CN112244937A - 骨科钻具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种骨科钻具，其包括用以通过转动以提供动力的驱动模块；用以装夹器械末端的装夹模块；以及传动模块，分别与所述驱动模块及所述装夹模块连接，用以传输动力；其中，所述传动模块被配置为：在传输动力的同时，反馈所述装夹模块的轴向行程。如此配置，驱动模块通过传动模块驱动装夹模块钻进的过程中，传动模块能够反馈装夹模块的轴向行程，进而即可根据装夹模块的轴向行程，准确获知钻头的钻孔深度，从而可得出所需安装的螺钉的长度，省略了使用测深尺测量孔深的步骤和时间。进一步，可采用装夹模块装夹改锥，以直接使用骨科钻具安装螺钉，螺钉的旋进距离准确，可避免螺钉旋入过松或过紧的问题。

Description

骨科钻具

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种骨科钻具。

背景技术

骨折是在人类活动中经常会出现的一种损伤，经过科技的发展，通过手术可使骨折损伤处能够恢复。随着骨折手术的需求增加，据统计，一个医生一天要进行3台骨折治疗手术，耗时又耗体力。一般的，医生在骨折治疗手术过程中，需先用电钻在骨头需治疗处钻孔，然后采用测深尺测量钻孔的深度，进而根据测量得到的深度选择合适的螺钉，最后用改锥安装固定螺钉。这样的手术过程，一方面在手术过程中需要切换钻头、测深尺及改锥等多种工具，相对耗时；另一方面，在电钻打孔后需要换用改锥手动拧紧安装螺钉，对医生来说相对耗力；再一方面，改锥手动拧紧安装螺钉的旋进距离是由医生人为控制的，如果旋入不够(过松)或者旋进去多了(过紧)都会造成患者的不适，从而影响恢复效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种骨科钻具，以解决现有骨折手术需要切换多种工具而导致耗时耗力的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种骨科钻具，其包括：

用以通过转动以提供动力的驱动模块；

用以装夹器械末端的装夹模块；以及

传动模块，分别与所述驱动模块及所述装夹模块连接，用以传输动力；

其中，所述传动模块被配置为，在传输动力的同时，反馈所述装夹模块的轴向行程。

可选的，所述传动模块包括：

固定台，包括第一通孔，所述第一通孔的内壁具有内螺纹；以及

传动杆，具有与所述第一通孔的内螺纹相匹配的外螺纹，所述传动杆穿设于所述第一通孔中，所述传动杆的一端与所述驱动模块连接，另一端与所述装夹模块连接。

可选的，所述固定台还包括：

第二通孔，与所述第一通孔共轴线且沿轴向间隔布置；所述第二通孔的内径与所述传动杆的外径相匹配，所述第二通孔用以供所述传动杆穿设。

可选的，所述骨科钻具还包括：

力传感模块，与所述传动模块连接，用以获取所述装夹模块的反馈力。

可选的，所述骨科钻具还包括：

控制模块，分别与所述力传感模块及所述驱动模块通信连接；

所述控制模块被配置为，当所述力传感模块获取得到所述装夹模块的反馈力变小时，所述控制模块向所述驱动模块发送停止信号，以使所述传动杆停止转动。

可选的，所述控制模块包括：

复位单元，与所述驱动模块通信连接；所述复位单元被配置为，在获得一外部的复位信号时，向所述驱动模块发送反向运转信号，以使所述传动杆反向转动。

可选的，所述控制模块还包括：

计数单元，用以统计所述传动杆的转动圈数；所述计数单元被配置为，

当所述力传感模块获取得到所述装夹模块的反馈力变大时，所述计数单元开始计数；

当所述力传感模块获取得到所述装夹模块的反馈力变小时，所述计数单元停止计数。

可选的，所述控制模块还包括：

计算单元，与所述计数单元通信连接，所述计算单元根据所述计数单元所统计得到的所述传动杆的转动圈数，计算得到所述传动杆的轴向行程。

可选的，所述控制模块还包括：

输出单元，与所述计数单元和/或所述计算单元通信连接；所述输出单元用以输出所述计数单元和/或所述计算单元的计数结果或计算结果。

可选的，所述控制模块还包括：

输入单元，与所述计数单元通信连接，用以输入一预定圈数；

所述控制模块还被配置为，根据所述输入单元所输入的预定圈数，向所述驱动模块发送运转信号，以使所述传动杆转动所述预定圈数。

可选的，所述控制模块还包括：

输入单元，与所述计数单元通信连接，用以输入一预定长度；

所述控制模块还被配置为，根据所述输入单元所输入的预定长度，计算所述传动杆所需转动的圈数，并向所述驱动模块发送运转信号，以使所述传动杆转动所需圈数。

综上所述，本发明提供的骨科钻具包括用以通过转动以提供动力的驱动模块；用以装夹器械末端的装夹模块；以及传动模块，分别与所述驱动模块及所述装夹模块连接，用以传输动力；其中，所述传动模块被配置为：在传输动力的同时，反馈所述装夹模块的轴向行程。如此配置，驱动模块通过传动模块驱动装夹模块钻进的过程中，传动模块能够反馈装夹模块的轴向行程，进而即可根据装夹模块的轴向行程，准确获知钻头的钻孔深度，从而可得出所需安装的螺钉的长度，省略了使用测深尺测量孔深的步骤和时间。进一步的，由于传动模块能够反馈装夹模块的轴向行程，故而可采用装夹模块装夹改锥，以直接使用骨科钻具安装螺钉，螺钉的旋进距离准确，可避免螺钉旋入过松或过紧的问题。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明一实施例提供的骨科钻具的示意图；

图2是本发明一实施例提供的传动模块和装夹模块的示意图，其中装夹模块装夹一钻头；

图3是本发明一实施例提供的传动模块和装夹模块的示意图，其中装夹模块装夹一改锥；

图4是本发明一实施例提供的螺旋线展开的示意图。

附图中：

1-装夹模块；2-力传感模块；3-传动模块；4-输出单元；5-输入单元；6-控制模块；7-电源；8-开关；9-驱动模块；

10-钻头；11-改锥；31-固定台；32-第一通孔；33-传动杆；34-第二通孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。

本发明的核心思想在于提供一种骨科钻具，其包括用以通过转动以提供动力的驱动模块；用以装夹器械末端的装夹模块；以及传动模块，分别与所述驱动模块及所述装夹模块连接，用以传输动力；其中，所述传动模块被配置为：在传输动力的同时，反馈所述装夹模块的轴向行程。如此配置，驱动模块通过传动模块驱动装夹模块钻进的过程中，传动模块能够反馈装夹模块的轴向行程，进而即可根据装夹模块的轴向行程，准确获知钻头的钻孔深度，从而可得出所需安装的螺钉的长度，省略了使用测深尺测量孔深的步骤和时间。进一步的，由于传动模块能够反馈装夹模块的轴向行程，故而可采用装夹模块装夹改锥，以直接使用骨科钻具安装螺钉，螺钉的旋进距离准确，可避免螺钉旋入过松或过紧的问题。

以下参考附图进行描述。

请参考图1至图4，其中，图1是本发明一实施例提供的骨科钻具的示意图，图2是本发明一实施例提供的传动模块和装夹模块的示意图，其中装夹模块装夹一钻头，图3是本发明一实施例提供的传动模块和装夹模块的示意图，其中装夹模块装夹一改锥，图4是本发明一实施例提供的螺旋线展开的示意图。

如图1所示，本实施例一提供一种骨科钻具，其包括：驱动模块9、装夹模块1以及传动模块3(虚线框中)。所述驱动模块9用以通过转动，为整个骨科钻具提供动力，驱动模块9如可包括一电机；所述装夹模块1用以装夹一器械末端，该器械末端如可为钻头或改锥；所述传动模块3分别与所述驱动模块9及所述装夹模块1连接，用以将驱动模块9的动力传输至所述装夹模块1；其中，所述传动模块3被配置为，在传输动力的同时，反馈所述装夹模块1的轴向行程。需理解，这里装夹模块1的轴向行程，是指装夹模块1在夹持轴线上的行程，亦即装夹模块1所夹持的器械末端在轴向上的行程。在一些实施例中，以一钻头作为器械末端的示例进行说明，当装夹模块1装夹有钻头时，装夹模块1的轴向行程可以理解为钻头的钻进深度，如此配置，骨科钻具即能够反馈钻头的钻进深度。

如图2所示，优选的，所述传动模块3包括固定台31以及传动杆33，所述固定台31包括第一通孔32，所述第一通孔32的内壁具有内螺纹；所述传动杆33具有与所述第一通孔32的内螺纹相匹配的外螺纹，所述传动杆33穿设于所述第一通孔32中，所述传动杆33的一端与所述驱动模块9连接，另一端与所述装夹模块1连接。在一个示范性的实施例中，骨科钻具还包括供操作者手持的壳体，固定台31固定设置于壳体内部，即固定台31相对于操作者是静止的。传动杆33的一端与驱动模块9连接，如可与驱动模块9的电机直接相连，或通过变速器与电机连接，传动杆33的另一端与装夹模块1固定连接。由于固定台31相对于操作者静止，当传动杆33转动时，由于螺纹的设置，传动杆33即相对固定台31产生轴向位移，此时通过对传动杆33之转动圈数的计数，即可反馈所述装夹模块1的轴向行程。具体的，请参考图4，装夹模块1的轴向行程T具体可由以下公式得出：

T＝S×n

其中，T为装夹模块1的轴向行程，S为传动杆33之螺纹的导程，n为传动杆33的转动圈数。进一步的，导程S为螺旋线绕传动杆33之圆柱旋转一周，沿圆柱体轴线方向移动的距离，即图4中三角形的BC边，所述螺旋线为螺纹的轨迹。进一步的，导程S可由传动杆33之螺纹的螺旋角ω求得：

S＝πD×cotω

其中，ω为传动杆33的螺旋角，螺旋角ω是螺旋线切线方向与圆柱体轴线之间的夹角，即图4中三角形的∠ABC，D为传动杆33的直径，实际使用时，可根据钻头实际情况选择相应的螺旋角ω和直径D。螺旋角ω亦可由螺旋升角λ求得，螺旋升角λ为螺旋线与圆柱体端面之间的夹角，即图4中三角形的∠BAC，该螺旋升角λ与螺旋角ω互为余角。

较佳的，所述固定台31还包括：第二通孔34，第二通孔34与所述第一通孔32共轴线且沿轴向间隔布置；所述第二通孔34的内径与所述传动杆33的外径相匹配，所述第二通孔34用以供所述传动杆33穿设。这里第二通孔34的内径与传动杆33的外径相匹配是指，第二通孔34的内径略大于传动杆33的外径，如此，传动杆33能够穿设于第二通孔34，第二通孔34能够限位传动杆33的径向自由度，以进一步提高传动杆33的传动精度。优选的，固定台31包括两个第二通孔34，两个第二通孔34沿传动杆33的轴向分别布置于第一通孔32的两侧，以更好地限位传动杆33的径向自由度。如此配置，传动模块3的传动平稳，轴向的运动速度均匀，有利于准确反馈钻头的旋转圈数。

进一步的，所述骨科钻具还包括：力传感模块2，力传感模块2与所述传动模块3连接，用以获取所述装夹模块1的反馈力。实际中，在骨科钻具的使用过程中，钻头在接触骨头前后，受到的反馈力会发生变化。通过力传感模块2的设置，可准确地获知钻头何时接触骨头，何时钻出骨头，从而能更准确地反馈得到所钻孔的深度。

优选的，所述骨科钻具还包括：控制模块6，控制模块6分别与所述力传感模块2及所述驱动模块9通信连接；所述控制模块6被配置为，当所述力传感模块2获取得到所述装夹模块1的反馈力变小时，所述控制模块6向所述驱动模块9发送停止信号，以使所述传动杆33停止转动。如上所述，当力传感模块2获取得到所述装夹模块1的反馈力变小时，可认为是钻头已穿过了骨头而接触到软组织，此时即可通过控制模块6控制驱动模块9停止运转。优选，控制模块6可与一电源7连接，骨科钻具可由该电源7提供能源。

进一步的，所述控制模块6包括：计数单元，所述计数单元用以统计所述传动杆33的转动圈数；所述计数单元被配置为，当所述力传感模块2获取得到所述装夹模块1的反馈力变大时，所述计数单元开始计数；当所述力传感模块2获取得到所述装夹模块1的反馈力变小时，所述计数单元停止计数。如上所述，当力传感模块2获取得到所述装夹模块1的反馈力变大时，可认为钻头接触到骨头，此时计数单元开始计数。倘若钻头未贯穿骨头，操作者即停止驱动模块9的运转时，根据计数单元所统计得到的传动杆33的转动圈数即可得到钻头实际钻入的深度。而倘若钻头已贯穿骨头，则此时力传感模块2获取得到所述装夹模块1的反馈力变小，计数单元即停止计数。此时根据计数单元所统计得到的传动杆33的转动圈数即可得到钻头由接触到骨头至穿过骨头这一段区间的长度。所述计数单元可以采用已知常用的计数方法进行计数，例如单片机脉冲计数器等。

可选的，所述控制模块6还包括：复位单元，所述复位单元与所述驱动模块9通信连接；所述复位单元被配置为，在获得一外部的复位信号时，向所述驱动模块9发送反向运转信号，以使所述传动杆33反向转动。在一个可替代的实施例中，骨科钻具还包括开关8，该开关8具有三个工作位，分别是正转、反转和停止。当开关8位于停止工作位时，控制模块6向所述驱动模块9发送停止信号，以使所述传动杆33停止转动。实际中，操作者可根据经验可手动控制骨科钻具的停止，例如当钻头未穿过骨头，而操作者认为钻孔的深度已经足够，则可将开关8拨至停止工作位，人为停止驱动模块9的运转，完成钻孔的过程。当装夹模块1装夹一钻头，开关8位于正转工作位时，传动杆33在驱动模块9的驱动下正向转动，进而传动杆33带动装夹模块1朝向远端(即患者的伤处一端)轴向移动(亦即钻头钻入骨头)。与此同时，计数单元对钻头接触到骨头之后的传动杆33的转动圈数进行统计，直至钻头穿过骨头或驱动模块9被人为停止，计数单元即停止计数。进而当开关8位于反转工作位时，即向控制模块6发送复位信号，控制模块6在接收到该复位信号后，根据上述计数单元所统计得到的计数值(即传动杆33正向的转动圈数，亦即钻孔深度)，向所述驱动模块9发送反向运转信号，以使所述传动杆33反向转动，由此，装夹模块1即沿轴向回退一与钻孔深度相等的距离。进一步的，如图3所示，装夹模块1可装夹一改锥，该改锥与骨科螺钉相匹配，如可为内六角改锥，将螺钉的尖端置于所钻孔的开口部，将改锥与螺钉的尾部对应连接，进而再次将开关8拨至正转工作位，即可利用改锥将螺钉旋入。较佳的，再次将开关8拨至正转工作位后，控制模块6根据前述计数单元所统计得到的计数值，向所述驱动模块9发送运转信号，以使所述传动杆33正向转动，使改锥的轴向行程与之前的钻孔深度保持一致，如此即可使螺钉的旋进距离准确，可避免螺钉旋入过松或过紧的问题。根据本实施例，利用骨科钻具安装螺钉的方法，避免了用改锥手动拧紧安装螺钉的情况，既省力，又准确。可以理解的，在另外的一些实施例中，当开关8位于反转工作位时，控制模块6在接收到复位信号后，还可以不根据计数单元的计数值，而根据传动杆33的初始位置进行工作。具体的，当传动杆33处于一初始位置时，装夹模块1相对位于整个轴向行程的近端(即靠近操作者一端)，如此当开关8位于正转工作位时，装夹模块1带动所装夹的器械末端向远端轴向移动。而不论钻孔的深度如何，当开关8位于反转工作位时，控制模块6可直接控制驱动模块9反向转动，直至传动杆33向近端回退至初始位置。进而，当装夹模块1装夹改锥，并再次将开关8拨至正转工作位后，控制模块6亦可根据前述计数单元所统计得到的计数值，通过驱动模块9驱动所述传动杆33正向转动，使改锥的轴向行程与之前的钻孔深度保持一致。

优选的，所述控制模块6还包括：计算单元，所述计算单元与所述计数单元通信连接，所述计算单元根据所述计数单元所统计得到的所述传动杆33的转动圈数，计算得到所述传动杆33的轴向行程。计数单元仅对传动杆33的转动圈数进行统计，而并无法确切地得知传动杆33的轴向行程。在一些可替代的实施例中，固定台31与传动杆33为成对的可替换地设置于壳体中，可根据钻孔的不同需求，更换不同规格的固定台31与传动杆33，以适应不同的钻孔速度。例如一些较细小的骨头处，需要较精密的钻孔和较小的孔径，此时可选用具有较密螺距的传动杆33，以使转动同样圈数的情况下，传动杆33的轴向前进距离减小。进而，根据公式T＝S×n，计算单元能够对传动杆33与装夹模块1的轴向行程进行计算，得出具体的轴向行程，以便于操作者实施操作。这里的导程S，可根据传动杆33的螺旋角ω和直径D计算得到，也可以根据操作者所选择的不同规格的固定台31与传动杆33来确定，计算单元的具体计算过程，可通过编程语言实现，本领域技术人员可通过现有的编程语言实现，此处不再展开。

优选的，所述控制模块6还包括：输出单元4，所述输出单元4与所述计数单元和/或所述计算单元通信连接；所述输出单元4用以输出所述计数单元和/或所述计算单元的计数结果或计算结果。在计数单元统计得到传动杆33的转动圈数后，可通过输出单元4输出，以便于操作者获知。同样的，在计算单元统计得到传动杆33的轴向行程后，亦可通过输出单元4输出。输出单元4如可为显示屏。

更优选的，所述控制模块还包括：输入单元5，所述输入单元5与所述计数单元通信连接，用以输入一预定圈数；所述控制模块6还被配置为，根据所述输入单元5所输入的预定圈数，向所述驱动模块9发送运转信号，以使所述传动杆33转动所述预定圈数。根据输出单元4所输出的信息，操作者能够通过输入单元5将下一步的操作信息输入骨科钻具，进而控制模块6根据所输入的下一步的操作信息，通过驱动模块9驱动传动杆33转动，实现准确地控制传动杆33及装夹模块1的轴向行程。在其它的一些实施例中，输入单元5还可以用于输入传动杆33的螺旋角ω和直径D，以便于计算单元准确地对轴向行程进行计算。在另一实施例中，输入单元5用以输入一预定长度，所述控制模块6被配置为，根据所述输入单元5所输入的预定长度，计算传动杆33所需转动的圈数，并向所述驱动模块9发送运转信号，以使所述传动杆33转动所需圈数。输入单元5例如可以为触摸屏或键盘等。

综上所述，在本发明提供的骨科钻具中，驱动模块通过传动模块驱动装夹模块钻进的过程中，传动模块能够反馈装夹模块的轴向行程，进而即可根据装夹模块的轴向行程，准确获知钻头的钻孔深度，从而可得出所需安装的螺钉的长度，省略了使用测深尺测量孔深的步骤和时间。进一步的，由于传动模块能够反馈装夹模块的轴向行程，故而可采用装夹模块装夹改锥，以直接使用骨科钻具安装螺钉，螺钉的旋进距离准确，可避免螺钉旋入过松或过紧的问题。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (11)

1.一种骨科钻具，其特征在于，包括：

用以通过转动以提供动力的驱动模块；

用以装夹器械末端的装夹模块；以及

传动模块，分别与所述驱动模块及所述装夹模块连接，用以传输动力；

其中，所述传动模块被配置为，在传输动力的同时，反馈所述装夹模块的轴向行程。

2.根据权利要求1所述的骨科钻具，其特征在于，所述传动模块包括：

固定台，包括第一通孔，所述第一通孔的内壁具有内螺纹；以及

传动杆，具有与所述第一通孔的内螺纹相匹配的外螺纹，所述传动杆穿设于所述第一通孔中，所述传动杆的一端与所述驱动模块连接，另一端与所述装夹模块连接。

3.根据权利要求2所述的骨科钻具，其特征在于，所述固定台还包括：

第二通孔，与所述第一通孔共轴线且沿轴向间隔布置；所述第二通孔的内径与所述传动杆的外径相匹配，所述第二通孔用以供所述传动杆穿设。

4.根据权利要求2所述的骨科钻具，其特征在于，所述骨科钻具还包括：

力传感模块，与所述传动模块连接，用以获取所述装夹模块的反馈力。

5.根据权利要求4所述的骨科钻具，其特征在于，所述骨科钻具还包括：

控制模块，分别与所述力传感模块及所述驱动模块通信连接；

所述控制模块被配置为，当所述力传感模块获取得到所述装夹模块的反馈力变小时，所述控制模块向所述驱动模块发送停止信号，以使所述传动杆停止转动。

6.根据权利要求5所述的骨科钻具，其特征在于，所述控制模块包括：

复位单元，与所述驱动模块通信连接；所述复位单元被配置为，在获得一外部的复位信号时，向所述驱动模块发送反向运转信号，以使所述传动杆反向转动。

7.根据权利要求5所述的骨科钻具，其特征在于，所述控制模块还包括：

计数单元，用以统计所述传动杆的转动圈数；所述计数单元被配置为，

当所述力传感模块获取得到所述装夹模块的反馈力变大时，所述计数单元开始计数；

当所述力传感模块获取得到所述装夹模块的反馈力变小时，所述计数单元停止计数。

8.根据权利要求7所述的骨科钻具，其特征在于，所述控制模块还包括：

计算单元，与所述计数单元通信连接，所述计算单元根据所述计数单元所统计得到的所述传动杆的转动圈数，计算得到所述传动杆的轴向行程。

9.根据权利要求8所述的骨科钻具，其特征在于，所述控制模块还包括：

输出单元，与所述计数单元和/或所述计算单元通信连接；所述输出单元用以输出所述计数单元和/或所述计算单元的计数结果或计算结果。

10.根据权利要求9所述的骨科钻具，其特征在于，所述控制模块还包括：

输入单元，与所述计数单元通信连接，用以输入一预定圈数；

所述控制模块还被配置为，根据所述输入单元所输入的预定圈数，向所述驱动模块发送运转信号，以使所述传动杆转动所述预定圈数。

11.根据权利要求9所述的骨科钻具，其特征在于，所述控制模块还包括：

输入单元，与所述计数单元通信连接，用以输入一预定长度；

所述控制模块还被配置为，根据所述输入单元所输入的预定长度，计算所述传动杆所需转动的圈数，并向所述驱动模块发送运转信号，以使所述传动杆转动所需圈数。

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