体柔软，皮毛软组织下的骨骼解剖部位难分，仍限制了骨固定针经皮穿刺植入操作的可能。实践表明，在不开皮的情况下实施定位穿针或准确手术操作，在没有标准三维手术固定系统装置下，仅靠手术助手徒手或手持持骨钳稳定手术骨骼，是很难实现电动经皮进针穿骨操作的。
所以，经皮钻骨穿针建立骨外固定手术模型，重中之重是对小鼠手术肢体进行手术固定。如果能开发一个针对小鼠骨骼的三维立体标准定位的手术固定系统，就可能大大增加实验室小动物骨骼手术的可操作性。也只有这样，才可能实现实验动物骨外科手术模型的标准化和可重复性；也只有手术体小动物骨骼的标准体位稳定固定，才可能引入组织解剖显微镜下手术操作、手术机器人操作、数控机械臂3d手术操作等现代技术的应用。应该说，一个手术立体三维的固定装置，是引入手术机器人手术技术实际应用的基础。
本发明的动物胫骨外科手术定位固定装置，其核心理念就是开发建立一个立体三维的动物胫骨定位固定装置，重点解决小动物胫骨手术实施上的可操作性，把实验室动物手术要求的标准化、重复性、稳定性落实在可实施手术的技术程序上，而最终实际反映在动物实验模型的手术结果上。
本发明动物胫骨外科手术定位固定装置解决了实验室小动物胫骨手术操作无法固定的技术难题。手术中稳定可靠的小鼠胫骨定位固定，明显提升了实验室小动物手术的可操作性及器械备件手术应用的可实施性；同时，在具体手术实施中，本装置保证了数字化实施操作标准，做到了定点穿针位置、骨折位置、切割骨缺损位置及切割骨缺损尺寸大小，真正实现了实验室小动物手术模型的标准化、重复性和稳定性。
技术实现要素：
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种结构简单，方便实用，能够进行小鼠胫骨骨外科手术的手术定位固定器械，可将实验小鼠细小胫骨难以实施的模拟临床好发部位的应力骨骨折和节段性骨缺损的小动物模型的高难度骨外固定手术技术，变为一般实验室技术人员可以驾驭开展的手术技术。
为实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：
动物胫骨外科手术定位固定装置，其特征在于，所述动物胫骨外科手术定位固定装置包括胫骨定位固定臂，胫骨定位固定臂连接于外部固定架，在胫骨定位固定臂上设有腘窝定位单元、膝部固定单元和踝部固定单元，胫骨手术定位固定臂用于限定胫骨手术中动物胫骨的手术标准位置并固定，形成了胫骨手术三维标准位象的手术小环境操作平台。
本发明以解剖学三个位点(腘窝、膝部和踝部)定位固定动物胫骨于胫骨定位固定臂，胫骨手术定位固定臂限定手术中胫骨实体对象的手术标准位置并固定，实现实验室动物胫骨骨科手术的三维立体定点手术固定，从而保证实施胫骨骨固定针穿刺、骨折和节段性骨缺损实验模型的手术标准化操作、实验动物胫骨模型手术技术的可重复性和数据可靠性。特别是在实验室小动物胫骨外科手术操作中，存在着手术对象体型过小、手术视野及操作区域有限、麻醉后的动物机体柔软、皮毛软组织下骨骼难以定位等，本发明将固定了动物胫骨的胫骨定位固定臂作为一个手术操作的核心平台，用胫骨定位固定臂限定胫骨手术中动物胫骨的手术标准位置，具备有三维标准位象的手术小环境操作平台始终为一个不变的独立环境，在手术大环境的维度发生变化情况下，手术操作者只需要以这个独立环境为矫正参照，即可始终盯准和把控胫骨手术操作的三维位象和角度。
作为本发明的一种优选方案，所述外部固定架为立体三维可调固定架；立体三维可调固定架使胫骨定位固定臂具有稳定的基于垂直和水平轴向的立体三维可变性，用于给手术操作者提供其所需要的手术大环境适宜体位。在一个具体实施例中，立体三维可调固定架由水平轴、垂直轴和连接水平轴与垂直轴的立体三维调控器组成，立体三维调控器设有垂直升降旋钮和水平移动旋钮。胫骨手术定位固定臂设于水平轴的一端。立体三维可调固定架使胫骨定位固定臂具备立体三维可调功能。通过立体三维可调固定架的三维移动及转角的灵活调节，可随意改变手术操作的核心平台(固定了动物胫骨的胫骨定位固定臂)的位置和角度，用于给手术操作者提供其所需要的手术大环境适宜体位。
作为本发明的一种优选方案，所述腘窝定位单元包括设于胫骨定位固定臂上的至少一个腘窝定位固定针针孔和固定于胫骨定位固定臂背面的腘窝定位针座，腘窝定位针座上设有至少一个定位针针鞘，定位针针鞘与腘窝定位固定针针孔相贯通。
作为本发明的一种优选方案，所述腘窝定位针座由定位针座台基和凸起的定位针鞘仓组成，定位针针鞘设于定位针鞘仓内。
在一个具体实施例中，腘窝定位固定针针孔共设有a,b,c三个，呈斜向排列，以满足不同体型大小的动物胫骨定位固定，例如，针孔a用于体重在15-25克之间的小鼠胫骨固定，针孔b用于体重在26-35克范围的小鼠，针孔c用于大于36克的成年小鼠。穿刺腘窝的腘窝定位针可使用25g的注射器针头。腘窝定位针座可以用螺钉与胫骨定位固定臂连接固定。对应于腘窝定位固定针针孔a,b,c的三个定位针针鞘设于腘窝定位针座上凸起的定位针鞘仓内，可保证腘窝定位针插入腘窝定位固定针针孔后垂直稳定。
作为本发明的一种优选方案，所述膝部固定单元包括竖直设立的膝关节固定板和用于捆绑膝关节的弹性绷带绳。进一步地，所述膝关节固定板上设有膝关节捆绑槽口。
作为本发明的一种优选方案，所述踝部固定单元包括竖直设立的趾踝关节固定板和用于捆绑趾踝关节的弹性绷带绳。进一步地，所述趾踝关节固定板上设有趾踝关节捆绑槽口。
膝部固定单元和踝部固定单元构成了解剖学定位固定动物胫骨于胫骨定位固定臂的两个重要站点。在使用弹性绷带经过膝关节固定板上的膝关节捆绑槽口捆扎动物膝关节部位时，腘窝定位针座上凸起的定位针鞘仓柱状体和已插入腘窝定位固定针针孔的注射器针头基座二者提供了两个绑扎支撑点。腘窝定位针座设于膝关节固定板背面根部。通过这两个绑扎支撑点，避开了膝关节腘窝后富含血管神经的软组织干扰，弹性绷带可以牢固捆扎膝关节部，防止肢体瘀血的可能；同样，以趾踝关节固定板为支撑背景，固定板边缘宽出小鼠趾踝关节直径，用弹性绷带经固定板两侧的趾踝关节捆绑槽口捆扎动物踝关节，达到了限位定点捆扎固定的目的，同样防止了肢体瘀血的可能。
作为本发明的一种优选方案，所述胫骨定位固定臂上间隔设有三个垂直竖突板和三个水平横突板，竖突板从近到远分别为趾踝关节固定板、限位垂直标识板和膝关节固定板，横突板从近到远分别为骨针穿刺准星板，第一锚针依托板和第二锚针依托板。限位垂直标识板位于趾踝关节固定板和膝关节固定板之间，与固定臂水平台及骨针穿刺准星板呈90°直角的垂直关系，限位垂直标识板具有以下作用：一个是具有限制骨固定针经皮穿刺时的限位作用，以预留固定针锚针后的骨折和节段性缺损区的标准区域和尺寸，二是在手术实施过程中，始终给出手术操作者提供手术微环境的垂直标杆的指示作用。骨针穿刺准星板、第一锚针依托板和第二锚针依托，与固定臂垂直壁及限位垂直标识板呈90°直角关系，与固定臂水平台保持平行。骨针穿刺准星板用于帮助操作者在电动经皮穿刺植入骨固定针时把握进针的方向，起到瞄准平行准星的作用；第一锚针依托板和第二锚针依托板作用是：在电动骨固定针针尖穿透骨组织后，作为利用专用圆柄持针钳夹持骨固定针和旋转牵拉操作时的依托；同时，也起到持针牵拉旋转锚针时水平方向的参照作用。
作为本发明的一种优选方案，所述胫骨定位固定臂上竖突板和横突板下方设有弧状软组织卧槽。这是一个为适应动物后肢绑扎肌肉群软组织顺势分布设计的一个重要的生理弯曲卧槽，以保持动物胫骨在手术过程中能够无创固定平稳。
作为本发明的一种优选方案，所述胫骨定位固定臂通过手术定位微调器与立体三维可调固定架的水平轴连接。动物胫骨固定在胫骨定位固定臂上作为一个手术操作的核心平台，可以任意地由立体三维可调固定架调整手术操作的核心平台的三维位置和角度，这样可以方便满足手术操作者的不同手术操作体位的要求，比如手术解剖显微镜下的操作等；而手术定位微调器，则以微调手段将固定有动物胫骨的手术操作核心平台精确对位于手术机器人或数控机械臂等3d手术操作系统。手术定位微调器和立体三维调控器可以数字化提供以定位固定臂为手术操作平台的垂直、水平及转角为基准的位置改变，根据对应的调控数据变化，提供手术机器人或数控机械臂等3d手术操作跟进改变三维位置和角度，以方便引入手术机器人或数控机械臂的3d手术精准操作。
本发明的动物胫骨外科手术定位固定装置可以配备升降手术台一起使用，在胫骨定位固定臂手术小环境操作平台随着手术大环境升降变动后，升降手术台可以托举动物机体跟进升降变动。
以上多项优选方案的组合，促成本发明动物胫骨外科手术定位固定装置具备三个方面的基本功能：1、胫骨定位准确，固定稳固，实施手术时动物后肢及小鼠胫骨非常方便无创稳定地固定在标准三维标识的定点位置，手术完毕后又很容易从固定装置上无伤害卸下分离。2、对于经皮定点穿刺骨固定针、限位骨折和节段性骨缺损大小位置的手术操作起到标定限制作用，可数字化定点或保留动物胫骨的标准手术位置，用于锚定外固定针以及执行骨折或节段性骨缺损的标准范围。3、手术对象固定在三维定点标准位置和具备立体三维标识位象的小环境平台，引导手术实施者三维手术操作；同时，胫骨定位固定臂可由立体三维可调固定架做数字化横轴和纵轴位移或做轴线角度变动，允许固定有动物肢体的定位固定臂手术平台顺应手术大环境三维位置需求，方便对接多元化手术操作中数字化手术定位要求。
本发明至少具有以下有益效果：
1、实现了生命科学骨研究领域小动物胫骨外固定模型的实际应用。原本小动物胫骨形状的不规则性和体位的不确定性，在本发明固定装置的定位固定下，给出了一个标准化的、具有三维定位的、稳定固定了的胫骨的手术环境，解除了多年来没有小动物肢体的良好手术固定，做不出可重复性的手术结果的困扰。同时，改变了即使已经有了系列的为小动物手术研制的精致手术器械(比如电动穿刺超细径骨固定针)，在动物肢体没有固定装置的情况下，仍是不能正常进行骨固定针经皮穿刺操作的历史。
2、保证实验动物模型实验数据的可靠性和可重复性。本发明动物胫骨外科手术定位固定装置，使得手术操作者能够自如应对实验室小动物手术环境；只要以固定装置为手术大环境，以局部定位固定臂为手术操作平台的手术小环境，以三维不变的小环境适应变化的大环境，不论手术大环境怎样变化，依据定位固定臂自成一体的三维标识系统，盯住定位固定臂三维操作平台，就能确定找到和保证手术体三维立体空间的相互关系；即本装置可以在不开皮情况下，使不规则形态的动物胫骨有一个标准的三维立体定位，从而保证手术的准确实施，降低手术故障率，做到动物模型实验数据的可靠和可重复。
3、满足数字化手术机器人技术实施要求。在本装置固定下的动物胫骨手术，因为具有独成一体的三维手术平台的保证，因此可以满足手术操作者不同的体位和不同视野要求下的手术环境，比如可以满足在手术显微镜下的、手术机器人数控定位操作的、或视频记录仪下的特殊体位的手术要求。实现了每组实验动物及组间实验动物的数字化标准控制，达到实验动物骨研究模型的数字化程序操作要求，确保了手术实施程序可控及手术标准统一。
4、符合可靠无创的实验动物手术稳定固定要求。将穿刺腘窝的固定针插入腘窝定位固定针针座，以定位固定针为支点，避免了固定时可能发生的软组织挤压，辅以膝关节和踝关节部位宽体固定板弹性绷带绑扎，避免了肢体淤血。三个解剖位点无创伤固定，提供手术过程中稳定不变的手术固定条件，做到了手术后不留创伤的手术固定要求。
5、降低了实验动物模型手术难度和实验动物的成本投入。动物胫骨外科手术定位固定装置的应用，保证了外科手术过程中动物胫骨的标准稳定固定，使手术操作容易掌握，使得原本复杂的手术明显简化，手术技术变得实用可靠，更多的研究人员能够掌握动物胫骨外科手术，减少手术失败；同时，该装置下的稳定的手术体位固定，手术操作人员能够安全，有效和独立地进行胫骨外科手术，改变了以往小动物手术实施中常需要高度配合的助手或全程扶持固定动物的助理的情况，提高了手术成功率，并减少了人员投入。
6、支持多项目的实验动物设计程序。本发明的动物胫骨外科手术定位固定装置支持与多个相关的外科手术器械相结合，允许小动物模型胫骨外科手术中实现多项研究计划，例如，实验室小鼠胫骨骨折或节段性骨缺损模型的经皮穿刺外固定针的外固定，包括使用人工生物骨材料或生骨细胞作为测试材料，并允许在一次手术时引入它们(用于急性节段性骨缺损)，或在初始骨缺损手术后，当骨头断端已经封闭或假关节形成(用于慢性骨不连接或骨不愈合模式)，以能够表征人工合成骨移植替代物和移植成骨细胞的工作状况，有助于科研记录演绎全程成功的骨修复结果。
7、开拓多种类实验动物胫骨模型手术实施应用。本发明不仅实现了转基因小鼠胫骨外固定模型的实际应用，同样可以延伸至大鼠等其他实验动物的胫骨外固定模型，实施骨折和节段性骨缺损实验研究的标准化技术应用。如本发明技术可以实现多种类动物实验模型的标准化不开皮胫骨外固定手术，建立模拟临床的封闭性胫骨骨折实验模型；慢性限定性节段骨缺损复次手术实验模型(二次、甚至多次重复手术)；胫骨骨折(刚性或柔性外部固定)；骨缺陷人工材料植入(急性或慢性骨不愈合)等多种类动物胫骨手术。
8、响应实验动物的“替代，减少和改进”的国际三原则。由于实施手术对象的标准稳定固定，手术容易成功，小动物手术结果稳定可靠，甚至可以零故障率达到动物实验效果。所以，可使用小动物替代大动物；手术的成功率和实验的可重复性减少了动物使用的数量；改进的技术简化了实验动物手术实施的程序，从手术实施技术上支持了国际实验动物组织提出的“替代，减少和改进”的实验动物的慎用原则及人道主义的实验动物应用伦理法则。
附图说明
图1是本发明实施例动物胫骨外科手术定位固定装置整体单元结构示意图。
图2是胫骨定位固定臂与立体三维调控器及手术定位微调器相连接的结构示意图。
图3是胫骨定位固定臂结构示意图。
图4是图3所示胫骨定位固定臂正面局部结构正视图。
图5是图4的后视图。
图6是图4的右视图。
图7是图4的俯视图。
图8是腘窝定位针座的三维透视结构示意图。
图9a是图8所示腘窝定位针座的正视图。
图9b是图8所示腘窝定位针座的后视图。
图9c是图8所示腘窝定位针座的俯视图。
图9d是图8所示腘窝定位针座的右视图。
图10是实施动物胫骨外科手术前胫骨定位固定臂准备完毕示意图。
图11示出了放置了小鼠后肢在胫骨定位固定臂前面准备固定的示意图，透视示出有通过腘窝处的定位针孔。
图12示出了一支25g注射器针头刺穿通过后肢腘窝解剖部位，并插入腘窝定位固定针针孔。
图13示出了小鼠后肢通过腘窝处的定位针、趾踝关节和膝关节的弹性绷带绳与固定臂上相应的定位固定板绑扎固定。
图14示出了在小鼠后肢与固定臂定位固定后，取出配备有套管式骨固定针单元的迷你无绳驱动电机。
图15示出了套管式骨固定针刺入到远端胫骨中。
图16示出了已经穿入远端胫骨的套管式骨固定针针单元，图中已移除了迷你无绳驱动电机。
图17示出了可拆卸的套管式骨固定针助力套管已从骨固定针部分释放；脱离了助力套管的骨固定针针尖部分已经穿透小鼠胫骨，骨固定针根端螺纹部分尚未入骨。
图18示出了使用持针钳推送及旋拉后的骨固定针根端螺纹部分已完全锚定在骨组织中。
图19示出了三个骨固定针螺纹端部就位并且锚定于胫骨远侧。
图20示出了三个另外的骨固定针螺纹端部锚定就位于胫骨近侧。
图21示出了移除了腘窝定位固定针和弹性绷带捆扎绳。
图22示出了移除胫骨定位固定臂的小鼠后肢。
图23示出了移除胫骨定位固定臂的小鼠后肢转动90°视角。
图24示出了伸出皮肤的骨固定针外段已经彼此朝向胫骨中间位折弯搭成框架。
图25示出了已经施加有光固化可流动复合物，而后被led固化灯固化成形。
图26示出了使用本发明动物胫骨外科手术定位固定装置，在小鼠胫骨节段性骨缺损骨外固定手术中的应用示意图。
图27示出了使用刚性外固定架的小鼠胫骨骨折手术示意图。
图28示出了使用柔性外固定架的小鼠胫骨骨折手术示意图。
附图标记：胫骨手术定位固定装置100；立体三维调控器110；水平移动旋钮112；垂直升降旋钮114；手术定位微调器120；升降手术台130；胫骨定位固定臂200；固定臂水平台202；固定臂垂直壁204；趾踝关节固定板206；膝关节固定板208；限位垂直标识板210；趾踝关节捆绑槽口212；膝关节捆绑槽口214；骨针穿刺准星板216；第一锚针依托板218；第二锚针依托板220；腘窝定位固定针针孔222a、222b、222c；软组织卧槽224；腘窝定位针座300；定位针座台基302；定位针鞘仓304；定位针针鞘306a、306b、306c；螺钉孔308a、308b；螺钉310；弹性绷带绳402a、402b；腘窝定位针404；骨固定针助力套管406；套管骨固定针单元408；骨固定针410；迷你无绳驱动电机412；光固化可流动复合材料414。
具体实施方式
下面结合附图对本发明动物胫骨外科手术定位固定装置作详细说明。
实施例1
如图1-10所示的动物胫骨外科手术定位固定装置100，包括胫骨定位固定臂200，胫骨定位固定臂200连接于外部固定架，升降手术台130与动物胫骨外科手术定位固定装置100配套使用。外部固定架为立体三维可调固定架。立体三维可调固定架由水平轴、垂直轴和连接水平轴与垂直轴的立体三维调控器110组成，胫骨定位固定臂200通过手术定位微调器120与连接立体三维可调固定架的水平轴连接。在胫骨定位固定臂200上设有腘窝定位单元、膝部固定单元和踝部固定单元，胫骨手术定位固定臂用于限定胫骨手术中动物胫骨的手术标准位置并固定，形成了胫骨手术三维标准位象的手术小环境操作平台。
如图2所示，立体三维调控器110连接并锁定立体三维可调固定架的水平轴和垂直轴，通过垂直升降旋钮114和水平移动旋钮112操控连接有手术定位微调器120的胫骨定位固定臂200，可以大幅度的改变胫骨定位固定臂对应手术台大环境的立体三维位置和角度。立体三维可调固定架使胫骨定位固定臂具有稳定的基于垂直和水平轴向的立体三维可变性，用于给手术操作者提供其所需要的手术大环境适宜体位。
手术定位微调器120既是胫骨定位固定臂200与立体三维可调固定架水平轴的连接枢纽，又是胫骨定位固定臂手术位置的微调装置。设置手术定位微调器120目的是应对手术机器人或数控手术机械臂手术操作及手术显微镜下对位操作时的微距调控和倾角微调。
设于胫骨定位固定臂200上的三个腘窝定位固定针针孔222a、222b、222c和固定于胫骨定位固定臂200背面的腘窝定位针座300组成了腘窝定位单元。腘窝定位针座300由定位针座台基302和凸起的定位针鞘仓304组成。
如图3-图7所示，胫骨定位固定臂200上间隔设有三个垂直竖突板和三个水平横突板，竖突板与横突板相互之间为90度直角比邻，它们的基底部均与胫骨定位固定臂200的固定臂水平台202成一体。竖突板从近到远分别为趾踝关节固定板206、限位垂直标识板210和膝关节固定板208，横突板从近到远分别为骨针穿刺准星板216，第一锚针依托板218和第二锚针依托板220。
膝关节固定板208和用于捆绑膝关节的弹性绷带绳402a组成了膝部固定单元，用于定点绑扎动物膝部。膝关节固定板208上设有膝关节捆绑槽口214，腘窝定位针座300设于膝关节固定板208根部。通过腘窝定位针404、凸起的定位针鞘仓304和膝关节捆绑槽口214三个位点，避开了膝关节腘窝后富含血管和神经的软组织受压可能，利用弹性绷带绳402a可将小鼠膝关节部位牢牢固定在膝关节固定板208上；趾踝关节固定板206和用于捆绑趾踝关节的弹性绷带绳402b组成了踝部固定单元，用于绑扎小鼠后肢远端趾踝关节。趾踝关节固定板206至少有宽出小鼠趾踝关节直径的两倍宽度，在其两侧对称设有趾踝关节捆绑槽口212，开槽后的底部宽度也保持在超出小鼠趾踝关节直径的三分之一宽度。在用弹性绷带绳绑扎小鼠趾踝关节部位时，趾踝关节固定板206这样的宽底部设计，加之该部位较少软组织而不易造成血管的挤压，同样避免了绑扎小鼠趾踝关节后可能造成的后肢远端淤血问题。限位垂直标识板210位于趾踝关节固定板206和膝关节固定板208之间，与固定臂水平台202及骨针穿刺准星板216呈90°直角的垂直关系。限位垂直标识板210主要起到两个作用，一个是具有限制骨固定针经皮穿刺时的限位作用，以预留骨固定针锚针后的骨折和节段性骨缺损区的标准位点和尺寸，二是在手术实施过程中，始终给手术操作者提供手术微环境的垂直标杆的指示作用。
骨针穿刺准星板216排在三个平行的水平横突板最前端，它的作用是，用于帮助操作者在电动经皮穿刺植入骨固定针时把握进针的方向，起到瞄准平行准星的作用。第一锚针依托板218和第二锚针依托板220作用是：在电动骨固定针针尖穿透骨组织后，作为利用专用圆柄持针钳夹持骨固定针和旋转操作时的依托；同时，也起到持针牵拉旋转锚针时水平方向的参照作用。
如图6所示，从胫骨定位固定臂200的右视图可以看出，在三个垂直竖突板底部和固定臂垂直壁204交界设有一个具有一定弧度的软组织卧槽224，这是一个为适应小鼠后肢绑扎后肌肉软组织群生理分布设计的一个重要的凹陷卧槽，以保持小鼠胫骨的电动经皮穿刺实施过程中的肢体固定平稳。
如图8、9a、9b、9c、9d所示，腘窝定位针座300是由两个螺钉310通过定位针座台基302上两个螺钉孔308a、308b固定于胫骨定位固定臂200上。腘窝定位针座300由定位针座台基302和凸起的定位针鞘仓304组成，定位针针鞘306a、306b、306c设于定位针鞘仓304内，分别与胫骨定位固定臂200上的三个腘窝定位固定针针孔222a、222b、222c相贯通。定位针针鞘的直径与25g注射器针头直径相当，其长度与25g注射器针头全长相当，给腘窝定位针404的插入起到夹持和准直的作用。凸起的扁柱状定位针鞘仓304是捆绑动物膝关节的一个重要站点。
如图11-28所示，是利用本发明动物胫骨外科手术定位固定装置的胫骨定位固定臂200建立小鼠胫骨模型外固定架示意图，用于解释本发明固定装置在小鼠胫骨外固定手术中的使用方法和流程。
如图11所示，小鼠麻醉后，将其后肢摆放在胫骨定位固定臂200前面的标准位置。图中透视图示出了小鼠后肢腘窝解剖位置穿针点并定点固定的定位针针孔222b。
如图12所示，放置在胫骨定位固定臂200上的小鼠后肢，由一支25g注射器针头作为腘窝定位针404经腘窝解剖位置紧贴小鼠股骨远端底部边缘直接贯通刺穿，穿出后的注射器针头继而插入腘窝定位固定针针孔222b，(腘窝解剖位置紧贴小鼠股骨远端底部区域是血管神经布局的空白地带，待25g的注射器针头穿刺定位固定手术任务完成后，直接拔出针头，不需要做医学处理，如临床上注射器针头肌肉注射打针一样，取针后仅仅用棉签按压片刻即可)，本实施例设定小鼠重量在26g-35g之间，故选定腘窝定位固定针针孔222b作为其标准定位针孔。
如图13所示，小鼠后肢由定位针定位后，将其后爪部的趾踝关节部位和避开软组织的膝关节部位分别通过捆绑槽口212和214由弹性绷带绳402b、402a绑扎固定，在通过膝关节捆绑槽口214绑扎膝关节部位时，需注意弹性绷带绳须缠绕绑定在胫骨定位固定臂后面的定位针鞘仓304上。
如图14所示为被定位固定后的小鼠后肢，在胫骨定位固定臂的三维视角的导引下，即可以轻松的在电机驱动下将骨固定针经皮钻入小鼠胫骨中。图中所示为配备有套管式超细径骨固定针单元408的迷你无绳驱动电机412。
如图15所示，操作人员手持电机握柄，拇指控制触键开关，即可方便使用驱动电机412实施骨固定针经皮穿刺自攻钻进入骨。
如图16所示，已脱离移除了迷你无绳驱动电机412的套管式超细径骨固定针408针尖已经穿透胫骨。
如图17所示，骨固定针助力套管406已从骨固定针410部分移除，脱离了助力套管的骨固定针410已经插入骨组织中，并且针尖已经穿透小鼠胫骨，骨固定针的尾部根端留有根段螺纹。
如图18所示，使用专用圆柄持针钳推送旋拉已经插入穿透小鼠胫骨的骨固定针，骨固定针的根端螺纹部分已完全锚定在骨组织中，而骨固定针410前段部分已经穿出皮肤。
如图19所示，已经连续三个骨固定针螺纹端部就位并且锚定于胫骨远侧段。
如图20所示，紧接着，另外三个骨固定针螺纹端部就位锚定于胫骨近侧段。
如图21所示，六根骨固定针穿刺锚定就位，移除弹性绷带捆扎绳；并移除掉腘窝定位固定用的注射器针头。
如图22所示，锚定有六根骨固定针的小鼠后肢(已移除胫骨定位固定臂200)。
如图23所示，锚定有六根骨固定针的小鼠后肢转动90°视角后的位置。
如图24所示，已经将伸出皮肤的六根骨固定针远端使用折弯钳彼此朝向小鼠胫骨中间段折弯搭桥成框，构成胫骨外固定架的基形。
如图25所示，是已经施加有光固化可流动复合物414在六根骨固定针搭成的桥形连接框上，而后被led固化灯固化成一体的刚性骨外固定架。
如图26所示，是小鼠胫骨节段性骨缺损骨外固定手术示意图。六个骨固定针穿透小鼠胫骨并根部锚定到位；锚钉的骨固定针外部段彼此平行朝胫骨中心向弯曲；以形成六根针连肩搭桥；搭桥采用光固化可流动复合材料涂裹填充；复合材料用led灯固化；进行3.5mm的节段缺损去骨；骨缺损处植入接种有细胞的人工材料填充；几周后外固定架的固化部分被贴近固化体切断固定针后卸除；然后拔除所有剩余的骨固定针针脚。
如图27所示，是使用刚性外固定架的小鼠胫骨骨折手术示意图。六个针穿透小鼠胫骨；两头各三根针外部段彼此平行向中心弯曲形成连肩搭桥；用断骨器产生胫骨断裂；采用光固化可流动复合材料涂裹填充搭桥；复合材料用led灯固化；几周后外固定架的固化部分被切断针后移除；然后拔除所有剩余的针脚。
如图28所示，是使用柔性外固定架的小鼠胫骨骨折手术示意图。六个针穿透小鼠胫骨；三个远端针和三个近端针分别以各自端的三根针平行地朝彼此向弯曲，以形成两个端部簇搭桥；再将它们各自涂上光固化可流动复合材料并用led灯固化；放置二根弹性销并分别连接两头两个簇，通过光固化可流动复合材料分别连接固化二端的各左端和右端各一个位点；右侧弹性销用于连接两个簇的右端面，但暂时仅固化近端；左侧弹性销用于连接两个簇的左端面，但暂时仅固化远端；这两个弹性销注意放置粘固平行，以此作为完整骨断裂前的定位参考；然后使用断骨器将骨折断，这使得两个本平行的弹性销会相对移位；重新对位弹性销于骨断裂前的粘固平行位置，即返回到完整骨时的位相；再将弹性销两端簇未粘固的两个点通过复合材料连结并固化；几周后外固定架的固化部分被切断并移除；最后拔除所有剩余的针脚。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
1.动物胫骨外科手术定位固定装置，其特征在于，所述动物胫骨外科手术定位固定装置包括胫骨定位固定臂，胫骨定位固定臂连接于外部固定架，在胫骨定位固定臂上设有腘窝定位单元、膝部固定单元和踝部固定单元，胫骨手术定位固定臂用于限定胫骨手术中动物胫骨的手术标准位置并固定，形成了胫骨手术三维标准位象的手术小环境操作平台。
2.根据权利要求1所述的动物胫骨外科手术定位固定装置，其特征在于，所述外部固定架为立体三维可调固定架；立体三维可调固定架使胫骨定位固定臂具有稳定的基于垂直和水平轴向的立体三维可变性，用于给手术操作者提供其所需要的手术大环境适宜体位。
3.根据权利要求1所述的动物胫骨外科手术定位固定装置，其特征在于，所述腘窝定位单元包括设于胫骨定位固定臂上的至少一个腘窝定位固定针针孔和固定于胫骨定位固定臂背面的腘窝定位针座，腘窝定位针座上设有至少一个定位针针鞘，定位针针鞘与腘窝定位固定针针孔相贯通。
4.根据权利要求3所述的动物胫骨外科手术定位固定装置，其特征在于，所述腘窝定位针座由定位针座台基和凸起的定位针鞘仓组成，定位针针鞘设于定位针鞘仓内。
5.根据权利要求1所述的动物胫骨外科手术定位固定装置，其特征在于，所述膝部固定单元包括竖直设立的膝关节固定板和用于捆绑膝关节的弹性绷带绳。
6.根据权利要求5所述的动物胫骨外科手术定位固定装置，其特征在于，所述膝关节固定板上设有膝关节捆绑槽口。
7.根据权利要求1所述的动物胫骨外科手术定位固定装置，其特征在于，所述踝部固定单元包括竖直设立的趾踝关节固定板和用于捆绑趾踝关节的弹性绷带绳。
8.根据权利要求7所述的动物胫骨外科手术定位固定装置，其特征在于，所述趾踝关节固定板上设有趾踝关节捆绑槽口。
9.根据权利要求1所述的动物胫骨外科手术定位固定装置，其特征在于，所述胫骨定位固定臂上间隔设有三个垂直竖突板和三个水平横突板，竖突板从近到远分别为趾踝关节固定板、限位垂直标识板和膝关节固定板，横突板从近到远分别为骨针穿刺准星板，第一锚针依托板和第二锚针依托板。
10.根据权利要求9所述的动物胫骨外科手术定位固定装置，其特征在于，所述胫骨定位固定臂上竖突板和横突板下方设有弧状软组织卧槽。
11.根据权利要求2所述的动物胫骨外科手术定位固定装置，其特征在于，所述胫骨定位固定臂通过手术定位微调器与立体三维可调固定架连接。
技术总结