CN111887929A - 一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置，属于医疗设备，包括电钻机以及电钻机一侧所设置的智能控制电路，所述电钻机的输出轴上固定安装有连接头，所述连接头的表面套接有固定杆，所述固定杆的内侧嵌入式连接有第一钻头。本发明中，通过设计的第一钻头、第二钻头、振动器、电机、位移感应器、微控制器以及滑槽之间的互相配合，能够避免在骨骼表面进行开孔时，造成较大的创伤面积，且能够自动控制开孔深度，防止孔的深度值较大，对骨骼的内部造成较高程度的破坏，且使用三维建模以及VR技术相辅，使得医护人员在进行开孔时，能够清楚的观测到第一钻头和第二钻头在骨骼内部进行钻孔时的状态，可进一步确保钻孔的角度。

Description

一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置
技术领域
本发明属于医疗设备技术领域，尤其涉及一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置。
背景技术
骨科学又称矫形外科学，是医学的一个专业或学科，专门研究骨骼肌肉系统的解剖、生理与病理，运用药物、手术及物理方法保持和发展这一系统的正常形态与功能，以及治疗这一系统的伤病。
三维建模是利用制图软件(如CAD)建立空间模型的过程。
随着科学技术的发展和进步，骨科学在诊断、治疗方面有了很大的进展，在骨科治疗时，常常需要钻骨，然而，现有的骨科用钻骨装置在使用的过程中，仍存有一些不足之处，由于骨骼的表面较为光滑，且具有一定的硬度，导致在打孔时容易出现打滑错位的现象，致使骨骼表面的创面较大，且在进行钻孔时，其孔的深度不可控，由于无法观测钻头在骨骼内部的倾斜状态，致使钻头容易出现倾斜，因此，现阶段亟需一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有的骨科用钻骨装置在使用的过程中，仍存有一些不足之处，由于骨骼的表面较为光滑，且具有一定的硬度，导致在打孔时容易出现打滑错位的现象，致使骨骼表面的创面较大，且在进行钻孔时，其孔的深度不可控，由于无法观测钻头在骨骼内部的倾斜状态，致使钻头容易出现倾斜的问题，而提出的一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置，包括电钻机以及电钻机一侧所设置的智能控制电路，所述电钻机的输出轴上固定安装有连接头，所述连接头的表面套接有固定杆，所述固定杆的内侧嵌入式连接有第一钻头，所述第一钻头远离固定杆的一端开设有连接槽，所述连接槽内部的侧端面开设有凹槽，并且凹槽和连接槽内套设有同一个第二钻头，所述第二钻头的端部固定连接有第一滑座，所述第一滑座远离第二钻头的一面设置有振动器，所述振动器机身的侧面固定安装在第二滑座相近的一面，所述第二滑座的另一面固定安装有电机，所述电机输出轴的端部固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆的表面螺纹连接有螺纹筒。
所述智能控制电路包括位移感应器，所述位移感应器的输出端与微控制器的输入端电连接，所述微控制器的输出端与开关模块的输入端电连接，所述开关模块的输入端与电源模块的输出端电连接，所述开关模块的输出端与电钻机的输入端电连接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述第一滑座的端部位于凹槽内侧壁所开设的滑槽内，所述滑槽内部的侧端面通过弹簧与第一滑座的侧面固定连接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述螺纹筒卡接在固定座的侧面，所述固定座的周面与凹槽的内侧壁固定连接，所述第二滑座的周面与凹槽的内侧壁之间滑动连接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述电机的输入端与第一开关的输出端电连接，所述振动器的输入端通过导线与第二开关的输出端电连接，所述第一开关和第二开关的输入端均通过导线与电源模块的输出端电连接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述位移感应器设置在固定杆的端面上。
一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置，该三维建模包括：
1、获取患者待手术骨骼部位的影像检测数据，得到骨骼三维CT数据；
2、将所得到的三维CT数据录入医学计算机中，获得人体骨骼三维模型及对应坐标；
3、三维模型及对应坐标和AR眼镜虚拟现实技术进行项目整合，再与HoloLens眼镜虚拟现实技术结合，达到实时精细定位与引导操作；
4、在钻孔过程中医务人员头戴AR眼镜可呈现人体骨骼三维模型及对应坐标的位置，精准定位钻孔位点，提高了钻孔的准确度和效率。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过设计的第一钻头、第二钻头、振动器、电机、位移感应器、微控制器以及滑槽之间的互相配合，能够避免在骨骼表面进行开孔时，造成较大的创伤面积，且能够自动控制开孔深度，防止孔的深度值较大，对骨骼的内部造成较高程度的破坏，且使用三维建模以及VR技术相辅，使得医护人员在进行开孔时，能够清楚的观测到第一钻头和第二钻头在骨骼内部进行钻孔时的状态，可进一步确保钻孔的角度。
2、本发明中，通过设计的电钻机、第一钻头和第二钻头，在操作电钻机工作之前，需先操作第一开关使电机运行，电机在工作的过程中其输出轴可将扭力作用在螺纹杆上，使螺纹杆在螺纹筒内进行旋转动作，因而便可推动第二钻头由第一钻头的内部移出，一段时间后，再次操作第一开关使电机停止运行，并操作第二开关使振动器工作，操作电钻机运行，电钻机在工作的过程中能够通过固定杆将扭力直接作用在第一钻头上，并通过第一滑座间接将扭力作用在第二钻头上，第二钻头在工作的过程中，能够对骨骼的表面进行打孔工作，在骨骼的表面开设出一个小型凹槽后，再次操作第一开关使电机运行，直至第二钻头完全没入第一钻头的内部，且第二钻头复位后能够保证第一钻头端部的完整性，第二钻头的轴径小于第一钻头的轴径，使得在骨骼表面进行前期定位开槽的过程中，即便是出现打滑的现象，也能够缩小损伤范围，且无需进行钻头的更换，能够在一定程度上提高医护人员的工作效率，并减少对患者的伤害，通过设计的振动器、弹簧和第一滑座，操作第二开关使振动器工作，振动器在运行的过程中能够将震动通过第一滑座作用在第二钻头上，与弹簧弹性互相配合，便可带动第二钻头左右晃动，使得打孔更加方便，并提高了第二钻头钻孔定位的准确度。
3、本发明中，通过设计的位移感应器，位移感应器能够检测第一钻头和第二钻头没入骨骼的深度，当达到所要开孔的深度时，会通过微控制器利用开关模块断掉电源模块与电钻机之间的电性连接，使电钻机停止运行。
附图说明
图1为本发明提出的一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置立体的结构示意图；
图2为本发明提出的一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置第一钻头正视的剖面结构示意图；
图3为本发明提出的一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置A处放大的结构示意图；
图4为本发明提出的一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置智能控制电路的结构示意图；
图5为本发明提出的一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置三维建模的流程示意图。
图例说明：
1、电钻机；2、连接头；3、固定杆；4、第一钻头；5、连接槽；6、凹槽；7、第二钻头；8、第一滑座；9、滑槽；10、弹簧；11、振动器；12、第二滑座；13、电机；14、螺纹杆；15、螺纹筒；16、固定座；17、位移感应器；18、微控制器；19、开关模块；20、电源模块；21、智能控制电路；22、第一开关；23、第二开关。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置，包括电钻机1以及电钻机1一侧所设置的智能控制电路21，电钻机1的输出轴上固定安装有连接头2，连接头2的表面套接有固定杆3，固定杆3的内侧嵌入式连接有第一钻头4，第一钻头4远离固定杆3的一端开设有连接槽5，连接槽5内部的侧端面开设有凹槽6，并且凹槽6和连接槽5内套设有同一个第二钻头7，第二钻头7的端部固定连接有第一滑座8，第一滑座8远离第二钻头7的一面设置有振动器11，振动器11机身的侧面固定安装在第二滑座12相近的一面，第二滑座12的另一面固定安装有电机13，电机13输出轴的端部固定连接有螺纹杆14，螺纹杆14的表面螺纹连接有螺纹筒15。
智能控制电路21包括位移感应器17，位移感应器17的输出端与微控制器18的输入端电连接，微控制器18的输出端与开关模块19的输入端电连接，开关模块19的输入端与电源模块20的输出端电连接，开关模块19的输出端与电钻机1的输入端电连接，通过设计的电钻机1、第一钻头4和第二钻头7，在操作电钻机1工作之前，需先操作第一开关22使电机13运行，电机13在工作的过程中其输出轴可将扭力作用在螺纹杆14上，使螺纹杆14在螺纹筒15内进行旋转动作，因而便可推动第二钻头7由第一钻头4的内部移出，一段时间后，再次操作第一开关22使电机13停止运行，并操作第二开关23使振动器11工作，操作电钻机1运行，电钻机1在工作的过程中能够通过固定杆3将扭力直接作用在第一钻头4上，并通过第一滑座8间接将扭力作用在第二钻头7上，第二钻头7在工作的过程中，能够对骨骼的表面进行打孔工作，在骨骼的表面开设出一个小型凹槽6后，再次操作第一开关22使电机13运行，直至第二钻头7完全没入第一钻头4的内部，且第二钻头7复位后能够保证第一钻头4端部的完整性，第二钻头7的轴径小于第一钻头4的轴径，使得在骨骼表面进行前期定位开槽的过程中，即便是出现打滑的现象，也能够缩小损伤范围，且无需进行钻头的更换，能够在一定程度上提高医护人员的工作效率，并减少对患者的伤害。
具体的，如图2所示，第一滑座8的端部位于凹槽6内侧壁所开设的滑槽9内，滑槽9内部的侧端面通过弹簧10与第一滑座8的侧面固定连接。
具体的，如图2所示，螺纹筒15卡接在固定座16的侧面，固定座16的周面与凹槽6的内侧壁固定连接，第二滑座12的周面与凹槽6的内侧壁之间滑动连接。
具体的，如图4所示，电机13的输入端与第一开关22的输出端电连接，振动器11的输入端通过导线与第二开关23的输出端电连接，第一开关22和第二开关23的输入端均通过导线与电源模块20的输出端电连接，通过设计的振动器11、弹簧10和第一滑座8，操作第二开关23使振动器11工作，振动器11在运行的过程中能够将震动通过第一滑座8作用在第二钻头7上，与弹簧10弹性互相配合，便可带动第二钻头7左右晃动，使得打孔更加方便，并提高了第二钻头7钻孔定位的准确度。
具体的，如图1所示，位移感应器17设置在固定杆3的端面上，通过设计的位移感应器17，位移感应器17能够检测第一钻头4和第二钻头7没入骨骼的深度，当达到所要开孔的深度时，会通过微控制器18利用开关模块19断掉电源模块20与电钻机1之间的电性连接，使电钻机1停止运行。
一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置，该三维建模包括：
1、获取患者待手术骨骼部位的影像检测数据，得到骨骼三维CT数据；
2、将所得到的三维CT数据录入医学计算机中，获得人体骨骼三维模型及对应坐标；
3、三维模型及对应坐标和AR眼镜虚拟现实技术进行项目整合，再与HoloLens眼镜虚拟现实技术结合，达到实时精细定位与引导操作；
4、在钻孔过程中医务人员头戴AR眼镜可呈现人体骨骼三维模型及对应坐标的位置，精准定位钻孔位点，提高了钻孔的准确度和效率。
工作原理：使用时，先获取患者待手术骨骼部位的影像检测数据，得到骨骼三维CT数据，将所得到的三维CT数据录入医学计算机中，获得人体骨骼三维模型及对应坐标，三维模型及对应坐标和AR眼镜虚拟现实技术进行项目整合，再与HoloLens眼镜虚拟现实技术结合，达到实时精细定位与引导操作，在钻孔过程中医务人员头戴AR眼镜可呈现人体骨骼三维模型及对应坐标的位置，精准定位钻孔位点，提高了钻孔的准确度和效率，在操作电钻机1工作之前，需先操作第一开关22使电机13运行，电机13在工作的过程中其输出轴可将扭力作用在螺纹杆14上，使螺纹杆14在螺纹筒15内进行旋转动作，因而便可推动第二钻头7由第一钻头4的内部移出，一段时间后，再次操作第一开关22使电机13停止运行，并操作第二开关23使振动器11工作，操作电钻机1运行，电钻机1在工作的过程中能够通过固定杆3将扭力直接作用在第一钻头4上，并通过第一滑座8间接将扭力作用在第二钻头7上，第二钻头7在工作的过程中，能够对骨骼的表面进行打孔工作，在此过程中还需操作第二开关23使振动器11工作，振动器11在运行的过程中能够将震动通过第一滑座8作用在第二钻头7上，与弹簧10弹性互相配合，便可带动第二钻头7左右晃动，使得打孔更加方便，并提高了第二钻头7钻孔定位的准确度，在骨骼的表面开设出一个小型凹槽6后，再次操作第一开关22使电机13运行，直至第二钻头7完全没入第一钻头4的内部，且第二钻头7复位后能够保证第一钻头4端部的完整性，第二钻头7的轴径小于第一钻头4的轴径，使得在骨骼表面进行前期定位开槽的过程中，即便是出现打滑的现象，也能够缩小损伤范围，且无需进行钻头的更换，能够在一定程度上提高医护人员的工作效率，并减少对患者的伤害，位移感应器17能够检测第一钻头4和第二钻头7没入骨骼的深度，当达到所要开孔的深度时，会通过微控制器18利用开关模块19断掉电源模块20与电钻机1之间的电性连接，使电钻机1停止运行。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置，包括电钻机(1)以及电钻机(1)一侧所设置的智能控制电路(21)，其特征在于，所述电钻机(1)的输出轴上固定安装有连接头(2)，所述连接头(2)的表面套接有固定杆(3)，所述固定杆(3)的内侧嵌入式连接有第一钻头(4)，所述第一钻头(4)远离固定杆(3)的一端开设有连接槽(5)，所述连接槽(5)内部的侧端面开设有凹槽(6)，并且凹槽(6)和连接槽(5)内套设有同一个第二钻头(7)，所述第二钻头(7)的端部固定连接有第一滑座(8)，所述第一滑座(8)远离第二钻头(7)的一面设置有振动器(11)，所述振动器(11)机身的侧面固定安装在第二滑座(12)相近的一面，所述第二滑座(12)的另一面固定安装有电机(13)，所述电机(13)输出轴的端部固定连接有螺纹杆(14)，所述螺纹杆(14)的表面螺纹连接有螺纹筒(15)；
所述智能控制电路(21)包括位移感应器(17)，所述位移感应器(17)的输出端与微控制器(18)的输入端电连接，所述微控制器(18)的输出端与开关模块(19)的输入端电连接，所述开关模块(19)的输入端与电源模块(20)的输出端电连接，所述开关模块(19)的输出端与电钻机(1)的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置，其特征在于，所述第一滑座(8)的端部位于凹槽(6)内侧壁所开设的滑槽(9)内，所述滑槽(9)内部的侧端面通过弹簧(10)与第一滑座(8)的侧面固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置，其特征在于，所述螺纹筒(15)卡接在固定座(16)的侧面，所述固定座(16)的周面与凹槽(6)的内侧壁固定连接，所述第二滑座(12)的周面与凹槽(6)的内侧壁之间滑动连接。
4.根据权利要求1所述的一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置，其特征在于，所述电机(13)的输入端与第一开关(22)的输出端电连接，所述振动器(11)的输入端通过导线与第二开关(23)的输出端电连接，所述第一开关(22)和第二开关(23)的输入端均通过导线与电源模块(20)的输出端电连接。
5.根据权利要求1所述的一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置，其特征在于，所述位移感应器(17)设置在固定杆(3)的端面上。
6.根据权利要求1所述的一种引导定位精度高的三维建模骨科钻孔装置，其特征在于，该三维建模包括：
1、获取患者待手术骨骼部位的影像检测数据，得到骨骼三维CT数据；
2、将所得到的三维CT数据录入医学计算机中，获得人体骨骼三维模型及对应坐标；
3、三维模型及对应坐标和AR眼镜虚拟现实技术进行项目整合，再与HoloLens眼镜虚拟现实技术结合，达到实时精细定位与引导操作；
4、在钻孔过程中医务人员头戴AR眼镜可呈现人体骨骼三维模型及对应坐标的位置，精准定位钻孔位点，提高了钻孔的准确度和效率。
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