CN109953782B - 截骨手术的骨撑开器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种截骨手术的骨撑开器，包括：摆动构件、固定构件、追踪器和控制模块；摆动构件的第一端与固定构件的第一端铰接；待撑开的骨缝内部包括第一骨面和第二骨面，固定构件贴合于第一骨面，摆动构件作用于第二骨面以使第二骨面相对第一骨面被撑开；摆动构件上设有追踪器；追踪器用于获取摆动构件的第一端的位置信息，并将位置信息发送至控制模块；控制模块用于根据第一骨面与第二骨面之间的目标撑开角度以及位置信息，计算目标旋转角度；并控制摆动构件相对于固定构件旋转，直到摆动构件与固定构件之间的夹角达到目标旋转角度。本发明实施例无需医生对力线棒进行反复透视和反复调整，提高了手术效率，且具有较高的准确度。

Description

截骨手术的骨撑开器

技术领域

本发明实施例涉及医疗器械领域，更具体地，涉及一种截骨手术的骨撑开器。

背景技术

在截骨手术中，尤其在胫骨高位截骨手术中，需要医生在截骨完成后，将骨撑开到术前规划的角度以确保下肢力线符合临床标准。现有技术中，由于无法确保骨撑开器的尖端到达了术前规划的骨的合页点的位置，从而导致当术中撑开器的角度达到术前规划的角度时，骨面的实际撑开距离无法达到实际的要求。因此，医生在手术中需要对力线棒进行反复透视，反复调整撑开角度来达到术前规划的目标，延长了手术时长。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的截骨手术的骨撑开器。

本发明实施例提供一种截骨手术的骨撑开器，包括：摆动构件、固定构件、追踪器和控制模块；摆动构件的第一端与固定构件的第一端铰接；待撑开的骨缝内部包括第一骨面和第二骨面，固定构件贴合于第一骨面，摆动构件作用于第二骨面以使第二骨面相对第一骨面被撑开；摆动构件上设有追踪器；追踪器用于获取摆动构件的第一端的位置信息，并将位置信息发送至控制模块；控制模块用于根据第一骨面与第二骨面之间的目标撑开角度以及位置信息，计算目标旋转角度；并控制摆动构件相对于固定构件旋转，直到摆动构件与固定构件之间的夹角达到目标旋转角度。

本发明实施例提供的截骨手术的骨撑开器，通过在摆动构件上设置追踪器，从而能够在骨撑开的过程中实时追踪摆动构件的第一端的位置信息；控制器进一步能够根据该位置信息和目标撑开角度实时计算摆动构件相对于固定构件所要旋转的目标旋转角度，从而能够将第一骨面和第二骨面之间的角度撑开至目标撑开角度，相比于现有技术无需医生对力线棒进行反复透视和反复调整，降低了手术时长，提高了手术效率，且具有较高的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的截骨手术的骨撑开器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的截骨手术的骨撑开器的摆动构件的主视图；

图3为本发明实施例提供的截骨手术的骨撑开器的摆动构件的侧视图；

图4为本发明实施例提供的截骨手术的骨撑开器的固定构件的三维视图；

图5为本发明实施例提供的截骨手术的骨撑开器的固定构件的主视图；

图6为本发明实施例提供的截骨手术的骨撑开器的计算原理示意图。

图中，1：固定构件；2：摆动构件；3：丝杠；4：丝杠的一端；5：丝杠的另一端；6：圆柱体；7：第二圆柱孔；8：圆弧平台；9：槽口；10：第一圆柱孔；11：追踪器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

本发明实施例提供一种截骨手术的骨撑开器，该骨撑开器包括：摆动构件2、固定构件1、追踪器11和控制模块；摆动构件2的第一端与固定构件1的第一端铰接；待撑开的骨缝内部包括第一骨面和第二骨面，固定构件1贴合于第一骨面，摆动构件2作用于第二骨面以使第二骨面相对于第一骨面被撑开；摆动构件2上设有追踪器11；追踪器11用于获取摆动构件2的第一端的位置信息，并将位置信息发送至控制模块；控制模块用于根据第一骨面与第二骨面之间的目标撑开角度以及位置信息，计算目标旋转角度；并控制摆动构件2相对于固定构件1旋转，直到摆动构件2与固定构件1之间的夹角达到目标旋转角度。

具体地，参见图1，摆动构件2的第一端即为摆动构件2的上端，固定构件1的第一端即为固定构件1的上端，从而摆动构件2的上端与固定构件1的上端连接，摆动构件2的下端(即摆动构件2的第二端)可相对于固定构件1的下端(即固定构件1的第二端)作旋转运动。参见图6，待撑开的骨面为截骨切割平面，该平面包括第一骨面AC和第二骨面AC’，第一骨面包括第一截骨起点C点，第二骨面包括第二截骨起点C’点，第一骨面与第二骨面的交点为截骨末点A点。由于截骨切割平面为预先截开的，因此第一骨面AC的长度与第二骨面AC’的长度相同，均为L。

在截骨撑开的过程中，摆动构件2的第一端或骨撑开器在骨中的位置，即B点，伸入到第一骨面和第二骨面形成的骨缝中，并使固定构件1的平面与第一骨面紧密贴合(即固定构件1(BC段)与第一骨面紧密贴合)。由于摆动构件2与第二骨面在第二截骨起点C’点相接触，因此可通过旋转摆动构件2来撑开第二骨面。

在撑开的过程中，由于骨撑开器的尖端(即摆动构件2的第一端，即图6中的B点)在骨面中的位置并不是固定不变的。因此，本发明实施例在摆动构件2上设置了追踪器11。该追踪器11可以实时获得当前追踪器11所处的位置，而由于追踪器11相对于摆动构件2的第一端为刚性连接，因此追踪器11与摆动构件2的第一端之间的相对位置关系是不变的，从而可以通过预先标定的方式根据追踪器11所处的位置实时获取摆动构件2的第一端的位置信息。应当说明的是，摆动构件2的第一端的位置信息也可以理解为骨撑开器的尖端的位置信息或者骨撑开器在骨中的位置信息。

在获得了第一端的位置信息后，控制模块可根据目标撑开角度及上述摆动构件2的第一端的位置信息来计算摆动构件2相对于固定构件1之间需要撑开的角度，即目标旋转角度β。其中，目标撑开角度α可以由医生在截骨手术前确定。

本发明实施例提供的截骨手术的骨撑开器，通过在摆动构件上设置追踪器，从而能够在骨撑开的过程中实时追踪摆动构件的第一端的位置信息；控制器进一步能够根据该位置信息和目标撑开角度实时计算摆动构件相对于固定构件所要旋转的目标旋转角度，从而能够将第一骨面和第二骨面之间的角度撑开至目标撑开角度，相比于现有技术无需医生对力线棒进行反复透视和反复调整，降低了手术时长，提高了手术效率，且具有较高的准确度。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，控制模块包括：第一计算单元和第二计算单元。

其中，第一计算单元用于根据目标撑开角度和第一距离计算获得目标截骨撑开距离；其中，目标截骨撑开距离为第一骨面与第二骨面之间夹角为目标撑开角度时，第一骨面的第一截骨起点与第二骨面的第二截骨起点之间的直线距离；第一距离为第一截骨起点与截骨末点之间的距离或者第二截骨起点与截骨末点之间的距离。

具体地，参见图6，目标撑开角度为α，第一距离为AC或AC’的长度，目标截骨撑开距离为d。由于三角形ACC’为等腰三角形，因此可基于三角形计算的基本原理根据AC和α求得d，本发明实施例在此不再赘述。其中，第一骨面的第一截骨起点与第二骨面的第二截骨起点在截骨之前为同一点。

其中，第二计算单元用于根据目标截骨撑开距离、第一角度和第二距离计算获得目标旋转角度；其中，第一角度为目标截骨撑开距离所在的直线与第一骨面之间的夹角或目标截骨撑开距离所在的直线与第二骨面之间的夹角；第二距离为第一截骨起点与摆动构件2的第一端之间的距离，第二距离由摆动构件2的第一端的位置信息确定。

具体地，第一角度为γ，第二距离为CB。由于三角形ACC’为等腰三角形，且α已知，因此可根据三角形计算的基本原理计算获得第一角度γ。由于追踪器11可获得B点的位置信息，因此可进一步根据第一截骨起点C点的位置信息和B点的位置信息获得第二距离CB。上述第一截骨起点C点的位置信息可通过手术导航设备获取，本发明实施例对此不作限定。

因此，基于三角形的基本计算原理，根据d、γ和CB可求得撑开器待撑开的角度(即目标撑开角度)β。应当说明的是，由于在撑开的过程中，撑开器在骨中的位置可能发生变化，因此，B点的位置会发生变化，此时控制模块可基于追踪器11实时反馈的位置信息实时计算当前的骨撑开器的位置所对应的目标撑开角度，即实现了根据骨撑开器在骨中的位置的改变实时调整目标旋转角度的目标，避免了现有技术中在骨撑开器在骨中的位置的改变时，医生需要对力线棒进行重新透视的缺陷。

参见图1，基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，控制模块还包括：丝杠3和电机；丝杠的一端4与固定构件1的第二端连接，丝杠的另一端5与摆动构件2的第二端连接；电机用于驱动丝杠3转动。即本发明实施例通过电机驱动丝杠旋转的方式来驱动摆动构件2相对于固定构件1旋转。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，控制模块还包括：驱动单元；驱动单元用于驱动电机旋转，并根据电机的运动方向、转数以及丝杠3的导程计算摆动构件2相对于固定构件1之间的实时旋转角度；以及，当实时旋转角度达到目标旋转角度时，控制电机停止旋转。

具体地，驱动单元可根据电机的运动方向和转数计算丝杠3的行进距离，从而获得摆动构件2的第二端与固定构件1的第二端之间距离。而在固定构件1和摆动构件2的长度已知的情况下，基于三角形的基本计算原理，可进一步计算获得摆动构件2相对于固定构件1之间的实时旋转角度。驱动单元可进一步将实时旋转角度与第二计算单元计算获得的目标旋转角度进行比较，在两个角度相同时可使电机停止运行，此时，摆动构件2与固定构件1之间的夹角达到目标旋转角度。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，固定构件1的第二端上设置有第一圆柱孔10，摆动构件2的第二端上设置有第二圆柱孔7；丝杠的一端4与第一圆柱孔10连接，丝杠的另一端5穿过第二圆柱孔7与电机连接。其中，第一圆柱孔10没有贯穿固定构件1的第二端，而第二圆柱孔7贯穿了摆动构件2的第二端，从而丝杠3能够穿过第二圆柱孔7，丝杠的另一端5能够与电机连接。

参见图4和图5，基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，第一螺圆柱孔10内设置有固定轴承，固定轴承与丝杠的一端4连接。应当说明的是，第一圆柱孔10内可放置固定轴承或者不放置。

参见图2和图3，基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，第二圆柱孔7内设置有丝杆螺母，丝杠的另一端5穿过丝杠螺母与电机连接；或者，第二圆柱孔7内设置有内置螺纹，丝杠的另一端5穿过内置螺纹与电机连接。即第二圆柱孔7内可设置丝杆螺母，或者第二圆柱孔7内可内置螺纹。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，固定构件1的第二端的下方设置有圆弧平台8，圆弧平台8上设置有槽口9；摆动构件2的第二端的下端设置有圆柱体6；摆动构件2旋转时圆柱体6沿槽口9内运动。具体地，固定构件1上设置有一个圆弧平台8，圆弧平台8上切出一个槽口9，摆动构件2下方有一个圆柱放在槽口9中，使得摆动构件2只有一个自由度，只能相对于固定构件1做偏转运动，保证了撑开的准确性。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，追踪器11设置于摆动构件2的第二端。由于追踪器11相对于摆动构件2的第一端B点具有较长的距离，从而获取的B点能够具有较高的准确度。

综上，本发明实施例提供的截骨手术的骨撑开器，根据术前规划的角度(即目标撑开角度)和术中截骨起点和截骨终点的位置信息，以及撑开器在骨中的位置信息(即摆动构件的第一端的位置信息)，可以自动计算出撑开器需要达到的角度，电机控制自动完成撑开工作，无需使用力线棒后进行反复透视。从而相对于现有技术至少具有以下优点：1、智能撑开器能自动完成截骨撑开工作；2、撑开器上固定追踪器11，可追踪撑开器前端在骨中的位置信息；3、丝杆一端连接电机，根据追踪器11返回的位置信息和医生规划的角度信息可自动完成撑开工作，达到目标角度；4、撑开的角度与术前医生规划的角度一致，无需在术中反复透视。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种截骨手术的骨撑开器，其特征在于，包括：摆动构件、固定构件、追踪器和控制模块；所述摆动构件的第一端与所述固定构件的第一端铰接；待撑开的骨缝内部包括第一骨面和第二骨面，所述固定构件贴合于所述第一骨面，所述摆动构件作用于所述第二骨面以使所述第二骨面相对所述第一骨面被撑开；所述摆动构件上设有所述追踪器；

所述追踪器用于获取所述摆动构件的第一端的位置信息，并将所述位置信息发送至所述控制模块；

所述控制模块用于根据所述第一骨面与所述第二骨面之间的目标撑开角度以及所述位置信息，计算目标旋转角度；并控制所述摆动构件相对于所述固定构件旋转，直到所述摆动构件与所述固定构件之间的夹角达到所述目标旋转角度。

2.根据权利要求1所述的截骨手术的骨撑开器，其特征在于，所述控制模块包括：第一计算单元和第二计算单元；

所述第一计算单元用于根据所述目标撑开角度和第一距离计算获得目标截骨撑开距离；其中，所述目标截骨撑开距离为所述第一骨面与所述第二骨面之间夹角为所述目标撑开角度时，所述第一骨面的第一截骨起点与所述第二骨面的第二截骨起点之间的直线距离；所述第一距离为所述第一截骨起点与截骨末点之间的距离或者所述第二截骨起点与所述截骨末点之间的距离；

所述第二计算单元用于根据所述目标截骨撑开距离、第一角度和第二距离计算获得所述目标旋转角度；其中，所述第一角度为所述目标截骨撑开距离所在的直线与所述第一骨面之间的夹角或所述目标截骨撑开距离所在的直线与所述第二骨面之间的夹角；所述第二距离为所述第一截骨起点与所述摆动构件的第一端之间的距离，所述第二距离由所述摆动构件的第一端的位置信息确定。

3.根据权利要求2所述的截骨手术的骨撑开器，其特征在于，所述控制模块还包括：丝杠和电机；

所述丝杠的一端与所述固定构件的第二端连接，所述丝杠的另一端与所述摆动构件的第二端连接；所述电机用于驱动所述丝杠转动。

4.根据权利要求3所述的截骨手术的骨撑开器，其特征在于，所述控制模块还包括：驱动单元；

所述驱动单元用于驱动所述电机旋转，并根据所述电机的运动方向、转数以及所述丝杠的导程计算所述摆动构件相对于所述固定构件之间的实时旋转角度；以及，当所述实时旋转角度达到所述目标旋转角度时，控制所述电机停止旋转。

5.根据权利要求3所述的截骨手术的骨撑开器，其特征在于，所述固定构件的第二端上设置有第一圆柱孔，所述摆动构件的第二端上设置有第二圆柱孔；所述丝杠的一端与所述第一圆柱连接，所述丝杠的另一端穿过所述第二圆柱孔与所述电机连接。

6.根据权利要求5所述的截骨手术的骨撑开器，其特征在于，所述第一圆柱孔内设置有固定轴承，所述固定轴承与所述丝杠的一端连接。

7.根据权利要求5所述的截骨手术的骨撑开器，其特征在于，所述第二圆柱孔内设置有丝杆螺母，所述丝杠的另一端穿过所述丝杆螺母与所述电机连接；或者，所述第二圆柱孔内设置有内置螺纹，所述丝杠的另一端穿过所述内置螺纹与所述电机连接。

8.根据权利要求1所述的截骨手术的骨撑开器，其特征在于，所述固定构件的第二端的下方设置有圆弧平台，所述圆弧平台上设置有槽口；所述摆动构件的第二端的下端设置有圆柱体；所述摆动构件旋转时所述圆柱体沿所述槽口内运动。

9.根据权利要求1所述的截骨手术的骨撑开器，其特征在于，所述追踪器设置于所述摆动构件的第二端。

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