CN106667534A - 用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统，解决在腰椎间盘突出的手术治疗中，容易伤害腰椎、腰椎旁骨骼、韧带神经等正常组织，造成术后并发症的问题,包括：成像部，处置部，导航部，成像部包括用于扫描处置对象的腰椎的扫描部，扫描部环绕处置对象进行扫描成像，处置部包括用于进入处置对象的腰椎的介入部，介入部部随动设置有反馈介入部位置信息的位置传感器，介入部介入的位置信息显示于成像部呈现的处置对象的三位图像中，本发明使用时，从椎管底端‑骶管裂孔介入，插到病变的腰椎节段，此时手术医生对压迫神经的病变椎间盘组织进行切除病变组织，增加了手术的安全性和精准程度。

Description

用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统

技术领域

本发明涉及腰椎手术设备，特别是涉及用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统。

背景技术

腰椎间盘突出症是最常见的骨科疾病，发病率约20%，其中10-15%的病人需要手术治疗。在我国13亿人口中，需要手术的病人有2000-3000万。随着人口老龄化和现代人工作、生活习惯的改变，这一数值还以每年20%的速度增加。

目前国内外腰椎间盘突出症的手术治疗方法，主要是常规切开手术、微创通道下手术、椎间盘镜和椎间孔镜手术，上述手术方法由于手术空间狭小，手术部位与神经关系密切，因此手术风险较大，容易伤到腰椎或腰椎旁的骨骼、韧带、肌肉等正常组织，手术治疗后容易导致腰椎不稳等并发症。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统，目的在于解决在腰椎间盘突出的手术治疗中，容易伤害腰椎、腰椎旁骨骼、韧带神经等正常组织，造成术后并发症的问题。

其技术方案是，用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统，包括：

成像部，用于获得处置对象的腰椎的立体图像信息，建立三维数据模型；

处置部，用于对处置对象的腰椎的病变部位进行处置；

导航部，根据成像部成像信息，以及病变部位信息，规划处置部到达病变位置的路径，导航部根据处置部反馈的信号得出处置部的空间坐标信息，所述空间坐标信息包括处置部相对于标的部位的相对距离、角度信息，所述空间坐标信息以及路径信息以图像信息显示于处置对象的腰椎的立体图像信息中，导航部使得处置部沿规划路径到达病变部位；

所述成像部包括用于扫描处置对象的腰椎的扫描部，扫描部环绕处置对象进行扫描成像，形成包含病变位置在内的三维成像信息，所述三维成像信息经图像处理单元形成包含病变位置信息的三维图像；

所述处置部包括用于进入处置对象的腰椎的介入部，介入部部随动设置有反馈介入部位置信息的位置传感器，介入部介入的位置信息显示于成像部呈现的处置对象的三位图像中，介入部动力连接动力提供部，动力提供部驱动介入部沿路径进入处置对象的腰椎中。

在一实施例中，所述成像部包括图像处理站，图像处理站连接扫描部对扫描部获得衰减信息进行记录和计算，得出图像信息，图像处理站连接三维图像显示单元，图像处理站处理后获得的处置对象的椎管三维图像信息显示在三维图像显示单元上。

在一实施例中，所述处置部包括用于消融病变部位的穿刺部，所述穿刺部设有电极针，电极针电连接射频机，射频机为电极针热凝消融病变组织的高频电流。

在一实施例中，所述导航部包括磁体，所述介入部上固定安装有磁性部件，磁体建立空间磁场，磁性部件位于磁体间，位置传感器将介入部的空间位置信息反馈后，操作者利用磁体形成的空间磁场的矢量变化作用于磁性部件，进而实现介入部的姿态调整实现导航，引导部分或全部进入处置对象的腰椎中的处置部，磁体通过关节与固定架活动连接，磁体与固定架之间通过伺服电机进行驱动，伺服电机由编码器实现伺服电机的转动控制。

在一实施例中，所述导航部包括磁场源，所述磁场源位于处置对象的一侧，所述磁场源发生的固定范围的空间磁场覆盖处置对象的腰椎，所述位置传感器用于测量磁场源空间磁场强度，所述位置传感器电信号连接信号采集处理电路，所述信号采集处理电路将位置传感器测量的电磁波模拟信号转换为电磁感应强度分量，根据电磁感应强度分量计算得出位置传感器的空间位置信息，所述信号采集处理电路将所述空间位置信息显示在三维图像显示单元上。

在一实施例中，所述介入部的端部设有闭合机构，所述闭合机构通过闭合动作可拆卸固定连接有执行件。

在一实施例中，所述处置部包括主臂和从臂，所述动力提供部位于从臂处，由从臂进行操纵随从臂进行动作，所述介入部与动力提供部动力连接，所述主臂通过远程操控单元控制从臂进行动作。

在一实施例中，所述扫描部为螺旋CT，螺旋CT的图像处理计算机将处理形成的处置对象的腰椎的三维信息显示。

使用本手术系统时，从椎管底端-骶管裂孔介入，插到病变的腰椎节段，此时手术医生对压迫神经的病变椎间盘组织进行切除病变组织，增加了手术的安全性和精准程度，也可避免医生的疲劳导致手术水平下降，由于手术介入路径在患者真实椎管三维数据模型的基础上进行优化得出，其路径对处置对象的正常的组织可通过数据参数修正进行避免，可大幅度降低手术对正常组织的影响，同时通过主臂远程控制从臂，避免手术中因医生疲劳造成的对正常组织的损害，因此可大幅度降低造成术后并发症情况。

附图说明

图1为本发明处置对象成像的原理图。

图2为本发明一实施例的结构原理图。

图3为本发明另一实施例的结构原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

在一实施例中：如图1所示，用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统，手术时，处置对象平置于手术台1上，手术台1通过滑轨组件2与下端底座3连接，手术台1可相对底座3进行长度方向的滑动，用于配合扫描部4的扫描成像，成像部，用于获得处置对象的腰椎的立体图像信息，建立三维数据模型，成像部包括用于扫描处置对象的腰椎的扫描部4，扫描部4环绕处置对象进行扫描，扫描部4通过X线发生系统对处置对象进行X射线照射，并通过接收器接收穿过处置对象的X射线信息，当X射线穿透人体后，由不同部位的衰减程度的不同得到图像信息，由图像处理电路17将衰减程度不同得到的模拟信号信息转化为数字信息，数字信息通过图像处理站6运算得到要显示的图像信息，至此建立处置对象腰椎的三维图像信息并显示在三维图像显示单元5上供手术人员参考，建立的三维图像信息包含处置对象的腰椎的病变位置信息，根据病变所在位置所在，以及在建立三维图像信息时同时得到的处置对象的组织的分布信息规划介入部进入的手术路径，该路径由图像处理站6进行计算得出并显示在处置对象的椎管的三维图像中；处置对象的椎管三维图像信息以及手术路径获得后，将处置对象置于导航部包括的用于控制调整介入部姿态的磁体7间，两磁体7相对形成空间磁场，通过两磁体7的姿态的变化来改变介入部的姿态，两磁体7分别配置有固定架8，磁体7位于固定架8上，磁体7与固定架8通过空间角度可以变化的关节进行连接，该关节由伺服电机电机进行驱动，伺服电机通过编码器来控制磁体7各方向上转动的角度，两磁体为了实现空间多自由度的姿态调整，各磁体可通过多个伺服电机进行驱动，各伺服电机通过主控制电路连接有控制台18，控制台18由手术者进行操作具体调节磁体的空间姿态；处置部，用于对处置对象的腰椎的病变部位进行处置，包括用于辅助手术人员的主臂9和从臂10，主臂9远程控制从臂10的动作，主臂9及从臂10均由多个关节构成，关节的配置根据手术所需要的自由度进行配置，主臂9的各关节处设有角度传感器，主臂9一端与手术人员进行配合实现对手术人员手臂动作信号的采集，也即各关节处的角度传感器获得手术人员手臂动作的模拟信号，手臂动作的模拟信号送由主控制电路11进行处理形成可被从控制电路12识别解码的数字信号，该数字信号控制从臂10的各关节的动作，具体的从臂10的各关节为驱动从臂10各关节转动的伺服电机和编码器，从主控制电路11得到的数字信号最终转化为各从臂10关节处伺服电机转动的具体角度，实现介入部的姿态调整，从臂10对于介入部姿态调整以及磁体7对介入部的姿态调整相互配合，同时从臂10提供介入部的推进的动力，介入部的端部设有闭合机构13，闭合机构13通过闭合动作可拆卸固定连接有执行件，这里的执行件包括硬膜内窥镜但不限于硬膜内窥镜，闭合机构13用于连接执行件与介入部，只要能够达到可以拆卸自由更换的目的即可，采用骶管裂孔入路，皮肤切口仅为3mm，手术入路仅需要穿过骶尾韧带，将穿刺针插入骶骨裂孔中，该裂孔是骶骨底部中的小开口，穿刺针直通到脊柱，然后将小导丝插入穿刺针，并将穿刺针拉回，然后，将一系列扩张器通过该导丝，以产生足够大的开口以使介入部到达病变位置，所述硬膜内窥镜通过光纤连接第二图像处理单元14，所述第二图像处理单元14经内窥镜的采集到的图像信息进行处理后行程数字化的数据，该图像数据经输送至图像显示单元15上供手术者进行参考，随硬膜内腔镜进入处置对象的椎管内的还有穿刺部，随硬膜外腔镜进入椎管内的还有磁性部件，磁性部件位于硬膜外腔镜的圆周处且与两磁体7对应，磁性部件位于磁体7间，位置传感器将介入部的空间位置信息反馈后，操作者利用磁体形成的空间磁场的矢量变化作用于磁性部件，进而实现介入部的姿态调整实现导航，引导部分或全部进入处置对象的腰椎中的处置部，磁体7通过关节与固定架8活动连接，磁体7与固定架8之间通过伺服电机进行驱动，伺服电机由编码器实现伺服电机的转动控制，得出穿刺部端部在处置对象的椎管中的真实位置信息，并将该真实的位置信息以图像的方式实时显示于三维图像显示单元5上，与规划路径作出对比，穿刺针到达病变位置处后，所述处置部还包括射频机16，射频机16与穿刺部配合对病变位置进行消融处理，直至切除病变组织。

在另一实施例中，导航部包括磁场源20，磁场源20位于处置对象的一侧，磁场源20发生固定范围的空间磁场，空间磁场覆盖处置对象的腰椎，所述位置传感器为磁阻传感器，磁阻传感器用于测量磁场源20空间磁场强度，位置传感器电信号连接信号采集处理电路21，信号采集处理电路21将位置传感器测量的电磁波模拟信号转换为电磁感应强度分量，根据电磁感应强度分量计算得出位置传感器的空间位置信息，信号采集处理电路21将所述空间位置信息显示在三维图像显示单元5上，磁场源20电连接主控制电路，磁场源20由主控制电路提供电源磁场，主臂9远程控制从臂10的动作，主臂9及从臂10均由多个关节构成，关节的配置根据手术所需要的自由度进行配置，主臂9的各关节处设有角度传感器，主臂9一端与手术人员进行配合实现对手术人员手臂动作信号的采集，也即各关节处的角度传感器获得手术人员手臂动作的模拟信号，手臂动作的模拟信号送由主控制电路11进行处理形成可被从控制电路12识别解码的数字信号，该数字信号控制从臂10的各关节的动作，具体的从臂10的各关节为驱动从臂10各关节转动的伺服电机和编码器，从主控制电路11得到的数字信号最终转化为各从臂10关节处伺服电机转动的具体角度，实现介入部的姿态调整，从臂10对于介入部姿态调整以及磁体7对介入部的姿态调整相互配合，同时从臂10提供介入部的推进的动力，介入部的端部设有闭合机构13。

使用本手术系统时，从椎管底端-骶管裂孔介入，插到病变的腰椎节段，此时手术医生对压迫神经的病变椎间盘组织进行切除病变组织，增加了手术的安全性和精准程度，也可避免医生的疲劳导致手术水平下降，由于手术介入路径在患者真实椎管三维数据模型的基础上进行优化得出，其路径对处置对象的正常的组织可通过数据参数修正进行避免，可大幅度降低手术对正常组织的影响，同时通过主臂远程控制从臂，避免手术中因医生疲劳造成的对正常组织的损害，因此可大幅度降低造成术后并发症情况。

Claims (8)

1.用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统，包括：

成像部，用于获得处置对象的腰椎的立体图像信息，建立三维数据模型；

处置部，用于对处置对象的腰椎的病变部位进行处置；

导航部，根据成像部成像信息，以及病变部位信息，规划处置部到达病变位置的路径，导航部根据处置部反馈的信号得出处置部的空间坐标信息，所述空间坐标信息包括处置部相对于标的部位的相对距离、角度信息，所述空间坐标信息以及路径信息以图像信息显示于处置对象的腰椎的立体图像信息中，导航部使得处置部沿规划路径到达病变部位；

所述成像部包括用于扫描处置对象的腰椎的扫描部（4），扫描部（4）环绕处置对象进行扫描成像，形成包含病变位置在内的三维成像信息，所述三维成像信息经图像处理单元形成包含病变位置信息的三维图像；

所述处置部包括用于进入处置对象的腰椎的介入部，介入部部随动设置有反馈介入部位置信息的位置传感器，介入部介入的位置信息显示于成像部呈现的处置对象的三位图像中，介入部动力连接动力提供部，动力提供部驱动介入部沿路径进入处置对象的腰椎中。

2.根据权利要求1所述的用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统，其特征在于，所述成像部包括图像处理站（6），图像处理站（6）连接扫描部（4）对扫描部（4）获得衰减信息进行记录和计算，得出图像信息，图像处理站（6）连接三维图像显示单元（5），图像处理站（6）处理后获得的处置对象的椎管三维图像信息显示在三维图像显示单元（5）上。

3.根据权利要求1所述的用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统，其特征在于，所述处置部包括用于消融病变部位的穿刺部，所述穿刺部设有电极针，电极针电连接射频机（16），射频机（16）为电极针热凝消融病变组织的高频电流。

4.根据权利要求1、2、3任一所述的用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统，其特征在于，所述导航部包括磁体（7），所述介入部上固定安装有磁性部件，磁体（7）建立空间磁场，磁性部件位于磁体（7）间，位置传感器将介入部的空间位置信息反馈后，操作者利用磁体形成的空间磁场的矢量变化作用于磁性部件，进而实现介入部的姿态调整实现导航，引导部分或全部进入处置对象的腰椎中的处置部，磁体（7）通过关节与固定架（8）活动连接，磁体（7）与固定架（8）之间通过伺服电机进行驱动，伺服电机由编码器实现伺服电机的转动控制。

5.根据权利要求1、2、3所述的用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统，其特征在于，所述导航部包括磁场源（20），所述磁场源（20）位于处置对象的一侧，所述磁场源（20）发生的固定范围的空间磁场覆盖处置对象的腰椎，所述位置传感器用于测量磁场源（20）空间磁场强度，所述位置传感器电信号连接信号采集处理电路（21），所述信号采集处理电路（21）将位置传感器测量的电磁波模拟信号转换为电磁感应强度分量，根据电磁感应强度分量计算得出位置传感器的空间位置信息，所述信号采集处理电路（21）将所述空间位置信息显示在三维图像显示单元（5）上。

6.根据权利要求4或5所述的用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统，其特征在于，所述介入部的端部设有闭合机构（13），所述闭合机构（13）通过闭合动作可拆卸固定连接有执行件。

7.根据权利要求4或5所述的用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统，其特征在于，所述处置部包括主臂（9）和从臂（10），所述动力提供部位于从臂（10）处，由从臂（10）进行操纵随从臂（10）进行动作，所述介入部与动力提供部动力连接，所述主臂（9）通过远程操控单元控制从臂（10）进行动作。

8.根据权利要求4或5所述的用于切除腰椎间盘突出的微创手术系统，其特征在于，所述扫描部（4）为螺旋CT，螺旋CT的图像处理计算机将处理形成的处置对象的腰椎的三维信息显示。