CN105997269B - 手动微创脊柱手术导引器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于医疗器械技术领域，公开了一种手动微创脊柱手术导引器，包括竖直设置的主体支撑杆、两端分别延伸出主体支撑杆且一端用于固定在患者的脊椎上的脊椎固定机构、设置在主体支撑杆一端且用于手动调节的调整机构，以及设置在调整机构末端且用于在调整机构的调节下实现位置和姿态调整以实施手术的导向机构。本发明设置脊椎固定机构，能够直接固定在患者的脊柱上，减少了生理呼吸运动产生的脊柱随动对定位的影响，提高了手术精度；通过手动调节，避免了手术过程中的断电以及其他突发事件对手术的影响，从而保证手术的安全性；通过设置调整机构，能够实现针对不同脊椎段的椎弓根钉道位置和姿态的调整，并通过设置导向机构，为手术提供导向。

Description

手动微创脊柱手术导引器

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种手动微创脊柱手术导引器。

背景技术

随着计算机和微电子技术以及医学科学的迅猛发展，各种计算机辅助医疗技术和设备层出不穷。在脊柱外科手术中，三维导航引导下的术中导航技术已经开始广泛的使用。医生根据计算机辅助设备给出的图像，来确定手术的位置和姿态。但操作过程仍然为医生徒手操作。其缺点主要有两点：第一、三维空间中的定位相对较容易，但姿态调整较为困难；第二、医生徒手操作的精度、疲劳等问题，容易引起定位不准确。

目前，已经有部分专利基于计算机辅助定位，提供了辅助定位、导向的功能。典型的为专利CN 1243690中涉及到的一种脑外科手术定位系统，利用CT图像进行手术规划，并利用纯被动式并联机械臂提供手术路径的导向和定位。但是其并联机械臂刚度和定位精度不足，误差较大。另外，国外专利中，专利为US2002/0038118中所涉及到的一种并联导向装置及其计算机辅助定位系统，起导向定位装置体积较小，能够固定在患者脊柱上。但其采用的夹持式的固定方式稳定性难以保证，且不利于微创手术。专利CN 202776527U中所涉及到的一种位姿调整的六自由度并联机构和床侧导轨支架组成的导引装置。但其采用的是床侧固定的方式，对于生理呼吸运动产生的脊柱运动无法修正，精度以及稳定性难以保证。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中导引器的精度和稳定性难以得到保证的缺陷，提供了一种手动微创脊柱手术导引器，其使得器械与脊柱相对位置一致性，从而保证手术的精度以及稳定性。

本发明的技术方案是：提供了一种手动微创脊柱手术导引器，包括竖直设置的主体支撑杆、两端分别延伸出所述主体支撑杆且一端用于固定在患者的脊椎上的脊椎固定机构、设置在所述主体支撑杆一端且用于手动调节的调整机构，以及设置在所述调整机构末端且用于在所述调整机构的调节下实现位置和姿态调整以实施手术的导向机构。

实施本发明的手动微创脊柱手术导引器，具有以下有益效果：其通过设置脊椎固定机构，能够直接固定在患者的脊柱上，减少了生理呼吸运动产生的脊柱随动对定位的影响，提高了手术精度；通过手动调节，避免了手术过程中的断电以及其他突发事件对手术的影响，从而保证手术的安全性；通过设置调整机构，能够实现针对不同脊椎段的椎弓根钉道位置和姿态的调整，并通过设置导向机构，为手术提供导向。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的手动微创脊柱手术导引器的立体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的脊椎固定机构的部分剖视图；

图3是本发明实施例提供的调整机构的立体结构示意图；

图4是本发明实施例提供的手动微创脊柱手术导引器的部分立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接或间接在另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接或间接连接到另一个元件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

在外科脊柱手术中，最常见的一种手术操作为椎弓根植钉固定术，需要在脊柱两侧的椎弓根部位植入骨钉，用来固定脊柱。植入骨钉之前，需要在椎弓根上钻出钉道。而钻钉道过程对精度和操作安全的要求很高，本发明实施例用来辅助医生更准确、安全地完成钻钉道过程。在单节脊椎骨上采用两侧夹紧中间螺纹紧固的方式固定器械，通过术前手术规划软件确定入钉角度，根据导航手动旋转调节螺母来调节姿态和位置，为医生进行脊柱椎弓根植钉手术提供一个稳定的手术钻孔导向。

具体地，如图1所示，本发明实施例提供的手动微创脊柱手术导引器包括主体支撑杆1、脊椎固定机构2、调整机构3和导向机构4。其中，主体支撑杆1竖直设置且呈杆状，脊椎固定机构2贯穿主体支撑杆1，且脊椎固定机构2的两端延伸出主体支撑杆1，该脊椎固定机构2的一端用于固定在患者的脊椎上，而另一端起调节作用，以使脊椎固定机构2能够保证与脊柱相对位置一致性，从而保证手术的精度以及稳定性。调整机构3设置在主体支撑杆1的一端，且该调整机构3可以用手动调节。导向机构4设置在调整机构3的末端，调整机构3用于调节导向机构4的位置和姿态。

手术时，先将患者固定在手术床上，确定病灶位置及需要手术的脊椎，将手动微创脊柱手术导引器固定于需要手术的脊椎上。利用术中CT或者C型臂进行术中扫描，建立患者脊椎与手术器械之间的图像坐标。在图像中规划出合理的手术路径，通过调整导向机构4的位置和姿态与规划的钉道一致。

本发明实施例通过设置脊椎固定机构2，能够直接固定在患者的脊柱上，减少了生理呼吸运动产生的脊柱随动对定位的影响，提高了手术精度；通过手动调节调整机构3，避免了手术过程中的断电以及其他突发事件对手术的影响，从而保证手术的安全性；通过设置调整机构3，能够实现针对不同脊椎段的椎弓根钉道位置和姿态的调整，并通过设置导向机构4，为手术提供导向。

具体地，结合图2，脊椎固定机构2包括旋钮21、螺纹针22和夹爪23。其中，旋钮21套设在主体支撑杆1内，其两端分别延伸出主体支撑杆1，且旋钮21的一端具有外螺纹。螺纹针22套设在旋钮21内，其两端分别延伸出主体支撑杆1，且该螺纹针22用于侵入患者脊突。夹爪23连接在主体支撑杆1的一端，且该夹爪23用于固定在患者脊突上。因此，螺纹针22和夹爪23将导引器固定在患者脊突上，以实现导引器与患者脊突的相对固定。在本发明实施例中，脊椎固定机构2包括两个上述夹爪23，该两个夹爪23位于螺纹针22的两侧，以使导引器能够被竖直固定在患者脊突上。

进一步地，本发明实施例的脊椎固定机构2还包括连接杆24和夹爪导向移动滑块25。其中，连接杆24用于将夹爪23连接在主体支撑杆1上。夹爪导向移动滑块25套设在连接杆24一端的外侧，且该夹爪导向移动滑块25的内侧具有与上述旋钮21的外螺纹匹配的内螺纹。另外，在旋钮21远离外螺纹的一端设有夹爪拧紧手柄211，并在螺纹针22靠近夹爪拧紧手柄211的一端设有螺纹针拧紧手柄221，通过旋转夹爪拧紧手柄211使得夹爪导向移动滑块25上下运动，带动连接杆24往内侧夹紧和往外侧张开，进而使得夹爪23固定或松开患者的脊突。

进一步地，连接杆24大致呈葫芦型，由其与主体支撑杆1连接的一端向下延伸并向外扩张，且该连接杆24连接有夹爪23的一端向螺纹针22的方向延伸，此时，连接在连接杆24上的夹爪23与水平面呈小于90度的夹角，该夹角优选为45度，以便于使夹爪23牢固地夹持在患者的脊突上。

进一步地，在螺纹针22靠近夹爪23的一端设有卡位222，该卡位222固定在螺纹针22上，并在卡位222的下方设有用于卡住脊突顶端两侧的卡爪223，该卡爪223套设在螺纹针22上，且与螺纹针22螺纹连接并能够相对螺纹针22旋转。该卡位222与卡爪223相对的一侧均设有锯齿，当螺纹针22旋转进入脊突时，卡爪223会卡住脊突顶端两侧并且通过锯齿咬合实现反向制动，实现脊柱手术导引器固定在竖直方向上。

进一步地，卡爪223远离锯齿的一端呈圆周布置有多个分爪224，且每一分爪224具有呈弧形的刀面225，以使卡爪223可以牢固地卡住脊突顶端的两侧。在本发明实施例中，分爪224的数量可以根据实际情况确定。

优选地，在夹爪23的末端设有锯齿，该锯齿便于夹爪23固定在脊突上。

进一步地，结合图3，在本发明的一个实施例中，调整机构3为四自由度串联臂。具体地，该调整机构3包括第一转动臂31、伸缩臂32、第二转动臂33、第三转动臂34、第一旋钮35、第二旋钮36、第三旋钮37和第四旋钮38。其中，第一转动臂31的一端套设在主体支撑杆1靠近夹爪拧紧手柄211的一端，且第一转动臂31水平设置。伸缩臂32套设在第一转动臂31内，第二转动臂33连接在伸缩臂32的末端，第三转动臂34连接在第二转动臂33的末端。第一旋钮35用于调节第一转动臂31绕主体支撑杆1的转动角度，第二旋钮36用于调节伸缩臂32相对第一转动臂31的前后伸缩量，第三旋钮37用于调节第二转动臂33朝左右方向的转动角度，第四旋钮38用于调节第三转动臂34朝前后方向的转动角度。换言之，通过调整第一旋钮35来调整导向机构4的左右摆动幅度，通过调整第二旋钮36来调整末端导向机构4的前后移动距离，通过调整第三旋钮37来调整导向机构4左右摆动的角度，通过调整第四旋钮38来调整导向机构4前后摆动的角度。具体地，旋转第一旋钮35使得第一转动臂31能够绕主体支撑杆1中心轴转动，实现导向机构4左右转动，旋转第二旋钮36使得伸缩臂32在前后方向上移动，实现了导向机构4位置的调整。旋转第三旋钮37实现导向机构4在左右方向的旋转，旋转第四旋钮38实现导向机构4在前后方向的旋转，实现了导向机构4姿态的调整。总之，通过四个旋钮的旋转能够实现对导向机构4的位置和姿态的调整。

进一步地，结合图4，导向机构4包括导向孔41、导向套筒42和锁紧螺栓43。其中，导向孔41连接在第三转动臂34的末端，导向套筒42套设在导向孔41内且内中空，锁紧螺栓43设置在导向孔41上且用于锁紧导向套筒42。手术操作时，操作导向套筒42通过导向孔进入患者身体，并抵达椎弓根，医生通过导向套筒42进行钻钉道的手术操作。

综上所述，本发明实施例利用夹爪23和螺纹针22固定于脊突上，使得器械与脊柱相对位置一致性，从而保证手术的精度以及稳定性；利用四自由度的串联臂调整导向机构4位置和姿态，保证了手术的定位精度；调整机构3包含用于位置调整的第一旋钮35和第二旋钮36，用于姿态调整的第三旋钮37和第四旋钮38，能够实现针对不同脊椎段的椎弓根钉道位置和姿态的调整，并通过导向套筒42，为手术提供导向。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种手动微创脊柱手术导引器，其特征在于，包括竖直设置的主体支撑杆、两端分别延伸出所述主体支撑杆且一端用于固定在患者的脊椎上的脊椎固定机构、设置在所述主体支撑杆一端且用于手动调节的调整机构，以及设置在所述调整机构末端且用于在所述调整机构的调节下实现位置和姿态调整以实施手术的导向机构；

所述脊椎固定机构包括套设在所述主体支撑杆内且一端具有外螺纹的旋钮、套设在所述旋钮内且用于侵入患者脊突的螺纹针，以及连接在所述主体支撑杆一端且用于固定在患者脊突上的夹爪；

所述脊椎固定机构还包括用于将所述夹爪连接在所述主体支撑杆上的连接杆，以及套设在所述连接杆一端的外侧且内侧具有与所述外螺纹匹配连接的内螺纹的夹爪导向移动滑块；所述旋钮远离所述外螺纹的一端设有夹爪拧紧手柄，所述螺纹针靠近所述夹爪拧紧手柄的一端设有螺纹针拧紧手柄，所述夹爪拧紧手柄旋转带动所述夹爪导向移动滑块上下移动以使所述连接杆往外侧张开或往内侧夹紧；

所述螺纹针的末端设有卡位，以及设置在所述卡位下方且用于卡住脊突顶端两侧的卡爪；所述卡位和卡爪的相对侧均设有锯齿，当所述螺纹针旋转进入脊突时，所述卡爪会卡住脊突顶端两侧并且通过所述锯齿咬合实现反向制动。

2.如权利要求1所述的手动微创脊柱手术导引器，其特征在于，所述连接杆由其与所述主体支撑杆连接的一端向外扩张，且所述连接杆连接有所述夹爪的一端向所述螺纹针的方向延伸。

3.如权利要求1所述的手动微创脊柱手术导引器，其特征在于，所述卡爪远离所述锯齿的一端呈圆周布置有多个分爪，且每一所述分爪具有呈弧形的刀面。

4.如权利要求1所述的手动微创脊柱手术导引器，其特征在于，所述夹爪的末端设有锯齿。

5.如权利要求1所述的手动微创脊柱手术导引器，其特征在于，所述调整机构为四自由度串联臂。

6.如权利要求5所述的手动微创脊柱手术导引器，其特征在于，所述调整机构包括套设在所述主体支撑杆上的第一转动臂、套设在所述第一转动臂内的伸缩臂、连接在所述伸缩臂末端的第二转动臂，以及连接在所述第二转动臂末端的第三转动臂；所述调整机构还包括用于调节所述第一转动臂绕所述主体支撑杆的转动角度的第一旋钮、用于调节所述伸缩臂前后伸缩量的第二旋钮、用于调节所述第二转动臂朝左右方向的转动角度的第三旋钮，以及用于调节所述第三转动臂朝前后方向的转动角度的第四旋钮。

7.如权利要求6所述的手动微创脊柱手术导引器，其特征在于，所述导向机构包括连接在所述第三转动臂末端的导向孔、套设在所述导向孔内且内中空的导向套筒，以及设置在所述导向孔上且用于锁紧所述导向套筒的锁紧螺栓。