CN103735321A - 用于计算机导航人工耳蜗植入术中的电钻定位把持机构 - Google Patents

Abstract

用于计算机导航人工耳蜗植入术中的电钻定位把持机构，包括：框架组件，具有互相垂直的第一组、第二组导轨和互相垂直的第三组、第四组导轨；与第一组导轨滑动配合的第一滑块和与第二组导轨滑动配合的第二滑块的运动迹线垂直相交形成第一平面，与第三组导轨滑动配合的第三滑块和与第四组导轨滑动配合的第四滑块的运动迹线垂直相交形成第二平面，两平面彼此平行；由第一、第二滑块支撑并平行于第一平面平动的第一角度定位组件；由第三、第四滑块支撑并平行于第二平面平动的第二角度定位组件；以及由上述角度定位组件活动支撑的电钻衬套组件，滑块可相对与之配合的导轨固定。电钻定位把持机构能对电钻把持定位，至少实现手术器械位姿的稳定、精准。

Description

用于计算机导航人工耳蜗植入术中的电钻定位把持机构

技术领域

本发明涉及医疗手术或实验方面，尤其涉及一种用于计算机导航人工耳蜗植入术中的电钻定位把持机构。

背景技术

“人工耳蜗”能够有效治疗重度、极重度聋。人工耳蜗植入技术是一项科技含量高，操作难度大，手术风险高的手术。传统的人工耳蜗植入技术是：医生切除乳突部分，开放面隐窝，磨除颞骨的部分骨质，从外部形成“凹坑”通向安装人工耳蜗的耳蜗。医生在显微镜下，将人工耳蜗的电机缓慢、精准地插入耳蜗的安装位置，完成人工耳蜗的植入。这种手术对医生的要求高，手术风险大，患者的手术创伤大，愈合时间长，不利于人工耳窝植入手术的推广。

该项技术对术者的技术及经验要求极高，术者须具有丰富的经验及熟练的颞骨解剖技术，故而，目前我国能开展人工耳蜗植入手术的医疗机构只有区区数十家。以下技术难度限制了该项技术的普及，减少了手术惠及的人群：

1）手术要求精度高、风险大：颞骨结构复杂，骨质坚硬，内部重要结构毗邻紧密，耳蜗区位置深在狭小，植入电极时需要借助显微镜、缓慢插入。手术不仅费时、费力，还需要手稳、精准，而医生作为一个生物体，具有不能耐受疲劳，手的稳定性差得特点，这亦增加了手术的风险。

2）手术创伤大、愈合时间长:传统人工耳蜗植入手术，需要乳突部分切除及开放面隐窝，它需要磨除颞骨的部分骨质，从外部形成“凹坑”通向耳蜗。接受手术的患者绝大多数是耳聋的儿童，还有相当数量的对生活质量要求较高的老年性聋患者。对于儿童和老人，手术时间长，增加了患者全身麻醉的时间；磨除骨量大，增加了患者的创伤，延长愈合时间，延长了平均住院日，增加了对医疗资源的耗占。

目前，计算机辅助手术导航系统发展迅速，可以利用CT、核磁等图像，为医生提供手术规划和导航环境，辅助医生确定最佳的微创人工耳蜗植入手术路径。但由于人的手术精度受到体力、情绪、经验等的影响，很难保证微创人工耳蜗植入手术的安全性和可靠性，导致人工耳蜗微创手术无法开展。

发明内容

针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于计算机导航人工耳蜗植入术中的电钻定位把持机构，以至少实现手术器械位姿的稳定、精准。

为实现上述目的，本发明提供了一种电钻定位把持机构，其包括：框架组件，具有互相垂直的第一组导轨、第二组导轨和互相垂直的第三组导轨、第四组导轨，与第一组导轨滑动配合的第一滑块和与第二组导轨滑动配合的第二滑块的运动迹线垂直相交形成第一平面，与第三组导轨滑动配合的第三滑块和与第四组导轨滑动配合的第四滑块的运动迹线垂直相交形成第二平面，第一平面平行于所述第二平面；由第一滑块、第二滑块支撑并可平行于第一平面平动的第一角度定位组件；由第三滑块、第四滑块支撑并可平行于第二平面平动的第二角度定位组件；以及由第一角度定位组件和第二角度定位组件上的关节球轴承活动支撑的电钻衬套组件，其中，每个滑块可相对与之滑动配合的导轨固定。

根据本发明的一个实施例，每个滑块形成有与其沿导轨的相对滑动的方向垂直的通孔，第一角度定位组件、第二角度定位组件各自具有对关节球轴承进行支撑的轴承固定件，轴承固定件上延伸出与通孔间隙配合的光轴。显然，在该实施例中，第一滑块形成有与其沿第一组导轨的相对滑动的方向垂直的通孔，第二滑块形成有与其沿第二组导轨的相对滑动的方向垂直的通孔，第三滑块形成有与其沿第三组导轨的相对滑动的方向垂直的通孔，第四滑块形成有与其沿第四组导轨的相对滑动的方向垂直的通孔。根据本发明的一个实施例，框架组件包括第一边框组件和与第一边框组件固定连接的第二边框组件，第一组导轨、第三组导轨形成在第一边框组件上，第二组导轨、第四组导轨形成在第二边框组件上。

根据本发明的一个实施例，第一边框组件包括第一基板，第二边框组件包括第二基板，第一组导轨、第三组导轨各自包括形成在第一基板的两侧的一对平行子导轨，第二组导轨、第四组导轨各自包括形成在第二基板的两侧的一对平行子导轨。

根据本发明的一个实施例，电钻衬套组件包括由关节球轴承支撑的外衬套和可部分插入外衬套中的内衬套，其中，内衬套包括两个半衬套，并具有限制内衬套向外衬套中插入的深度的第一台阶，外衬套具有用于限定其插入关节球轴承的深度的第二台阶。

根据本发明的一个实施例，还包括固定在框架组件上的机构外接固定组件。

根据本发明的一个实施例，每个滑块还固定连接有与其沿导轨的滑动方向平行的光轴，固定在框架组件上的固定块具有容纳光轴的通孔，固定块通过其上的锁紧螺钉的锁紧使通孔变形从而使光轴连同与之对应的滑块相对于该滑块所在的导轨进行固定。

本发明的有益技术效果在于：本发明提供了框架组件，框架组件上具有导轨和滑块，通过滑块的支撑和运动，使得对电钻衬套组件进行支撑的第一角度定位组件和第二角度定位组件在彼此平行的平面内相对运动，从而改变电钻衬套组件的空间位置和姿态，继而改变插入电钻衬套组件中的电钻的空间位置和姿态。这样可以使得根据手术需要调节电钻的空间位置和姿态。同时，滑块可相对轨道固定，从而使得两个角度定位组件的位置固定，从而将电钻的空间位置和姿态固定。本发明的电钻定位把持机构为纯被动机构，完全由人工拖拽定位。其具有快速、方便、可靠的特点。并且结构简单，方便医用消毒；且没有主动机器人等在医学安全性方面的顾虑。另外，此机构刚度大，定位精确可靠。

附图说明

图1是根据本发明的电钻定位把持机构的一个实施例的立体图；

图2是根据本发明的第一边框组件的一个实施例的立体图；

图3是根据本发明的第二边框组件的一个实施例的立体图；

图4是根据本发明的角度定位组组件的示意图，图中示出了固定在该角度定位组件上的光轴；

图5是根据本发明的电钻衬套组件的一个实施例的示意图，其中示出了外衬套和分为两部分的内衬套；

图6示出了电钻的钻杆插入根据本发明的电钻衬套组件的示意图；

图7是图6的局部A的放大视图；

图8是本发明中与导轨配合的滑块的一个实例的示意图。

图9是本发明中固定块的一个实例的正视图。

图10是本发明中固定块使用于例如图2中时的一个局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行描述。

参照图1至图3，本发明的电钻定位把持机构包括框架组件，图1所示的框架组件包括第一边框组件1和与第一边框组件垂直固定连接的第二边框组件2，但应当理解这只是本发明的一个实施例，本发明的框架组件可以是一个整体框架。

该电钻定位把持机构还具有互相垂直的第一组导轨、第二组导轨和互相垂直的第三组导轨、第四组导轨，在本发明的一个实例中，第一组导轨、第三组导轨形成在第一边框组件1上，第二组导轨、第四组导轨形成在第二边框组件2上，如图1至图3所示，第一组导轨、第二组导轨、第三组导轨和第四组导轨均由一对平行的子导轨组成。具体地，第一组导轨对应于固定在第一边框组件1的第一基板101相对两侧（例如图1中示出为左右两侧）的子导轨102、103，第二组导轨对应于固定在第二边框组件2的第二基板201相对两侧（例如图1中示出为上下两侧）的子导轨202、203，第三组导轨对应于固定在第一边框组件1的第一基板101两侧的子导轨105以及另一图中不可见的子导轨，第四组导轨对应于固定在第二边框组件2的第二基板201两侧的子导轨205以及另一图中不可见的子导轨。应当理解，虽然图中示出的第一组导轨、第二组导轨、第三组导轨和第四组导轨均由一对平行的子导轨组成，然而这只是本发明的一个实施例，在能够实现本发明目的的前提下，第一组导轨、第二组导轨、第三组导轨和第四组导轨可以包括其它数量或布置方式的子导轨。

与第一组导轨（即，子导轨102、103）滑动配合的第一滑块107的运动迹线和与第二组导轨（即，子导轨202、203）滑动配合的第二滑块207的运动迹线垂直相交形成第一平面，与第三组导轨（即，子导轨105以及另一图中不可见的子导轨）滑动配合的第三滑块106的运动迹线和与第四组导轨（子导轨205以及另一图中不可见的子导轨）滑动配合的第四滑块206的运动迹线垂直相交形成第二平面，该第一平面平行于第二平面。

应该理解，本发明中所提到的第一组导轨垂直于第二组导轨，指的是第一组导轨中的每个导轨与第二组导轨中的每个导轨均垂直，其主旨在于使与第一组导轨滑动配合的滑块和与第二组导轨滑动配合的滑块的运动迹线垂直相交。第三组导轨垂直于第四组导轨同解。

该电钻定位把持机构还包括由第一滑块107、第二滑块207支撑并可平行于上述的第一平面/第二平面平动的第一角度定位组件（见图4）；由第三滑块106、第四滑块206支撑并可平行于第一平面/第二平面平动的第二角度定位组件；以及在第一角度定位组件和第二角度定位组件上的关节球轴承302、309活动支撑的电钻衬套组件4。该电钻衬套组件4穿过两个角度定位组件上的关节球轴承孔，用于固定植入术中电钻的钻头轴线，提高手术精度。在使用时，调节第二边框组件2上的滑块206、207，就可以调节第一、第二角度定位组件的轴承轴线的水平位置（X方向）。调节第一边框组件1上的滑块106、107的位置，就可以调节第一、第二角度定位组件的轴承轴线的上下位置（Y方向）。从而调节电钻的钻头轴线的左右位置、上下位置、水平摆动角度和俯仰角度，使电钻的钻头轴线与计算机辅助导航系统确定的手术路径重合。此外，每个滑块可相对与之滑动配合的导轨固定，即第一滑块107可相对第一组导轨（即，子导轨102、103）固定，第二滑块207可相对第二组导轨（即，子导轨202、203）滑固定，第三滑块106可相对第三组导轨（即，子导轨105以及另一图中不可见的子导轨）固定，第四滑块206可相对第四组导轨（子导轨205以及另一图中不可见的子导轨）固定。当上述的第一角度定位组件和第二角度定位组件调整到适于手术的位置时，可以通过本领域所熟知的固定方式将每个滑块相对于与其滑动配合的导轨固定，从而使第一角度定位组件和第二角度定位组件的位置固定，最终，使电钻的钻头轴线固定。该固定可以采用本领域已知的任何方式，例如，在滑块上开设通向导轨的螺纹孔，通过旋入该螺纹孔的紧固螺钉进行固定。本发明公开了另一种固定方式，其将在后文进行描述。

继续参照图1至图3，根据本发明的一个实施例，每个滑块均形成有与其沿导轨的相对滑动的方向垂直的通孔，第一角度定位组件、第二角度定位组件各自具有对关节球轴承进行固定支撑的轴承固定件以及由轴承固定件延伸出的光轴，该光轴插入上述的通孔中并可在通孔中滑动。具体地，以第一角度定位组件以及与其配合的第一滑块107、第二滑块207为例进行说明，第一角度定位组件具有对关节球轴承302进行固定的轴承固定件301、光轴303、304以及与光轴303、304垂直的光轴305、306，可以理解，这些光轴的轴线优选地在同一平面内。第一滑块107形成有与光轴303、304配合的通孔1071、1072，第二滑块207形成有与光轴305、306配合的通孔2071、2072，通孔1071、1072的延伸方向与滑块107的滑动方向垂直，通孔2071、2072的延伸方向与滑块207的滑动方向垂直。通过这种方式，当相对导轨调整滑块107滑动时，滑块107带动光轴303、304和轴承固定件301一起滑动，从而光轴305、306会在通孔2071、2072中滑动，从而改变第一角度定位组件在Y方向上的位置。类似地，通过滑动滑块207可以改变第一角度定位组件在X方向上的位置。因此，第一角度定位组件可做平动。类似地，第二角度定位组件可在另一个平面内平动，该平面平行于第一角度定位组件平动时所在的平面，其中第二角度定位组件的平动与前述第一角度定位组件的平动类似，不再赘述。通过这种方式，并且结合第一角度定位组件、第二角度定位组件中的关节球轴承，可以改变第一角度定位组件、第二角度定位组件的关节球轴承中所夹持的电钻衬套组件4的空间位置和姿态。这样，通过诸如紧固螺钉等等固定装置将滑块的运动固定，则可将角度定位组件的位置固定，进而使电钻衬套组件的空间位置和姿态固定，使得插入电钻衬套组件中的电钻得到固定。

根据本发明的一个实施例，参照图5，电钻衬套组件4包括由关节球轴承支撑的外衬套401和可部分插入外衬套中的内衬套，内衬套在外衬套中可以灵活拔出，其中，内衬套包括两个半衬套402、403，并且，内衬套具有限制其向外衬套中插入的深度的第一台阶。如图所示，在所示实施例中，该台阶形成在内衬套的一端，使得整个内衬套具有类似于阶梯轴的形状，该台阶的直径大于外衬套的内径，从而使得当内衬套插入外衬套时，该部分起到卡位作用，在使用时，用内衬套套住电钻的钻杆501，然后将内衬套与电钻共同插入外衬套中（见图6、图7），术者施加的力通过电钻与衬套间的摩擦力传递到内衬套上，从而使内衬套的台阶与外衬套相互抵靠，使内衬套不至于从外衬套中完全通过，该卡位部能防止内衬套由外衬套中滑落。同样，外衬套形成有第二台阶，于限定外衬套插入角度定位组件关节轴承的深度，即使外衬套或者电钻衬套组件不会穿出角度定位组件掉出来。

提供相互配合的内衬套和外衬套的好处在于，某些电钻的钻头部分的外径可能大于钻杆部分的外径，若仅采用内径不变的一个衬套，为了保证钻头能够插入衬套，衬套的内径要大于钻头的外径，这样，电钻的钻杆部分与衬套之间间隙过大，影响电钻工作时的精确度；而采用外衬套与分为两部分的内衬套这种结构能克服这种问题，使用时，将两个内衬套套在电钻的钻杆501上，然后一同套入外衬套中，这样，只要保证内衬套与钻杆501之间紧密配合就能保证电钻工作时的精度。当手术器械的位姿已经固定，而在手术过程中需要更换手术器械，在这种情况下，只需将手术器械连同“内衬套”一起拔出，“内衬套”自动分为两半，此时即可更换手术器械并再次将两个半衬套套在新的手术器械上，并再次插入外衬套中；在整个更换器械的过程中，外衬套没有任何的操作或位移，保证了手术器械定位的精度。

如图1所示，本发明的电钻定位把持机构还可包括固定在边框组件上的机构外接固定组件5，以与外部设备固定。

参照图1至图3，每个滑块还固定连接有与其沿导轨的滑动方向平行的光轴，固定在框架组件上的固定块（参见图9和图10）具有容纳该光轴的通孔，该固定块通过其上的锁紧螺钉的锁紧使通孔变形从而对光轴进行挤压固定，以此方式将滑块固定。以第一边框组件1为例，结合图2、图9和图10所示，当旋转穿过固定块108、109的滚花高头螺钉110、111时，螺钉110、111挤压固定件108、109使其变形，从而使其通孔也产生变形，将通过通孔的光轴112、113、114、115卡住，从而达到固定第一滑块107、第三滑块106的目的。相应地可以理解，如图3所示的第四滑块206、第二滑块207滑动到位后的固定，可以借助于固定块208和209和相应的锁紧螺钉201、211使得第四滑块206、第二滑块207上的光轴212-215（即，212、213、214、215）被夹紧固定来实现；其中固定块208和209可具有与固定块108、109相同的结构。进一步参见图9详细描述所采用的固定块示例的详细结构，其优选为整体件并包括：轴线彼此平行的通孔1083和1085，这两个通孔1083和1085各自具有一个缺口；菱形通孔，该菱形通孔在这两个通孔的缺口处将这两个通孔1083和1085连通，其中这两个通孔1083和1085连同菱形通孔一起构成一个一体式通孔；以及通入所述菱形通孔中的另一通孔1081，其中该另一通孔1081的轴线垂直于通孔1083和1085的轴线，该另一通孔1081供螺钉110插入。如前所述的，当拧螺钉110时可以使得通孔1083和1085变形以夹紧穿过其中的光轴114和115。

本发明中所涉及的用以与导轨配合的第一、第二、第三、第四滑块，其结构可以是例如图8所示的结构，可以是整体件，其包括彼此相对的第一滑动部601、第二滑动部602、以及将第一滑动部601和第二滑动部602连接起来的连接部603，其中第一和第二滑动部用以在导轨上滑动，连接部上可以开设有供相应光轴穿过的通孔。

本发明所提供的电钻定位把持机构为纯被动机构，通过人工拖拽进行操作，该机构具有水平移动、垂直移动，水平偏摆，上下俯仰等四个自由度，在使用时，该机构安装在手术路径附近，可以方便的将计算机辅助导航系统规划的手术路径在手术空间中固定下来，并为医生手术提供支撑，为植入术中电钻定位和把持，提高手术精度、手术安全性和可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于计算机导航人工耳蜗植入术中的电钻定位把持机构，其特征在于，包括：

框架组件，具有互相垂直的第一组导轨、第二组导轨和互相垂直的第三组导轨、第四组导轨，与所述第一组导轨滑动配合的第一滑块的运动迹线和与所述第二组导轨滑动配合的第二滑块的运动迹线垂直相交形成第一平面，与所述第三组导轨滑动配合的第三滑块的运动迹线和与所述第四组导轨滑动配合的第四滑块的运动迹线垂直相交形成第二平面，所述第一平面平行于所述第二平面；

由所述第一滑块、所述第二滑块支撑并可平行于所述第一平面平动的第一角度定位组件；

由所述第三滑块、所述第四滑块支撑并可平行于所述第二平面平动的第二角度定位组件；以及

由所述第一角度定位组件的关节球轴承和所述第二角度定位组件上的关节球轴承活动支撑的电钻衬套组件，

其中，每个滑块可相对与之滑动配合的导轨固定。

2.根据权利要求1所述的电钻定位把持机构，其特征在于，

每个滑块形成有与其沿导轨的相对滑动的方向垂直的通孔，所述第一角度定位组件、所述第二角度定位组件各自具有对关节球轴承进行支撑的轴承固定件，所述轴承固定件上延伸出与所述通孔间隙配合的光轴。

3.根据权利要求1所述的电钻定位把持机构，其特征在于，

所述框架组件包括第一边框组件和与所述第一边框组件垂直且固定连接的第二边框组件，

所述第一组导轨、所述第三组导轨形成在所述第一边框组件上，所述第二组导轨、所述第四组导轨形成在所述第二边框组件上。

4.根据权利要求3所述的电钻定位把持机构，其特征在于，所述第一边框组件包括第一基板，所述第二边框组件包括第二基板，所述第一组导轨、所述第三组导轨各自包括形成在所述第一基板的相对两侧的一对平行子导轨，所述第二组导轨、所述第四组导轨各自包括形成在所述第二基板的相对两侧的一对平行子导轨。

5.根据权利要求1所述的电钻定位把持机构，其特征在于，所述电钻衬套组件包括由所述关节球轴承支撑的外衬套和可部分插入所述外衬套中的内衬套，其中，所述内衬套包括两个半衬套，并具有限制所述内衬套向所述外衬套中插入的深度的第一台阶，所述外衬套具有用于限定其插入所述关节球轴承的深度的第二台阶。

6.根据权利要求1所述的电钻定位把持机构，其特征在于，还包括固定在所述框架组件上的机构外接固定组件。

7.根据权利要求1所述的电钻定位把持机构，其特征在于，每个滑块还固定连接有与其沿导轨的滑动方向平行的光轴，固定在框架组件上的固定块具有容纳所述光轴的通孔，所述固定块通过其上的锁紧螺钉的锁紧使所述通孔变形从而使所述光轴连同与之对应的滑块相对于所述滑块所在的导轨进行固定。

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