CN113081159A - 用于截骨手术的标记钉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于截骨手术的标记钉，标记钉在截骨手术时作为临时参照标记点使用，本实施例提供的标记钉包括螺栓头，螺栓头上设置有标定部，通过探针点触标定部的底部以确定参照标记点的位置。通过在标记钉的螺栓头上设置标记部，使得手术机器人导航系统中的探针可通过点触该标定部的底部以确定标记部的位置，并将标记部作为参照标记点。通过这种方式，使得探针更易于对参照标记点进行标记，同时也提高了探针标定的精度。将表顶部设置成一沉孔，使得孔的侧壁对探针点触时起导向作用，进而便于探针点触，同时也能提高标定精度。将标定部设置为一球形面使得探针能多角度伸入至标定部内，并从多角度点触标定部的底部，进而提高探针检测的便捷性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于截骨手术的标记钉。
背景技术
关节截骨手术通常用于关节损伤的手术治疗，传统的管节截骨术，通常通过医生纯手动截骨，主要依赖于临床经验判断。随着科技进步，可借助手术机器人导航进行辅助来配合医生的临床经验，进而完成关节截骨术。相比传统手术，手术精度有极大提升，并且极大地缩短了手术时间，减少了医生手术的体力消耗。
而通过手术机器人导航来辅助手术，则必须建立姐气人中控、机械臂及末端执行器与骨骼关节之间的联系。在手术机器人导航来辅助手术的过程中，需要通过标记钉以使光学定位器(简称NDI)中的光学测量系统捕捉到固关节之间的空间位置。通过探针点触标记钉上的标记点，由NDI光学测量系统将位置反馈至机器人中控，即可实时把控手术过程精度。在病灶点创口打开口先打入标记钉，用于术前标定；手术完成后重复标定用于术后验证。因此标记钉的结构对于标定的精度及操作的便利性影响很大。现有的骨科用的骨钉的结构中没有设计探针点触用的对应接口，不仅对探针点触加大了难度，而且也影响探针标定的精度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的骨科用的骨钉没有设置探针点触用的对应接口，导致不便于探针点触同时也影响探针表达的精度的缺陷，提供一种用于截骨手术的标记钉。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种用于截骨手术的标记钉，所述标记钉在截骨手术时作为临时参照标记点使用，其特点在于，所述标记钉包括相互连接的螺栓头和螺栓本体，所述螺栓本体旋入骨骼中，所述螺栓头相对所述骨骼固定，所述螺栓头上设置有标定部，通过探针点触所述标定部以确定所述参照标记点的位置，所述标定部为一沉孔，所述沉孔自所述螺栓头的端部向靠近所述螺栓本体的方向延伸，所述沉孔的底面为一球形面。
在本方案中，通过在标记钉的螺栓头上设置标记部，使得手术机器人导航系统中的探针可通过点触该标定部的底部以确定标记部的位置，并将标记部作为参照标记点。通过这种方式，使得探针更易于对参照标记点进行标记，同时也提高了探针标定的精度。将表顶部设置成一沉孔，使得孔的侧壁对探针点触时起导向作用，进而便于探针点触，同时也能提高标定精度。将标定部设置为一球形面使得探针能多角度伸入至标定部内，并从多角度点触标定部的底部，进而提高探针检测的便捷性。
较佳地，所述标记钉还包括与所述螺栓头连接的螺栓本体，所述螺栓本体旋入骨骼中，所述螺栓头相对所述骨骼固定，所述标定部位于所述螺栓头上背离所述螺栓本体的一端。螺栓本体用于实现将标记钉与固定进行可拆卸连接，并使得螺栓头相对于骨骼固定，进而提高标定精度。而将标记部设置在螺栓头背离螺栓本体的一端，使得当标记钉固定在骨骼上后，标定部的端面朝上，有利于探针点触，而且有利于节省探针点触时所占用的空间，进而为手术机器人提供更大的操作工件。
较佳地，所述沉孔的球形面的半径的范围为0.05-0.2mm。沉孔的球形面采用以上的范围，使得标定范围在允许的误差范围内，进而保证标定精度。
较佳地，所述螺栓头上还设置有导向孔，所述导向孔沿着所述螺栓头的轴线方向延伸，所述导向孔位于所述螺栓头背离所述螺栓本体的一端，并与所述标定部相连通。通过导向孔对探针进入进行导向，进而便于探针进入标定部。
较佳地，所述导向孔包括相互连通的第一导向部和第二导向部，所述第二导向部位于所述第一导向部和所述标定部之间，所述第一导向部、所述第二导向部、所述标定部与所述螺栓头同轴。通过这种结构形式，进一步提高标定精度。
较佳地，所述第一导向部在垂直于其轴线方向上的横截面的形状为圆形，且沿着所述第一导向部的轴线方向，所述第一导向部的孔径相同。
较佳地，所述第二导向部为一锥形孔，所述第二导向部靠近所述第一导向部的一端的孔径与所述第二导向部的孔径相同，所述第二导向部靠近所述标定部的一端的孔径与所述标定部的端部的孔径相同。将第二导向部设置为一锥形孔，便于点触时探针伸入。
较佳地，所述第一导向部背离所述第二导向部的一端被倒角。将第一导向部位于开口的部位进行倒角，以对探针的进入进行导向。
较佳地，所述螺栓头在径向方向上的截面形状为正六边形，所述螺栓头背离所述螺栓本体的一端的端部设置有倒角。螺栓头采用上述结构形式，便于与安装时的工具进行配合，并有利于安装工具进行施力。
较佳地，所述螺栓本体上设置有自攻螺纹。采用自攻螺纹，无需在骨骼上打孔并攻丝，便于将标记钉拧入并与骨骼锁紧。
较佳地，所述螺栓本体上与所述螺栓头连接的一端设置有凹槽，所述凹槽对应的所述螺栓本体的直径小于所述自攻螺纹的螺纹顶径。在螺栓本体和螺栓头连接的部位设置凹槽，一方面，在对螺栓本体上的螺纹进行加工时便于退刀；另一方面，在将螺栓本体旋入至骨骼内时，有利于将螺栓本体旋入至使得螺栓头的底面与骨骼抵接，进而提高标记钉与骨骼连接的稳定性，进而提高标定精度。
较佳地，所述螺栓本体背离所述螺栓头的一端为旋入端，所述旋入端的端部的形状为球面状。采用这种设置，有利于加工，进而降低生产成本。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：本发明的用于截骨手术的标记钉，通过在标记钉的螺栓头上设置标记部，使得手术机器人导航系统中的探针可通过点触该标定部的底部以确定标记部的位置，并将标记部作为参照标记点。通过这种方式，使得探针更易于对参照标记点进行标记，同时也提高了探针标定的精度。将表顶部设置成一沉孔，使得孔的侧壁对探针点触时起导向作用，进而便于探针点触，同时也能提高标定精度。将标定部设置为一球形面使得探针能多角度伸入至标定部内，并从多角度点触标定部的底部，进而提高探针检测的便捷性。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的用于截骨手术的标记钉的剖面示意图。
图2为图1中A的放大示意图。
图3为本发明较佳实施例的用于截骨手术的标记钉的外部结构示意图。
图4为本发明较佳实施例的用于截骨手术的标记钉的俯视结构示意图。
附图标记说明：
螺栓头10
标定部101
导向孔102
第一导向部1021
第二导向部1022
螺栓本体20
螺纹201
凹槽202
旋入端203
具体实施方式
下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1至图4所示，本实施例提供一种用于截骨手术的标记钉，标记钉在截骨手术时作为临时参照标记点使用，本实施例提供的标记钉包括包括相互连接的螺栓头10和螺栓本体20，螺栓本体20旋入骨骼中，螺栓头10相对骨骼固定，螺栓头10上设置有标定部101，通过探针点触标定部101的底部以确定参照标记点的位置。
其中，通过在标记钉的螺栓头10上设置标记部，使得手术机器人导航系统中的探针可通过点触该标定部101的底部以确定标记部的位置，并将标记部作为参照标记点。通过这种方式，使得探针更易于对参照标记点进行标记，同时也提高了探针标定的精度。
需要说明的是，本实施例中的标记钉在进行标记时，不用于将其他物体固定在骨骼上。对于标定部101的结构形式不是限制，可以是设置在螺栓头10任何部位的一个小凸起或者是小沉孔。为了提高探针与顶部为进行定位并点触，在本实施例中，为了提高探针点触的便捷性，将定位部设置在螺栓头10的顶部，并将标顶部设置为一沉孔。
具体地，标记钉还包括与螺栓头10连接的螺栓本体20，螺栓本体20用于旋入骨骼中，并使得螺栓头10相对骨骼固定，相应地，标定部101位于螺栓头10上背离螺栓本体20的一端，换言之，在螺栓头10上背离螺栓本体20的一端为螺栓头10的顶端。其中，在螺栓本体20上设置有螺纹201，用于与骨骼连接。为了便于将标记钉拧入并与骨骼锁紧，螺栓本体20上的螺纹201采用自攻螺纹201，这是因为，采用自攻螺纹201，无需在骨骼上打孔并攻丝。在本实施例中，该自攻螺纹201采用HB4.0螺纹201。将螺栓本体20和骨骼采用螺纹201连接的方式，不仅使得标记钉与骨骼可拆卸连接，同时也实现了螺栓头10相对于骨骼的固定，进而有利于提高标定精度。而将标记部设置在螺栓头10背离螺栓本体20的一端，使得当标记钉固定在骨骼上后，标定部101的端面朝上，有利于探针点触，而且有利于节省探针点触时所占用的空间，进而为手术机器人提供更大的操作工件。
在本实施例中，作为标定部101的沉孔自螺栓头10的端部向靠近螺栓本体20的方向延伸。将表顶部设置成一沉孔，使得孔的侧壁对探针点触时起导向作用，进而便于探针点触，同时也能提高标定精度。
为了便于使得探针能多角度伸入至标定部101内，并从多角度点触标定部101的底部，将沉孔的底面设置为一球形面，进而提高探针检测的便捷性。为了使得标定范围在允许的误差范围内，并保证标定精度，沉孔的球形面的半径的范围为0.05-0.2mm。在本实施例中，标定部101的底部的半径为0.05mm。当然，在其他实施例中，只要满足精度要求，标定部101的底部的半径可以选用0.1mm或者0.15mm等其他值。
在本实施例中，螺栓头10上还设置有导向孔102，导向孔102沿着螺栓头10的轴线方向延伸，导向孔102位于螺栓头10背离螺栓本体20的一端，并与标定部101相连通。通过导向孔102对探针进入标定部101进行导向，进而便于探针进入标定部101。
进一步地，导向孔102包括相互连通的第一导向部1021和第二导向部1022，第二导向部1022位于第一导向部1021和标定部101之间，第一导向部1021、第二导向部1022、标定部101与螺栓头10同轴，当然，螺栓头10和螺栓本体20也同轴。通过这种结构形式，进一步提高标定精度。为了提高螺栓头10和螺栓本体20的同轴度，螺栓本体20和螺栓头10采用一次装夹的方式加工。而且，螺栓头10的表面粗糙度的范围为Ra0.4～Ra1.6，在本实施例中，螺栓头10的表面粗糙度为Ra0.4。
其中，第一导向部1021在垂直于其轴线方向上的横截面的形状为圆形，且沿着第一导向部1021的轴线方向，第一导向部1021的孔径相同。也就是说，第一导向部1021采用圆柱形的孔。为了便于点触时探针伸入，将第二导向部1022设置为锥形孔，而且，第二导向部1022靠近第一导向部1021的一端的孔径与第二导向部1022的孔径相同，第二导向部1022靠近标定部101的一端的孔径与标定部101的端部的孔径相同。其中，第二导向部1022的单侧锥度范围为0.5°～1.5°，在本实施例中，单侧锥度为1°。
为了在探针刚进入第一导向部1021时对探针进行导向，在第一导向部1021背离第二导向部1022的一端对第一导向部1021进行倒角。也就是在圆柱形孔的口部对其进行倒角。
在本实施例中，螺栓头10在径向方向上的截面形状为正六边形，螺栓头10背离螺栓本体20的一端的端部设置有倒角。也就是说螺栓头10采用六方螺栓头10，以便于螺栓头10对套筒在周向方向上进行限位，有利于套筒对螺栓头10施加切向力进而便于拧紧和拆卸标记钉。而将螺栓头10的端部进行倒角，有利于套筒与螺栓头10连接时，对套筒进行导向。
螺栓本体20上与螺栓头10连接的一端设置有凹槽202，凹槽202对应的螺栓本体20的直径小于自攻螺纹201的螺纹顶径。在螺栓本体20和螺栓头10连接的部位设置凹槽202，一方面，在对螺栓本体20上的螺纹201进行加工时便于退刀；另一方面，在将螺栓本体20旋入至骨骼内时，有利于将螺栓本体20旋入至使得螺栓头10的底面与骨骼抵接，进而提高标记钉与骨骼连接的稳定性，进而提高标定精度。其中，该凹槽202与螺栓本体20以一定比例设置，在本实施例中，退刀槽与螺栓本体20的比值为1:5。而且该凹槽202对应的螺栓本体20的直径为螺纹端的螺纹顶径的0.5倍。螺栓本体20上设置有螺纹201的部分的长度范围为5-15mm，在本实施例中，螺纹段的长度为8mm或者12mm。
为了便于加工，进而降低生产成本，螺栓本体20背离螺栓头10的一端为旋入端203，旋入端的端部的形状为球面状。也就是在加工时，将螺栓本体20的底部倒圆角，其中，圆角半径设置在0.5mm-1mm之间，在本实施例中，螺纹本体的底部的圆角半径为0.6mm。将螺栓本体20的底部的圆角设置在如上范围内，不仅有利于加工，而且对于螺栓拧入的便利性不会产生影响。
本实施例提供的用于截骨手术的标记钉，使用方法如下：为了便于理解，以股骨和盆骨为例进行说明。在患者病灶窗口打开后，用套筒扳手分别将两个标记钉拧入股骨和盆骨中，拧紧后，探针从导向孔102进入标定部101并点触到标定部101的底部。通过点触，就可建立股骨、盆骨与机器人中控的联系，使骨骼空间姿态能实时被手术机器人导航系统捕捉。在术后缝合创口前，再次用探针点触标定部101的底部，重复验证骨骼位置姿态，确保手术精度，然后将标记钉拆除，并对创口进行缝合。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于截骨手术的标记钉，所述标记钉在截骨手术时作为临时参照标记点使用，其特征在于，所述标记钉包括相互连接的螺栓头和螺栓本体，所述螺栓本体旋入骨骼中，所述螺栓头相对所述骨骼固定，所述螺栓头上设置有标定部，通过探针点触所述标定部以确定所述参照标记点的位置，所述标定部为一沉孔，所述沉孔自所述螺栓头的端部向靠近所述螺栓本体的方向延伸，所述沉孔的底面为一球形面。
2.如权利要求1所述的用于截骨手术的标记钉，其特征在于，所述标定部位于所述螺栓头上背离所述螺栓本体的一端。
3.如权利要求1所述的用于截骨手术的标记钉，其特征在于，所述沉孔的球形面的半径的范围为0.05-0.2mm。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的用于截骨手术的标记钉，其特征在于，所述螺栓头上还设置有导向孔，所述导向孔沿着所述螺栓头的轴线方向延伸，所述导向孔位于所述螺栓头背离所述螺栓本体的一端，并与所述标定部相连通。
5.如权利要求4所述的用于截骨手术的标记钉，其特征在于，所述导向孔包括相互连通的第一导向部和第二导向部，所述第二导向部位于所述第一导向部和所述标定部之间，所述第一导向部、所述第二导向部、所述标定部所述螺栓头同轴。
6.如权利要求5所述的用于截骨手术的标记钉，其特征在于，所述第一导向部在垂直于其轴线方向上的横截面的形状为圆形，且沿着所述第一导向部的轴线方向，所述第一导向部的孔径相同。
7.如权利要求5所述的用于截骨手术的标记钉，其特征在于，所述第二导向部为一锥形孔，所述第二导向部靠近所述第一导向部的一端的孔径与所述第二导向部的孔径相同，所述第二导向部靠近所述标定部的一端的孔径与所述标定部的端部的孔径相同。
8.如权利要求5所述的用于截骨手术的标记钉，其特征在于，所述第一导向部背离所述第二导向部的一端被倒角。
9.如权利要求1所述的用于截骨手术的标记钉，其特征在于，所述螺栓头在径向方向上的截面形状为正六边形，所述螺栓头背离所述螺栓本体的一端的端部设置有倒角。
10.如权利要求1所述的用于截骨手术的标记钉，其特征在于，所述螺栓本体上设置有自攻螺纹；
较佳地，所述螺栓本体上与所述螺栓头连接的一端设置有凹槽，所述凹槽对应的所述螺栓本体的直径小于所述自攻螺纹的螺纹顶径；
和/或，所述螺栓本体背离所述螺栓头的一端为旋入端，所述旋入端的端部的形状为球面状。
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