CN105496504B - 一种医用激光自动测深电钻 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种医用激光自动测深电钻，包括：钻头、扳机开关、激光测距仪、液晶显示器和处理器。扳机开关、激光测距仪和液晶显示器分别与处理器连接。该激光测距仪用于获取钻头钻深的距离，该液晶显示器用于根据激光测距仪测得的钻头钻深的距离来显示距离数据，该处理器通过激光测距仪获得的距离判断钻头打穿骨质边界的瞬时点，并控制显示器以下述方式显示数据：在第一行显示电钻启动并开始钻深时钻头前进的实时距离；在第二行显示电钻打穿第一层皮质骨的瞬时点所述钻头前进的距离差值，即第一层皮质骨的厚度；在第三行显示电钻打穿第二层皮质骨的瞬时点钻头前进的距离差值，即钻头在骨骼内前进的总深度。通过本发明方法，钻孔与测深可以同时完成，快速高效。

Description

一种医用激光自动测深电钻
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种医用激光自动测深电钻。
背景技术
电钻是骨科手术中最常使用的医疗器械，任何螺钉或者钢针的植入都需要使用电钻在骨骼上进行钻孔，测量孔洞的深度后打入相应长度的螺钉。目前使用的电钻功能单一，仅具备最基本的钻孔的工能，操作者很难把握钻头打入的深度，增加了手术的风险和不确定性。电钻钻孔后还需使用专用的测深尺进行测量，步骤繁琐，增加了手术时间。
因此，亟需一种能够在钻孔的同时自动测量孔洞的深度、减少手术时间同时又可以提高手术安全性的医用激光自动测深电钻。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种医用激光自动测深电钻，其可以在钻孔的同时自动测量孔洞的深度，减少手术时间、同时又可以提高手术安全性。
本发明的医用激光自动测深电钻，包括：钻头、扳机开关、激光测距仪、液晶显示器和处理器，
其中，所述扳机开关、激光测距仪和液晶显示器分别与所述处理器连接，
所述激光测距仪用于获取所述钻头钻深的距离，
所述液晶显示器用于根据所述激光测距仪测得的所述钻头钻深的距离来显示所述距离数据，
所述处理器通过所述激光测距仪获得的所述距离判断所述钻头打穿骨质边界的瞬时点，并控制所述显示器以下述方式显示数据：
在第一行显示电钻启动并开始钻深时所述钻头前进的实时距离；
在第二行显示电钻打穿第一层皮质骨的瞬时点所述钻头前进的距离差值，即所述第一层皮质骨的厚度；
在第三行显示电钻在接近零压力中推进一定距离并进行第二层皮质骨钻深、打穿第二层皮质骨的瞬时点所述钻头前进的距离差值，即所述钻头在骨骼内前进的总深度。
优选地，进一步包括压力传感器，用于感测所述钻头接触骨面时产生的轴向压力。
优选地，所述激光测距仪在所述钻头于静止状态接触骨面并产生轴向压力时被自动或手动置零。
优选地，所述钻头包括钻头前端部和钻头杆部，所述电钻还包括设置于所述钻头杆部用于反射激光的法兰盘，所述法兰盘在所述钻头前进时保持位置固定不动。
优选地，所述处理器通过所述激光测距仪获得的所述距离而计算得到所述钻头在骨骼内的前进速度以及打穿骨骼后的前进速度，并通过速度差来判断所述钻头打穿骨质边界的瞬时点。
优选地，当所述电钻停止工作时，所述液晶显示器被设置为数据固定显示直到进入下一次工作状态置零。
技术效果
根据本发明的结构，具备以下技术效果：
1、钻孔与测深同时完成，替代了传统的电钻钻孔后再手动使用测深尺测深的繁琐操作，快速高效。
2、可以用于测量难以进行测深的部位的孔的深度，减少了手术中透视的数量，从而减轻患者和医生的辐射剂量。
3、让医生可以实时查看钻头打入的深度，避免钻头打入过深，大大提高了手术的安全性。
附图说明
图1是根据本发明的医用激光自动测深电钻的结构示意图；
图2(a)和图2(b)是根据本发明的医用激光自动测深电钻的立体图；
图3是根据本发明的医用激光自动测深电钻的工作过程图。
图4是根据本发明的医用激光自动测深电钻的穿透骨质边界的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明。以下实施例并不是对本发明的限制。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中。
图1是根据本发明的医用激光自动测深电钻的结构示意图。图2(a)和图2(b)是根据本发明的医用激光自动测深电钻的立体图。下面结合图1和图2具体说明本发明的医用激光自动测深电钻的结构。
如图1和2所示，本发明的医用激光自动测深电钻10包括：钻头1、扳机开关2、压力传感器3、激光测距仪4、液晶显示器5和处理器6。其中，扳机开关2、压力传感器3、激光测距仪4和液晶显示器5与处理器6互相连接进行通信。
扳机开关2用于开启和关闭电钻。
压力传感器3测量钻头1工作时产生的钻头轴向压力。当压力传感器3感测到轴向压力时，将信号传送至处理器7，通过处理器7控制液晶显示器5置零。当然，本发明也可以不包括压力传感器3，当钻头1接触骨面产生钻头轴向压力时，通过手动使液晶显示器5置零。
激光测距仪4，用于获取钻头1在骨骼中钻深的距离。
液晶显示器5，用于根据激光测距仪4测得的钻头1钻深的距离来显示该距离数据。
钻头1包括钻头前端部11和钻头杆部12。钻头1的杆部12中央位置处具有套管13。法兰盘14设置于钻头1的套管13的一侧端部处(远离钻头前端部11的一侧)。该法兰盘14用于反射激光测距仪4发射的激光，使激光测距仪4接收到反射的激光从而测量距离。该法兰盘14在钻头1前进的过程中保持位置固定不动。法兰盘14和套管(锁定套筒)13连接所以可以保持位置固定不动的状态。
液晶显示器5被设置为以下述方式显示数据：在第一行显示电钻10启动并开始钻深时钻头1前进的实时距离；在第二行显示电钻10打穿第一层皮质骨、瞬间压力丢失并产生较快加速度时钻头1前进的距离差值，即第一层皮质骨的厚度；在第三行显示电钻10在接近零压力中推进一定距离并进行第二层皮质骨钻深后钻头1前进的距离差值，即钻头1在骨骼内前进的总深度。
图2中钻头1的套管13的另一侧端部处的钢板15是在钻头1工作时安装于骨骼表面上的钢板。该钢板的作用是固定骨折。
图3的A～E是根据本发明的医用激光自动探测电钻的工作过程图。图3中，为方便说明，以示意的方式表示电钻10的各部件位置。4为激光测距仪，14为法兰盘，1为钻头。其中，A～E的各图中，下图是上图圆形区域的局部放大图。
首先，如图3中A所示，当电钻10的钻头1在静止状态接触骨面20并产生轴向压力时，即激光测距仪4和法兰盘14之间的距离为S0时，激光测距仪4被置零。置零后，电钻外壳表面的液晶显示器5的屏幕上第一行显示该状态时的距离为0mm。
接着，如图3中B所示，电钻启动并开始在第一层皮质骨中钻深，在该过程中，激光测距仪4实时测量孔洞的深度，并且该深度数据被发送至液晶显示屏，由液晶显示屏的第一行显示钻头前进的实时距离(即孔洞深度)。在电钻于第一层皮质骨中钻深的过程中，激光测距仪4发射的激光由法兰盘14持续反射回来，通过接收反射的激光，激光测距仪4可实时获得激光测距仪4和法兰盘14之间的距离S1。由于在钻头1前进过程中，法兰盘14的位置是保持固定不动的，而激光测距仪4则随钻头1同步前进，因此激光测距仪4和法兰盘14之间缩小的距离即是钻头1在第一层皮质骨中前进的距离。也就是说，S0和S1之间的差值即钻头1在骨骼中前进的距离。S0和S1之间的差值由处理器7计算获得。即，激光测距仪4测量获得S0和S1的距离后，处理器6读取该距离数据并计算获得差值，并将该差值发送到显示器5进行显示。
当电钻继续钻深并打穿第一层皮质骨时，瞬间钻头上的轴向压力丢失(消失)，并产生一个较快的加速度。在压力丢失、产生突然加速度的瞬时点上激光测距仪测量获得的距离差值(S0-S1)即为第一层骨皮质的厚度。该距离数据在液晶显示屏的第二行进行显示。这里，如图4所示，在钻削骨质的过程中，钻头1以较小的速度V1做进给运动，在穿透骨质后，钻头以较大的速度V2做空程运动。由于V1和V2的速度相差很大，因此可以用来判断骨质的边界。V1和V2的速度由处理器6通过激光测距仪4测量的距离数据而间接获得。可以通过一段时间内的距离而获得钻头速度V1和V2，或其它公知的方法获得钻头速度。进一步地，处理器6通过V1和V2的速度差来判断钻头打穿第一层皮质骨的时间点，并控制液晶显示器5将该瞬时点的距离差值(S0-S1)显示在第二行。
如图3中C所示，当第一层骨皮质厚度测量完成后，将进行第二层骨皮质厚度的测量。钻头在接近0压力的状态中继续推进一定距离后进行第二层骨皮质钻深。第二层骨皮质测量的过程与第一层骨皮质测量的过程是相同的。当钻头1在接触第二层骨面并产生轴向压力时，激光测距仪4和法兰盘14之间的距离为S2。
如图3中D所示，钻头1在第二层皮质骨中进行钻深。当穿透第二层皮质骨时，产生瞬时加速度。在该时点上，激光测距仪4获得的距离为S3。同理，S0-S3的距离差值即为钻头在骨骼内前进的总深度。同样，处理器6通过V1和V2的速度差来判断钻头打穿第二层皮质骨的时间点，并控制液晶显示器5将该瞬时点的距离差值(S0-S3)显示在第三行。
如图3中E所示，钻头1在穿透第二层皮质骨后继续前进一段距离，此时激光测距仪4和法兰盘14之间的距离为S4。
最后，电钻停止工作，液晶显示屏5上的数据固定显示直到进入下一次工作状态循环置零前。本发明的电钻的内存可以储存10000组测深数据。
通过本发明的电钻结构，可以同时完成钻孔与测深，快速高效。并且可以准确测量孔洞的深度，减少了手术中透视的数量。另外，可以实时查看钻头打入的深度，避免钻头打入过深，大大提高了手术的安全性。
综上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应属于本发明的技术范畴。

Claims (4)

1.一种医用激光自动测深电钻，其特征在于，包括：钻头、扳机开关、激光测距仪、液晶显示器和处理器，
其中，所述扳机开关、激光测距仪和液晶显示器分别与所述处理器连接，
所述激光测距仪用于获取所述钻头钻深的距离，
所述液晶显示器用于根据所述激光测距仪测得的所述钻头钻深的距离来显示所述距离数据，
所述处理器通过所述激光测距仪获得的所述距离判断所述钻头打穿骨质边界的瞬时点，并控制所述显示器以下述方式显示数据：
在第一行显示电钻启动并开始钻深时所述钻头前进的实时距离；
在第二行显示电钻打穿第一层皮质骨的瞬时点所述钻头前进的距离差值，即所述第一层皮质骨的厚度；
在第三行显示电钻在接近零压力中推进一定距离并进行第二层皮质骨钻深、打穿第二层皮质骨的瞬时点所述钻头前进的距离差值，即所述钻头在骨骼内前进的总深度，
所述处理器通过所述激光测距仪获得的所述距离而计算得到所述钻头在骨骼内的前进速度以及打穿骨骼后的前进速度，并通过速度差来判断所述钻头打穿骨质边界的瞬时点，
所述钻头包括钻头前端部和钻头杆部，所述电钻还包括设置于所述钻头杆部中央位置处的套管以及设置于所述套管的一侧端部处的用于反射激光的法兰盘，所述法兰盘与所述套管连接从而所述法兰盘在所述钻头前进时保持位置固定不动。
2.根据权利要求1所述的医用激光自动测深电钻，其特征在于，进一步包括压力传感器，用于感测所述钻头接触骨面时产生的轴向压力。
3.根据权利要求2所述的医用激光自动测深电钻，其特征在于，所述激光测距仪在所述钻头于静止状态接触骨面并产生轴向压力时被自动或手动置零。
4.根据权利要求1所述的医用激光自动测深电钻，其特征在于，当所述电钻停止工作时，所述液晶显示器被设置为数据固定显示直到进入下一次工作状态置零。
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