CN110037755B - 多自由度柔性经鼻颅底手术器械 - Google Patents
多自由度柔性经鼻颅底手术器械 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种多自由度柔性经鼻颅底手术器械，包括远端的执行器、近端的手柄壳体、执行器控制机构、弯曲控制机构和旋转控制机构，通过操作执行器控制机构的执行器控制柄转动，带动推杆和软轴牵拉推动远端执行器张合，通过操作弯曲控制机构的弯曲控制扳机转动，带动滑动套管和牵引钢丝座前后移动，通过牵拉钢丝产生的牵拉作用，带动控弯管向开槽侧产生0～90°弯曲，通过操作旋转控制机构的旋转控制轮旋转，通过削边销带动旋转连接套头旋转，从而带动套管、控弯管和执行器进行360°旋转。本发明能够实现对远端执行器张合、旋转和弯曲的简便操作控制，有利于实现狭小空间操作使用。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械的技术领域，特别是涉及一种多自由度柔性经鼻颅底手术器械。
背景技术
经鼻内镜手术是微创外科手术的一种，无需在人体表面制造切口，属于经自然腔道内镜手术(Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery,NOTES)，最初应用于鼻窦手术，随着技术的提高及手术器械的发展，其适应症逐渐扩大到颅底诸多区域的肿瘤手术。因其微创、安全、疗效好等特点，经鼻内镜颅底手术已经得到广泛认同，如经鼻垂体瘤切除术已占全部垂体瘤切除术的70％～90％，通过这种方式可以快速安全地切除大部分类型的垂体瘤，达到良好的治疗效果。
但是针对巨大或侵袭性垂体瘤，经鼻内镜手术不一定能完全切除，主要原因如下：首先，经鼻内镜手术需从鼻孔进入，鼻腔内狭窄的空间极大限制了器械的运动，器械易相互干扰及遮挡视野；其次，由于垂体位于鼻腔最深处的蝶窦后方，需要打开蝶窦的额窦骨壁及部分的蝶鞍，才能接近手术目标，这种新开辟的手术道路严重限制了器械的运动；再次，脑垂体周围有诸多重要的结构，如视神经交叉及颈动脉等，手术操作时必须避开这些精细的结构，当垂体瘤被这些结构遮挡时，使用直器械绕过这些关键结构切除肿瘤是极具挑战性的；最后，常用的刚性器械只能沿手术道路前后移动，难以到达蝶窦后方角落位置，肿瘤组织很难被完全切除，将导致术后肿瘤复发。对于其他鼻内镜手术，如嗅沟脑膜瘤、颅咽管瘤等，虽然手术目标位置稍有不同，都存在上述问题，或者更具难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多自由度柔性经鼻颅底手术器械，实现对远端执行器张合、旋转和弯曲的简便操作控制，有利于实现狭小空间操作使用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种多自由度柔性经鼻颅底手术器械，包括远端的执行器、近端的手柄壳体、执行器控制机构、弯曲控制机构和旋转控制机构；
所述执行器包括基座和分体配合式抓钳，所述分体配合式抓钳通过销轴安装在基座上并通过执行器控制机构控制沿销轴转动实现张合；
所述执行器控制机构包括软轴、活动销、推杆和执行器控制柄，所述分体配合式抓钳的双支上分别开有相互交错的导向槽，所述活动销设置于分体配合式抓钳双支的导向槽中，所述软轴的远端与活动销垂直连接，所述推杆的远端与软轴连接、近端与执行器控制柄连接，所述执行器控制柄可转动地连接在手柄壳体上并通过执行器控制柄转动牵引活动销运动控制分体配合式抓钳张合；
所述弯曲控制机构包括控弯管、牵拉钢丝、弯曲控制扳机、滑动套管、连杆和牵拉钢丝座，所述控弯管采用超弹形状记忆材料制成且沿长度方向单侧开有间隔槽口，所述控弯管的远端与基座连接，所述滑动套管可前后滑动地安装于手柄壳体上，所述弯曲控制扳机可转动地连接在手柄壳体上，所述弯曲控制扳机与滑动套管之间通过连杆轴接并通过弯曲控制扳机转动带动滑动套管前后滑动，所述牵拉钢丝座可相对滑动套管转动且前后方向随动地嵌套于滑动套管中，所述牵拉钢丝远端与基座连接、近端与牵拉钢丝座连接；
所述旋转控制机构包括套管、旋转连接套头、削边销和旋转控制轮，所述旋转连接套头和旋转控制轮前后对应地可旋转地安装在手柄壳体上，所述旋转控制轮与旋转连接套头之间通过削边销连接且能够随动旋转，所述套管的远端与控弯管连接、近端与旋转连接套头连接。
所述推杆的近端设置为球头，所述执行器控制柄上开有圆柱状槽口，所述推杆通过近端球头嵌套于执行器控制柄的槽口中并能够沿槽口上下滑动。
所述执行器控制柄后部从手柄壳体的近端伸出，所述执行器控制柄通过转轴结构与手柄壳体连接并通过锁止推柄对执行器控制柄的转动进行锁定。
所述软轴近端从控弯管的内部穿出，所述削边销内部设有穿孔，所述推杆依次穿过削边销、旋转连接套头和套管。
所述牵拉钢丝依次穿过滑动套管、旋转连接套头、套管和控弯管。
所述滑动套管的两侧分别设有凸起的滑块，所述手柄壳体的内部对应设有滑槽，所述滑动套管通过滑块可前后滑动地装配于手柄壳体的滑槽中。
所述弯曲控制扳机通过转轴结构与手柄壳体的前部轴接，所述弯曲控制扳机的两侧分别与连杆的一端轴接，所述连杆的另一端与滑动套管轴接。
所述旋转连接套头、旋转控制轮和牵拉钢丝座上分别开有削边孔，所述削边销依次装配于旋转控制轮、牵拉钢丝座和旋转连接套头中形成旋转联动结构。
所述牵拉钢丝座上设有凸环，所述滑动套管的内部设有环槽，所述牵拉钢丝座通过凸环嵌套于滑动套管的环槽中。
所述分体配合式抓钳也可以是分体配合式剪刀或者刮匙。
有益效果
第一，在本发明中，通过操作执行器控制机构的执行器控制柄转动，即可对手术器械远端执行器的张合进行有效控制，且通过锁止推柄对执行器控制柄的转动进行锁定从而达到锁定执行器张合状态的目的，操作简便。
第二，在本发明中，通过操作弯曲控制机构的弯曲控制扳机转动，即可对牵拉钢丝产生牵拉作用，使得手术器械远端的控弯管能够向开槽侧产生0～90°弯曲，操作简便。
第三，在本发明中，通过操作旋转控制机构的旋转控制轮旋转，即可带动手术器械远端的控弯管和执行器产生0～360°旋转，操作简便，能够完成任意方向的手术操作，使用灵活。
第四，在本发明中，控弯管采用超弹形状记忆材料制成，具体自动回复性能，控弯管沿长度方向单侧开有间隔槽口，这种连续体弯曲结构，与传统器械中使用的蛇骨关节类型弯曲结构相比，结构简单成本较低，且能够使弯曲结构更加小型化，有利于实现本发明在狭小空间内操作使用，满足经鼻颅底手术的需要。
第五，在本发明中，通过对手术器械近端操作手柄中各控制机构的结构设计和合理布局，能够从人因工程学的角度满足医生有限的手部操作需求，便于医护人员对该手术器械的持握和操作。
第六，在本发明中，对于执行器的张合控制、器械远端的弯曲控制和旋转控制之间相互独立，互补干涉，能够有效防止牵引钢丝与推杆之间发生缠绕影响手术操作。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的内部结构示意图。
图3为本发明弯曲控制机构和旋转控制机构的近端结构示意图。
图4为本发明实施例执行器的示意图。
图5为本发明执行器控制机构的远端结构示意图。
图6为本发明控弯管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1和图2所示的一种多自由度柔性经鼻颅底手术器械，包括远端的执行器1、近端的手柄壳体2、执行器控制机构、弯曲控制机构和旋转控制机构。
如图4所示，执行器1包括基座1-1和分体配合式抓钳1-2。分体配合式抓钳1-2通过销轴1-3安装在基座1-1上，销轴1-3位于分体配合式抓钳1-2的中部，分体配合式抓钳1-2的后部通过执行器控制机构控制沿销轴1-3转动实现张合。分体配合式抓钳1-2也可以是分体配合式剪刀或者刮匙，以实现其他手术操作。
如图2和图5所示，执行器控制机构包括软轴3、活动销4、刚性推杆5和执行器控制柄6。分体配合式抓钳1-2的双支上分别开有相互交错的导向槽1-2-1，活动销4设置于分体配合式抓钳1-2双支的导向槽1-2-1中。软轴3的远端与活动销4垂直连接，推杆5的远端与软轴3的近端连接，推杆5的近端与执行器控制柄6连接。推杆5的近端设置为球头，执行器控制柄6上竖向开有圆柱状槽口6-1，推杆5通过近端球头嵌套于执行器控制柄6的槽口6-1中并能够沿槽口6-1上下滑动。执行器控制柄6后部从手柄壳体2的近端伸出，执行器控制柄6中部设有轴孔，通过销轴结构与手柄壳体2连接形成转动副，与球头推杆5共同组成一个滑块摆杆机构，通过控制执行器控制柄6转动牵引活动销4运动从而控制分体配合式抓钳1-2张合。手柄壳体2的手持柄上部位置设有锁止推柄16，锁止推柄16能够与执行器控制柄6配合对执行器控制柄6的转动进行锁定，从而达到锁定执行器1张合状态的目的。
如图3所示，弯曲控制机构包括控弯管7、牵拉钢丝(未示出)、弯曲控制扳机8、滑动套管9、连杆10和牵拉钢丝座11。如图6所示，控弯管7采用超弹性的形状记忆合金或者形状记忆聚合物制成，优选壁厚0.1mm的镍钛合金管，且沿长度方向单侧开有间隔槽口，由于其两侧的不对称性，在其受到牵拉力时，能够向开槽的一侧发生0～90°弯曲，在撤去外力后能够在自身弹性作用下恢复原状。控弯管7的远端与基座1-1连接，近端与套管12连接。软轴3近端从控弯管7的内部穿出，在套管12内部与推杆5连接，控弯管7内部设置的软轴3能够随控弯管7发生弯曲，避免对弯曲控制造成影响。滑动套管9的两侧分别设有两块凸起的滑块9-1，手柄壳体2的内部对应设有四个滑槽2-1，滑动套管9通过滑块9-1可前后滑动地装配于手柄壳体2的滑槽2-1中。弯曲控制扳机8通过转轴结构与手柄壳体2的前部轴接，弯曲控制扳机8的两侧分别与连杆10的一端轴接，连杆10的另一端与滑动套管9轴接，从而将弯曲控制扳机8的转动运动转换为滑动套管9的直线运动。牵拉钢丝座11上设有凸环，滑动套管9后部的内壁上设有环槽，牵拉钢丝座11通过凸环嵌套于滑动套管9的环槽中，能够与滑动套管9相对转动且在前后方向上与滑动套管9随动。牵拉钢丝远端与基座1-1连接，近端与牵拉钢丝座11连接，依次穿过滑动套管9、旋转连接套头13、套管12和控弯管7，通过操纵弯曲控制扳机8转动带动牵拉钢丝座11前后移动，从而通过牵拉钢丝牵拉远端的执行器1压迫控弯管7发生弯曲。
如图3所示，旋转控制机构包括套管12、旋转连接套头13、削边销14和旋转控制轮15。旋转连接套头13设有环槽并通过环槽装套于手柄壳体2的远端，旋转控制轮15可旋转地安装在手柄壳体2上，旋转控制轮15、滑动套管9和旋转连接套头13依次排列且前后方向位置相对应。旋转连接套头13、旋转控制轮15和牵拉钢丝座11上分别开有削边孔，削边销14依次装配于旋转控制轮15、牵拉钢丝座11和旋转连接套头13中形成旋转联动结构，削边销14从滑动套管9内部穿过且能够相对滑动套管9转动。套管12的远端与控弯管7连接，近端与旋转连接套头13连接。削边销14内部设有穿孔，推杆5依次穿过削边销14、旋转连接套头13和套管12与软轴3连接。通过转动旋转控制轮15，通过削边销14带动旋转连接套头13旋转，从而带动套管12、控弯管7和执行器1进行360°旋转。同时，削边销14能够带动牵拉钢丝座11发生转动，能够对牵拉钢丝的位置进行调整，避免牵拉钢丝与推杆5或者软轴3发生缠绕，且不影响滑动套管9，避免对弯曲控制造成干扰。
该多自由度柔性经鼻颅底手术器械远端弯曲结构能够做到更加小型化，控弯管7能够达到最小直径1.5mm的设计，能够在狭小空间内操作使用，满足经鼻颅底手术的需要。另外，通过对手术器械近端操作手柄中各控制机构的结构设计和合理布局，能够从人因工程学的角度满足医生有限的手部操作需求，便于医护人员对该手术器械的持握和操作。
Claims (9)
1.一种多自由度柔性经鼻颅底手术器械，包括远端的执行器（1）、近端的手柄壳体（2）、执行器控制机构、弯曲控制机构和旋转控制机构，其特征在于：
所述执行器（1）包括基座（1-1）和分体配合式抓钳（1-2），所述分体配合式抓钳（1-2）通过销轴（1-3）安装在基座（1-1）上并通过执行器控制机构控制沿销轴（1-3）转动实现张合；
所述执行器控制机构包括软轴（3）、活动销（4）、推杆（5）和执行器控制柄（6），所述分体配合式抓钳（1-2）的双支上分别开有相互交错的导向槽（1-2-1），所述活动销（4）设置于分体配合式抓钳（1-2）双支的导向槽（1-2-1）中，所述软轴（3）的远端与活动销（4）垂直连接，所述推杆（5）的远端与软轴（3）连接、近端与执行器控制柄（6）连接，所述执行器控制柄（6）可转动地连接在手柄壳体（2）上并通过执行器控制柄（6）转动牵引活动销（4）运动控制分体配合式抓钳（1-2）张合；
所述弯曲控制机构包括控弯管（7）、牵拉钢丝、弯曲控制扳机（8）、滑动套管（9）、连杆（10）和牵拉钢丝座（11），所述控弯管（7）采用超弹形状记忆材料制成且沿长度方向单侧开有间隔槽口，所述控弯管（7）的远端与基座（1-1）连接，所述滑动套管（9）可前后滑动地安装于手柄壳体（2）上，所述弯曲控制扳机（8）可转动地连接在手柄壳体（2）上，所述弯曲控制扳机（8）与滑动套管（9）之间通过连杆（10）轴接并通过弯曲控制扳机（8）转动带动滑动套管（9）前后滑动，所述牵拉钢丝座（11）可相对滑动套管（9）转动且前后方向随动地嵌套于滑动套管（9）中，所述牵拉钢丝远端与基座（1-1）连接、近端与牵拉钢丝座（11）连接；
所述旋转控制机构包括套管（12）、旋转连接套头（13）、削边销（14）和旋转控制轮（15），所述旋转连接套头（13）和旋转控制轮（15）前后对应地可旋转地安装在手柄壳体（2）上，所述旋转控制轮（15）与旋转连接套头（13）之间通过削边销（14）连接且能够随动旋转，所述套管（12）的远端与控弯管（7）连接、近端与旋转连接套头（13）连接。
2.根据权利要求1所述的一种多自由度柔性经鼻颅底手术器械，其特征在于：所述推杆（5）的近端设置为球头，所述执行器控制柄（6）上开有圆柱状槽口（6-1），所述推杆（5）通过近端球头嵌套于执行器控制柄（6）的槽口（6-1）中并能够沿槽口（6-1）上下滑动。
3.根据权利要求1所述的一种多自由度柔性经鼻颅底手术器械，其特征在于：所述执行器控制柄（6）后部从手柄壳体（2）的近端伸出，所述执行器控制柄（6）通过转轴结构与手柄壳体（2）连接并通过锁止推柄（16）对执行器控制柄（6）的转动进行锁定。
4.根据权利要求1所述的一种多自由度柔性经鼻颅底手术器械，其特征在于：所述软轴（3）近端从控弯管（7）的内部穿出，所述削边销（14）内部设有穿孔，所述推杆（5）依次穿过削边销（14）、旋转连接套头（13）和套管（12）。
5.根据权利要求1所述的一种多自由度柔性经鼻颅底手术器械，其特征在于：所述牵拉钢丝依次穿过滑动套管（9）、旋转连接套头（13）、套管（12）和控弯管（7）。
6.根据权利要求1所述的一种多自由度柔性经鼻颅底手术器械，其特征在于：所述滑动套管（9）的两侧分别设有凸起的滑块（9-1），所述手柄壳体（2）的内部对应设有滑槽（2-1），所述滑动套管（9）通过滑块（9-1）可前后滑动地装配于手柄壳体（2）的滑槽（2-1）中。
7.根据权利要求1所述的一种多自由度柔性经鼻颅底手术器械，其特征在于：所述弯曲控制扳机（8）通过转轴结构与手柄壳体（2）的前部轴接，所述弯曲控制扳机（8）的两侧分别与连杆（10）的一端轴接，所述连杆（10）的另一端与滑动套管（9）轴接。
8.根据权利要求1所述的一种多自由度柔性经鼻颅底手术器械，其特征在于：所述旋转连接套头（13）、旋转控制轮（15）和牵拉钢丝座（11）上分别开有削边孔，所述削边销（14）依次装配于旋转控制轮（15）、牵拉钢丝座（11）和旋转连接套头（13）中形成旋转联动结构。
9.根据权利要求1所述的一种多自由度柔性经鼻颅底手术器械，其特征在于：所述牵拉钢丝座（11）上设有凸环，所述滑动套管（9）的内部设有环槽，所述牵拉钢丝座（11）通过凸环嵌套于滑动套管（9）的环槽中。
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