CN105832428B - 一种三维立体定位数控手术装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维立体定位数控手术装置，包括固定装置、穿刺针机构、激光投射仪和数控机，所述固定装置包括固定托架、固定气囊、定位基框、锁卡、颈枕和滑轮，穿刺针机构包括侧位近端滑轨、侧位远端滑轨、近端限位球、远端限位球、控制位点、近端移位滑竿、远端移位滑竿、紧绳器、电动机、弹适器、数值控制器和手术穿刺针，数控机与激光投射仪相连。该装置通过定位基框形成基平面，以冠状面、水平面和矢状面形成虚拟的三维空间结构，得到头颅内任何部位的坐标数值，通过数控机和数值控制器可以控制滑竿上限位球、控制位点和弹适器到达相应的坐标位置，以此来控制手术穿刺针的路径长度、角度、位置和手术深度，完成虚拟立体坐标的精确定位。

Description

一种三维立体定位数控手术装置

技术领域

本发明涉及一种手术装置，具体是一种三维立体定位数控手术装置。

背景技术

头部是人体的重要器官，里面含有神经、血管及其它脑组织结构。随着精准医疗需求到来，以减少患者医源性损伤为目的，最大限度的规避医疗风险、保护脑组织，需要制造出各种医疗工具延伸解决临床医学问题的能力，使得医疗微创、精准和安全，现有的头部手术都是需要医生徒手操作，不能满足临床要求，本发明的三维立体定位数控手术装置采用计算机语言和机械自动化代替医生的手工操作，使医生达到了无需开颅就能实现手术可视化和精准医疗的技术要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维立体定位数控手术装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种三维立体定位数控手术装置，包括固定装置、穿刺针机构、激光投射仪和数控机，所述固定装置包括固定托架、固定气囊、定位基框、锁卡、颈枕和滑轮，定位基框通过锁卡固定在固定托架上，用于放置颈部的颈枕安装在固定托架的上端，滑轮安装在固定托架的下端，固定气囊与定位基框相连，固定装置的左侧、右侧以及头顶部的一侧均设置有穿刺针机构，穿刺针机构包括侧位近端滑轨、侧位远端滑轨、近端限位球、远端限位球、控制位点、近端移位滑竿、远端移位滑竿、紧绳器、电动机、弹适器、数值控制器和手术穿刺针，侧位近端滑轨的上端安装有近端移位滑竿，近端移位滑竿上安装有手术穿刺针，手术穿刺针和近端移位滑竿的连接处设置有控制位点，手术穿刺针的尾部设置有近端限位球，远端限位球安装在近端限位球的后方并且近端限位球、远端限位球和控制位点通过绳索相连，远端限位球通过紧绳器与远端移位滑竿相连，电动机和数值控制器均与弹适器相连，弹适器与手术穿刺针相连，激光投射仪的数量为三个，激光投射仪的位置与穿刺针机构的位置一致，数控机与激光投射仪相连。

作为本发明进一步的方案：数控机与激光投射仪通过导线相连。

作为本发明进一步的方案：弹适器中采用压缩弹簧，手术穿刺针采用奥氏体不锈钢制作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该装置设计合理，通过定位基框形成基平面，以冠状面、水平面和矢状面形成虚拟的三维空间结构，可以得到头颅内任何部位的坐标数值，通过数控机和数值控制器可以控制滑竿上限位球、控制位点和弹适器到达相应的坐标位置，以此来控制手术穿刺针的路径长度、角度、位置和手术深度，完成虚拟立体坐标的精确定位，数控机控制该装置自动完成手术操作，达到精准医疗的技术要求。

附图说明

图1为三维立体定位数控手术装置的结构示意图。

图2为三维立体定位数控手术装置中电动机、弹适器和数值控制器的结构示意图。

其中：1-固定托架，2-固定气囊，3-定位基框，4-锁卡，5-颈枕，6-滑轮，7-侧位近端滑轨，8-侧位远端滑轨，9-近端限位球，10-远端限位球，11-控制位点，12-近端移位滑竿，13-远端移位滑竿，14-紧绳器，15-数值控制器，16-弹适器，17-电动机，18-数控机，19-手术穿刺针，20-激光投射仪。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-2，一种三维立体定位数控手术装置，包括固定装置、穿刺针机构、激光投射仪20和数控机18，所述固定装置包括固定托架1、固定气囊2、定位基框3、锁卡4、颈枕5和滑轮6，定位基框3通过锁卡4固定在固定托架1上，用于放置颈部的颈枕5安装在固定托架1的上端，滑轮6安装在固定托架1的下端，固定气囊2与定位基框3相连，固定装置的左侧、右侧以及头顶部的一侧均设置有穿刺针机构，穿刺针机构包括侧位近端滑轨7、侧位远端滑轨8、近端限位球9、远端限位球10、控制位点11、近端移位滑竿12、远端移位滑竿13、紧绳器14、电动机17、弹适器16、数值控制器15和手术穿刺针19，侧位近端滑轨7的上端安装有近端移位滑竿12，近端移位滑竿12上安装有手术穿刺针19，手术穿刺针19和近端移位滑竿12的连接处设置有控制位点11，手术穿刺针19的尾部设置有近端限位球9，远端限位球10安装在近端限位球9的后方并且近端限位球9、远端限位球10和控制位点11通过绳索相连，远端限位球10通过紧绳器14与远端移位滑竿13相连，电动机17和数值控制器15均与弹适器16相连，弹适器16与手术穿刺针19相连，激光投射仪20的数量为三个，激光投射仪20的位置与穿刺针机构的位置一致，数控机18与激光投射仪20相连。数控机18与激光投射仪20通过导线相连。弹适器16中采用压缩弹簧，手术穿刺针19采用奥氏体不锈钢制作。

本发明的工作原理是：首先对人的头颅进行CT扫描时，以头颅锁固定的定位基框3形成一个冠状面，冠状面与水平面垂直，定位基框3正中形成一个垂直冠状面及水平面的正中矢状面，这三个平面在三维空间无限延伸，在CT机上就会建立一个以定位基框3为基础的立体三维构图，这个立体三维构图就形成了虚拟立体坐标。将患者放置在固定托架1上，通过锁卡4以及固定气囊2固定头部，使得头颅固定在定位基框3上，以定位基框3的平面为基平面建立虚拟的三维坐标结构，以基平面为冠状面，以水平面和矢状面为参照面，这个以定位基框3的平面为基平面建立虚拟的三维坐标结构与CT扫描形成的虚拟立体坐标完全一致，侧位远端滑轨8和侧位近端滑轨7与定位基框3的位置是固定的，结构是恒定的，侧位远端滑轨8和侧位近端滑轨7所在的平面相对于定位基框3平面是固定的和稳定的，头颅到此三个平面的距离会形成坐标数点，病灶点的坐标就会明确，然后通过三维融合软件，将头颅结构以及虚拟立体坐标信息注册并且传入数控机18、数值控制器15和激光投射仪20，移动滑轨、移动滑竿上的控制位点11、近端限位球9、远端限位球10等都纳入到三维虚拟坐标系结构，在计算机三维结构图上模拟手术路径、角度和深度，那么在移动滑轨的平面上移动的控制位点11、远端限位球10的坐标数值就会读出（比如距水平面距离和冠状面的距离），固定定位基框3作为虚拟三维结构和真实三维结构的结合部，因此经过计算机可以测算出病灶点的部位、方向、深度和范围，然后启动电动机17，通过数控机18和数值控制器15控制近端移位滑竿12和远端移位滑竿13在侧位近端滑轨7和侧位远端滑轨8上滑动以及在滑竿上的升降运动，使得控制位点11、近端限位球9和远端限位球10到达相应的位置，然后收缩紧绳器14，使得近端限位球9、远端限位球10和控制位点11在一条直线上，这样通过控制控制位点11和远端限位球10的坐标数点，其次通过数值控制器15控制弹适器16回缩的长度共同达到控制手术穿刺针19的角度、位置和手术深度的目的，完成虚拟立体坐标的精确定位，数控机18控制该装置自动完成手术操作，达到精准医疗的技术要求。

该装置设计合理，通过定位基框3形成基平面，以冠状面、水平面和矢状面形成虚拟的三维空间结构，可以得到头颅内任何部位的坐标数值，通过数控机18和数值控制器15可以控制滑竿上限位球、控制位点11和弹适器16到达相应的坐标位置，以此来控制手术穿刺针19的路径长度、角度、位置和手术深度，完成虚拟立体坐标的精确定位，数控机18控制该装置自动完成手术操作，达到精准医疗的技术要求。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (3)

1.一种三维立体定位数控手术装置，其特征在于，包括固定装置、穿刺针机构、激光投射仪和数控机，所述固定装置包括固定托架、固定气囊、定位基框、锁卡、颈枕和滑轮，定位基框通过锁卡固定在固定托架上，用于放置颈部的颈枕安装在固定托架的上端，滑轮安装在固定托架的下端，固定气囊与定位基框相连，固定装置的左侧、右侧以及头顶部的一侧均设置有穿刺针机构，穿刺针机构包括侧位近端滑轨、侧位远端滑轨、近端限位球、远端限位球、控制位点、近端移位滑竿、远端移位滑竿、紧绳器、电动机、弹适器、数值控制器和手术穿刺针，侧位近端滑轨的上端安装有近端移位滑竿，近端移位滑竿上安装有手术穿刺针，手术穿刺针和近端移位滑竿的连接处设置有控制位点，手术穿刺针的尾部设置有近端限位球，远端限位球安装在近端限位球的后方并且近端限位球、远端限位球和控制位点通过绳索相连，远端限位球通过紧绳器与远端移位滑竿相连，电动机和数值控制器均与弹适器相连，弹适器与手术穿刺针相连，激光投射仪的数量为三个，激光投射仪的位置与穿刺针机构的位置一致，数控机与激光投射仪相连。

2.根据权利要求1所述的三维立体定位数控手术装置，其特征在于，所述数控机与激光投射仪通过导线相连。

3.根据权利要求1或2所述的三维立体定位数控手术装置，其特征在于，所述弹适器中采用压缩弹簧，手术穿刺针采用奥氏体不锈钢制作。