CN113231751B - 一种骨科手术用激光设备及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种骨科手术用激光设备及使用方法，涉及医疗器械技术领域，解决了骨科手术用激光设备步骤繁琐，且散热效果差、热损伤难以抑制、清洁效果差的技术问题。该骨科手术用激光设备包括组合作用单元、激光单元、超声与测距单元、固定钉植入单元、负压抽气除尘单元和冷气单元，还包括三套伸缩机构；使用方法包括设备与待钻孔部位对齐、设备基本设置及固定、激光器参数设定、激光钻孔、超声与测距和负压清洁处理、固定钉植入。本发明利用负压吸引方式进行钻孔部位的抽气除尘，净化效果好，通过冷气单元，与激光一起进行边钻孔边降温，降温效果好，可使用大功率的激光器，适用范围更广。

Description

一种骨科手术用激光设备及使用方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种骨科手术用激光设备及使用方法。
背景技术
针对股骨颈骨折及粗隆骨折，需在骨折处钻取直径2.5~10 mm， 深度70~110 mm的圆形孔，用以植入固定钉进行固定，目前普遍的骨科手术中钻孔主要采用机械钻孔，针对骨折部位进行打孔以方便对骨折部位加以固定。然而，在钻孔过程中，需要精确控制方向和深度以避免伤及重要脏器组织，对医护人员的操作经验要求极高。为了解决这个问题，现有市场上出现了用于骨科的激光装置，利用激光器进行钻孔，激光器代替传统物理方法进行骨科手术可以解决现有骨科手术精度效率低下、手术钻孔深度难以控制、手术时间长、病人手术过程中疼痛度高等问题。
现有的骨科激光装置，在激光钻孔过程中通过吹气装置中的压缩空气，经气管、旋切头吹至加工孔内，将钻孔产生的烟雾、残渣和水汽吹出，同时带走多余热量，并在吹气结束后通过烟尘吸收装置，吸收被吹出的烟雾、残渣和水汽等。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
1、现有的激光装置是利用吹气与吸收的方式去除钻孔时产生的烟雾、残渣和水汽，这种方式在开放环境下进行，出气端与吸气端在皮肤外较远处，作用无法有效抵达孔内，抽气清洁效果有限。而且现有的激光装置，只是利用压缩空气吹气进行热量排出，存在降温效果不好，出现热损伤的问题；而且由于降温效果不好，使得进行骨科手术的激光器的波长范围有限，仅能使用能量低热量少的激光设备，具有很大的局限性；2、现有的激光装置采用的是飞秒激光器，价格昂贵，而且由于脉冲能量低，在实际使用中存在诸多不便，根本不适用于骨科钻孔手术；3、现有的激光装置是利用激光器直接对皮肤、组织进行切开并在骨骼上钻孔，没有考虑皮肤、脂肪以及肌肉组织的柔软性，会导致不必要的软组织损伤；所有的操作均为非接触式，敞开环境内进行，切口周围组织处于暴露状态，容易出现污染问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种骨科手术用激光设备及使用方法，以解决现有技术中存在的骨科手术用激光设备结构复杂，步骤繁琐，且散热效果差、清洁效果差的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种骨科手术用激光设备，包括：组合作用单元、激光单元、超声与测距单元、固定钉植入单元、负压抽气除尘单元和冷气单元，其中：
所述组合作用单元插设在切口处使切口内外形成独立空间，末端抵接于待钻孔骨骼上；
所述激光单元、所述超声与测距单元和所述固定钉植入单元通过切换机构与支撑结构活动连接，以使三者中的任意一个与所述组合作用单元共轴；
所述负压抽气除尘单元和所述冷气单元均与所述组合作用单元连接，以完成钻孔处的负压除尘和钻孔降温。
作为本发明的进一步改进，还包括三套伸缩机构，所述激光单元、所述超声与测距单元和所述固定钉植入单元分别通过一套所述伸缩机构与所述切换机构连接。
作为本发明的进一步改进，所述组合作用单元包括依次连接的转接管、中心管和接触头，还包括间隙套设在所述中心管外侧的套管，所述转接管与支撑结构连接，所述转接管上倾斜设置有进气口，所述冷气单元连接在所述进气口上以通过所述进气口将冷气输送到所述转接管内腔中；所述中心管和所述套管之间的间隙形成抽气气路，所述负压抽气除尘单元连接在所述抽气气路 上；所述套管和所述接触头采用硅胶材料制成，所述中心管和所述转接管采用金属材料制成。
作为本发明的进一步改进，所述支撑结构包括机械臂和固定在所述机械臂前端的外壳，所述切换机构固定在所述机械臂末端，所述组合作用单元固定在所述外壳前端，所述外壳上对应于所述组合作用单元位置开设有窗口，所述激光单元、所述超声与测距单元和所述固定钉植入单元均位于所述外壳内。
作为本发明的进一步改进，所述激光单元包括激光器本体、激光器电源、冷却水装置、光路装置、光斑焦距调节组件、阵镜组件，所述激光单元输出的聚焦光斑尺寸为0.2-5mm；所述激光器波长为2000nm-2940nm；所述激光器单脉冲能量为100mJ-4000mJ，激光输出脉宽为100—600μs,激光输出频率为1Hz-50Hz，所述激光器的对焦状态为-5mm-0mm。
作为本发明的进一步改进，所述冷气单元包括压缩气源、第一过滤装置、制冷装置、雾化装置和混合液腔。
作为本发明的进一步改进，所述负压抽气除尘单元包括隔膜泵和第二过滤装置。
本发明提供的一种应用所述骨科手术用激光设备进行骨科钻孔的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A、将所述骨科手术用激光设备中的组合作用单元和激光单元与待钻孔部位对齐；
步骤B、根据钻孔参数以及待钻孔部位参数，进行设置所述骨科手术用激光设备的基本设置，并将所述骨科手术用激光设备固定在待钻孔部位；
步骤C、进行所述激光单元中激光器的参数设置，包括两套参数，一套为松质层钻孔参数，一套为皮质层钻孔参数；
步骤D、激光钻孔执行，达到设定钻孔深度时停止；
步骤E、利用所述超声与测距单元进行精确测距，通过测距和激光钻孔执行的交替进行完成钻孔深度修正，并利用所述超声与测距单元中探针的超声振动清理附着的碎屑，然后利用所述负压抽气除尘单元进行创口清洁处理；
步骤F、钻孔完成后，利用所述固定钉植入单元进行固定钉的植入。
作为本发明的进一步改进，步骤A中，直接依据钻孔处医学影像输入相应坐标参数，控制支撑结构移动使激光单元与钻孔部位对齐。
作为本发明的进一步改进，步骤B中，基本设置包括替换不同长度的组合作用单元、制作订制硅胶接触头、更换激光器输出端的准直镜与聚焦镜组合部件、调节激光器输出的聚焦光斑尺寸。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
本发明提供的骨科手术用激光设备，利用负压吸引方式进行钻孔部位的抽气除尘，不仅净化效果好，而且还不会把杂质碎屑等吹散，通过组合作用单元使切口内外为独立空间，同时使得钻孔、测距、抽气等动作均在封闭环境内进行，更进一步提高净化效果，通过冷气单元，与激光一起进行边钻孔边降温，由于是吹入冷气，所以降温效果好，可使用大功率的激光器，适用范围更广；本发明中吹气在管内进行，抽气在管夹缝中进行，总体的抽气吹气是在管内循环的，不会暴露切口周围组织，由于套管采用硅胶材料制成，为低导热套管，不会冻伤切口周围组织；本发明提供的骨科手术用激光设备依靠医学影像确定钻孔位置角度后，只需控制机械臂调整组合作业单元的角度即可，定位方式采用机械臂定位；本发明中组合作用单元插入切口后与骨表面贴牢后，即自动完成了调焦（因为距离确定），无需调整焦距过程，也无需一系列测距设备，结构简单，操作方便；本发明中，使用可更换聚焦镜组件实现不同尺寸的聚焦光斑，可以直接加工出目标尺寸的孔，本发明中在钻孔过程为首先会切换参数针对不同密度骨层进行钻孔，然后加工完会使用探针精确测距；本发明中还集成了固定钉植入功能，大大丰富激光钻孔设备的功能。
本发明提供的骨科手术用激光设备，为激光器应用于骨科手术的一种实施方案，能够抑制激光作用于骨组织过程中的热损伤及清除激光作用过程中产生的碎屑物质，使用手术机器人夹持激光手术刀替代传统机械手术刀进行钻孔等操作可以有效提高骨科手术精度及效率、缓解医生疲劳、降低病人痛苦。
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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明骨科手术用激光设备使用时的工作方法图；
图2是本发明骨科手术用激光设备使用时的工作原理图；
图3是本发明骨科手术用激光设备中组合作用单元位于切口处时的结构示意图。
图中1、组合作用单元；11、转接管；12、中心管；13、接触头；14、套管；15、进气口；16、抽气气路；2、激光单元；3、超声与测距单元；4、固定钉植入单元；5、负压抽气除尘单元；6、冷气单元；7、切换机构；8、支撑结构；81、机械臂；82、外壳；9、伸缩机构；101、切口周围组织；102、骨组织。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明提供了一种骨科手术用激光设备，包括：组合作用单元1、激光单元2、超声与测距单元3、固定钉植入单元4、负压抽气除尘单元5和冷气单元6，其中：
组合作用单元1插设在切口处使切口内外形成独立空间也就是使切口内形成封闭式结构，组合作用单元1插入后并且末端抵接于待钻孔骨骼上；
如图3所示，激光单元2、超声与测距单元3和固定钉植入单元4通过切换机构7与支撑结构8活动连接，以使三者中的任意一个与组合作用单元1共轴；当不同的单元与组合作用单元1正对时以完成该单元的功能，例如，当激光单元2正对组合作用单元1时进行激光钻孔作业，当超声与测距单元3正对组合作用单元1时进行测距或超声振动振碎屑，当固定钉植入单元4正对组合作用单元1时进行固定钉植入工作。
在此需要说明的是，激光单元2、超声与测距单元3和固定钉植入单元4均采用现有技术中产品实现，具体结构在此不做过多赘述。
如图2所示，负压抽气除尘单元5和冷气单元6均与组合作用单元1连接，以完成钻孔处的负压除尘和钻孔降温。此处需要说明的是，冷气单元6的冷气与激光单元2的激光一起经组合作用单元1进入到切口内并抵达待钻孔骨骼处，在激光钻孔时，进行降温。
本发明提供的骨科手术用激光设备，利用负压吸引方式进行钻孔部位的抽气除尘，不仅净化效果好，而且还不会把杂质碎屑等吹散，通过组合作用单元使切口内外为独立空间，使得钻孔、测距、抽气等动作均在封闭环境内进行，更进一步提高清洁效果，通过冷气单元，与激光一起进行边钻孔边降温，由于是吹入冷气，所以降温效果好，可使用大功率的激光器，适用范围更广；本发明中吹气在管内进行，抽气在管夹缝中进行，总体的抽气吹气时在管内循环的，不会暴露切口周围组织，由于套管采用硅胶材料制成，为低导热套管，不会冻伤切口周围组织。
实施例2：
如图1所示，本发明提供了一种骨科手术用激光设备，包括：组合作用单元1、激光单元2、超声与测距单元3、固定钉植入单元4、负压抽气除尘单元5和冷气单元6，其中：
组合作用单元1插设在切口处使切口内外形成独立空间也就是使切口内形成封闭式结构，组合作用单元1插入后并且末端抵接于待钻孔骨骼上；
如图3所示，激光单元2、超声与测距单元3和固定钉植入单元4通过切换机构7与支撑结构8活动连接，以使三者中的任意一个与组合作用单元1共轴；当不同的单元与组合作用单元1正对时以完成该单元的功能，例如，当激光单元2正对组合作用单元1时进行激光钻孔作业，当超声与测距单元3正对组合作用单元1时进行测距或超声震动振碎屑，当固定钉植入单元4正对组合作用单元1时进行固定钉植入工作。
在此需要说明的是，激光单元2、超声与测距单元3和固定钉植入单元4均采用现有技术中产品实现，具体结构在此不做过多赘述。
如图2所示，负压抽气除尘单元5和冷气单元6均与组合作用单元1连接，以完成钻孔处的负压除尘和钻孔降温。此处需要说明的是，冷气单元6的冷气与激光单元2的激光一起经组合作用单元1进入到切口内并抵达待钻孔骨骼处，在激光钻孔时，对周围的骨组织进行冷却和保护。
本发明提供的骨科手术用激光设备，利用负压吸引方式进行钻孔部位的抽气除尘，不仅净化效果好，而且还不会把杂质碎屑等吹散，通过组合作用单元使切口内外为独立空间，使得钻孔、测距、抽气等动作均在封闭环境内进行，更进一步提高净化效果，通过冷气单元，与激光一起进行边钻孔边降温，由于是吹入冷气，所以降温效果好，可使用大功率的激光器，适用范围更广；本发明中吹气在管内进行，抽气在管夹缝中进行，总体的抽气吹气时在管内循环的，不会暴露切口周围组织，由于套管采用硅胶材料制成，为低导热套管，不会冻伤切口周围组织。
进一步的，在本实施例中，还包括三套伸缩机构9，激光单元2、超声与测距单元3和固定钉植入单元4分别通过一套伸缩机构9与切换机构7连接。
通过伸缩机构9能够带动三个单元相对于组合作用单元1靠近或远离，或者是伸入到组合作用单元1内。而且三套伸缩机构9单独控制；具体的，伸缩机构9可以采用直线液压缸、丝杠螺母等现有技术中的伸缩结构实现。
具体的，组合作用单元1包括依次连接的转接管11、中心管12和接触头13，还包括间隙套设在中心管12外侧的套管14，转接管11与支撑结构8连接，转接管11上倾斜设置有进气口15，冷气单元6的输出端通过管路连接在进气口15上以通过进气口15将冷气输送到转接管11内腔中；中心管12和套管13之间的间隙形成抽气气路16，负压抽气除尘单元5连接在抽气气路16上；套管14和接触头13采用硅胶材料制成，中心管12和转接管11采用金属材料制成。
在此需要说明的是，套管13外径与切口规格相适配，以能够将切口内外进行密封。
具体的，支撑结构8包括机械臂81和固定在机械臂81前端的外壳82，切换机构7固定在机械臂81末端，组合作用单元1固定在外壳82前端，外壳82上对应于组合作用单元1位置开设有窗口供激光穿过，激光单元2、超声与测距单元3和固定钉植入单元4均位于外壳82内。
在此需要说明的是，机械臂81采用现有技术中产品实现，如机器人，机械手等；机械臂81能够带动外壳82进行升降左右移动以及翻转运动。
作为本发明的进一步可选实施方式，激光单元2包括激光器本体21、激光器电源、冷却水装置、光路装置（导光臂或光纤）、光斑焦距调节组件、阵镜组件，其中光斑焦距调节组件和阵镜组件固定在外壳82内，其他部件均固定在旁侧的一个主机内；激光单元输出的聚焦光斑尺寸为0.2-5mm；激光器波长为2000nm-2940nm；激光器单脉冲能量为100mJ-4000mJ，激光输出脉宽为100—600μs,激光输出频率为1Hz-50Hz，激光器的对焦状态为-5mm-0mm。光斑焦距调节组件可以更换，以实现不同尺寸的聚焦光斑及聚焦工作距离。
作为本发明的进一步可选实施方式，冷气单元6包括压缩气源、第一过滤装置、制冷装置、雾化装置和混合液腔。
在此需要说明的是，冷气单元6也为现有技术产品，通过压缩机提供压缩气源，通过第一过滤装置对压缩后的气体进行净化除水除尘，制冷装置用于对压缩气进行降温制冷，混合液腔内储有液体，该液体为医用液体，具体可根据钻孔需要选择实用，储存在混合液腔内的医用液体经雾化装置也就是雾化喷嘴以雾化形式喷出，并与经过降温后的冷却气混合，形成低温气液混合物被送入到待钻孔骨骼处。
具体的，负压抽气除尘单元5包括隔膜泵和第二过滤装置。隔膜泵用于提供负压真空度，第二过滤装置用于过滤被吸出的杂物并将杂物排放或储存在其他区域内。气化的骨组织及其他激光钻孔中产生的废弃物经套管和中心管之间的抽气气路16抽走并被收集于第二过滤装置的过滤腔中。
本发明中吹气在管内进行，抽气在管夹缝中进行，总体的抽气吹气是在管内循环的，不会暴露切口周围组织，由于套管采用硅胶材料制成，为低导热套管，不会冻伤切口周围组织；本发明提供的骨科手术用激光设备依靠医学影像确定钻孔位置角度后，只需控制机械臂调整组合作业单元的角度即可，定位方式采用机械臂定位；本发明中组合作用单元插入切口并与骨表面贴牢后，即自动完成了调焦（因为距离确定），无需调整焦距过程，也无需一系列测距设备，结构简单，操作方便；本发明中，使用可更换聚焦镜组件实现不同尺寸的聚焦光斑，直接加工出目标尺寸的孔，本发明中在钻孔过程为首先会切换参数针对不同密度骨层进行钻孔，然后加工完会使用探针精确测距；本发明中还集成了固定钉植入功能，大大丰富激光钻孔设备的功能。
在此需要说明的是，转换机构7可以采用类似于显微镜镜头切换的转换结构。
如图1所示，本发明提供的一种应用骨科手术用激光设备进行骨科钻孔的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A、将骨科手术用激光设备中的组合作用单元和激光单元与待钻孔部位对齐；
步骤B、根据钻孔参数以及待钻孔部位参数，进行设置骨科手术用激光设备的基本设置，并将骨科手术用激光设备固定在待钻孔部位；
步骤C、进行激光单元中激光器的参数设置，包括两套参数，一套为松质层钻孔参数，一套为皮质层钻孔参数；
步骤D、激光钻孔执行，达到设定钻孔深度时停止；激光钻孔执行过程中可以通过预设的激光器参数预测钻孔时对应的实时速度和深度；也可以通过实时测量获得钻孔深度；当钻孔达到或超过皮质层深度激光器的参数会自动切换执行第二套参数运行。
步骤E、利用超声与测距单元进行精确测距，通过测距和激光钻孔执行的交替进行完成钻孔深度修正，并利用超声与测距单元中探针的超声振动清理附着的碎屑，同时利用负压抽气除尘单元进行创口清洁处理；钻孔完成后，切换机构7会进行切换将超声与测距单元3对准组合作用单元1，并利用超声与测距模块进行钻孔深度的精确测量，然后利用超声作用对孔内部实施清洁。根据精确测量的深度选择是否切换回激光钻孔模块进行深度修正。
步骤F、钻孔完成后，利用固定钉植入单元进行固定钉的植入。一旦钻孔完成，切换机构7控制固定钉植入单元4对准组合作用单元1，然后将预先放置好的固定钉压入并固定。
需要说明的是，固定钉的直径范围是1-10mm。
进一步的，步骤A中，直接依据钻孔处医学影像输入相应坐标参数，控制支撑结构也就是机械臂或机器人移动使激光单元与钻孔部位对齐，调整好激光单元2前端角度。
进一步的步骤B中，基本设置包括替换不同长度的组合作用单元、订制硅胶接触头、更换激光器输出端的准直镜与聚焦镜组合部件、调节激光器输出的聚焦光斑尺寸。不同长度的组合作用单元根据待钻孔骨骼上方的皮肤、脂肪、肌肉组织厚度选择；其中组合作用单元1长度为5-20cm；接触头根据待钻孔骨骼表面形貌进行订制；通过限制机械臂自由度维持外壳82和激光单元2前端角度，将组合作用单元1插入切口，然后控制接触头紧贴在手术部位的骨骼组织表面；根据开孔尺寸，更换激光器输出端的准直镜与聚焦镜组合部件；该准直镜与聚焦镜组合部件均为激光单元1中现有技术产品，为激光单元1的标准配件。
进一步的，激光器的参数设置，参数包括单脉冲能量、脉冲宽度、频率、对焦状态及加工时间。
其中，激光器在骨组织上作用的面积可以通过改变对焦状态来调节；
本发明提供的骨科手术用激光设备，为激光器应用于骨科手术的一种实施方案，能够抑制激光作用于骨组织过程中的热损伤及清除激光作用过程中产生的碎屑物质，使用手术机器人夹持激光手术刀替代传统机械手术刀进行钻孔等操作可以有效提高骨科手术精度及效率、缓解医生疲劳、降低病人痛苦。
实施例3：
如图1所示，本发明的一种骨科手术用激光设备的使用方法，针对股骨颈骨折及粗隆骨折，需在骨折处钻取直径2.5~10 mm， 深度70~110 mm的圆形孔，用以植入固定钉进行固定。具体实施方法首先根据患处医学影像确定手术部位及角度，操作机械臂使组合作用单元1与手术部位完成对齐操作（轴平行）；根据骨表面形貌定制硅胶接触头，装于组合作用单元1前端，在患处做与手术床平行的切口，操作机械臂使组合作用单元1部分插入切口，接触头与骨组织表面贴牢；进行激光参数设置，根据钻孔尺寸更换聚焦系统部件，调整激光聚焦状态，针对皮质层与疏质层分别设定激光参数1和2，例如激光脉宽200 µs,波长2940 nm脉冲能量500 mJ, 频率10 Hz，根据皮质层与疏质层厚度设定参数切换深度；开启冷气单元6及气压控制装置（负压抽气除尘单元5），开启激光器执行钻孔作业，钻孔过程中实时测距，当深度达到松质层，切换激光器参数2，当钻孔达到设计深度时停止激光器，切换至测距/超声模式，对孔深精确测量，如与设计深度不同则切换回激光模式继续完成加工，随后开启超声清洁孔内部；最后切换至固定钉植入模式植入固定钉，然后抽出组合作用单元1完成钻孔。
这里首先需要说明的是，“向内”是朝向容置空间中央的方向，“向外”是远离容置空间中央的方向。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种骨科手术用激光设备，其特征在于，包括：组合作用单元、激光单元、超声与测距单元、固定钉植入单元、负压抽气除尘单元和冷气单元，其中：
所述组合作用单元插设在切口处使切口内外形成独立空间，末端抵接于待钻孔骨骼上；
所述激光单元、所述超声与测距单元和所述固定钉植入单元通过切换机构与支撑结构活动连接，以使三者中的任意一个与所述组合作用单元共轴；
所述负压抽气除尘单元和所述冷气单元均与所述组合作用单元连接，以完成钻孔处的负压除尘和钻孔降温。
2.根据权利要求1所述的骨科手术用激光设备，其特征在于，还包括三套伸缩机构，所述激光单元、所述超声与测距单元和所述固定钉植入单元分别通过一套所述伸缩机构与所述切换机构连接。
3.根据权利要求1所述的骨科手术用激光设备，其特征在于，所述组合作用单元包括依次连接的转接管、中心管和接触头，还包括间隙套设在所述中心管外侧的套管，所述转接管与支撑结构连接，所述转接管上倾斜设置有进气口，所述冷气单元连接在所述进气口上以通过所述进气口将冷气输送到所述转接管内腔中；所述中心管和所述套管之间的间隙形成抽气气路，所述负压抽气除尘单元连接在所述抽气气路上；所述套管和所述接触头采用硅胶材料制成，所述中心管和所述转接管采用金属材料制成。
4.根据权利要求1所述的骨科手术用激光设备，其特征在于，所述支撑结构包括机械臂和固定在所述机械臂前端的外壳，所述切换机构固定在所述机械臂末端，所述组合作用单元固定在所述外壳前端，所述外壳上对应于所述组合作用单元位置开设有窗口，所述激光单元、所述超声与测距单元和所述固定钉植入单元均位于所述外壳内。
5.根据权利要求1所述的骨科手术用激光设备，其特征在于，所述激光单元包括激光器本体、激光器电源、冷却水装置、光路装置、光斑焦距调节组件、阵镜组件，所述激光单元输出的聚焦光斑尺寸为0.2-5mm；所述激光器波长为2000nm-2940nm；所述激光器单脉冲能量为100mJ-4000mJ，激光输出脉宽为100—600μs,激光输出频率为1Hz-50Hz，所述激光器的对焦状态为-5mm-0mm。
6.根据权利要求1所述的骨科手术用激光设备，其特征在于，所述冷气单元包括压缩气源、第一过滤装置、制冷装置、雾化装置和混合液腔。
7.根据权利要求1所述的骨科手术用激光设备，其特征在于，所述负压抽气除尘单元包括隔膜泵和第二过滤装置。
8.一种应用如权利要求1- 7中任一所述的骨科手术用激光设备进行骨科钻孔的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A、将所述骨科手术用激光设备中的组合作用单元和激光单元与待钻孔部位对齐；
步骤B、根据钻孔参数以及待钻孔部位参数，进行所述骨科手术用激光设备的基本设置，并将所述骨科手术用激光设备固定在待钻孔部位；
步骤C、进行所述激光单元中激光器的参数设置，包括两套参数，一套为松质层钻孔参数，一套为皮质层钻孔参数；
步骤D、激光钻孔执行，达到设定钻孔深度时停止；
步骤E、利用所述超声与测距单元进行精确测距，通过测距和激光钻孔执行的交替进行完成钻孔深度修正，并利用所述超声与测距单元中探针的超声振动清理附着的碎屑，然后利用所述负压抽气除尘单元进行创口清洁处理；
步骤F、钻孔完成后，利用所述固定钉植入单元进行固定钉的植入。
9.根据权利要求8所述 的使用方法，其特征在于，步骤A中，直接依据钻孔处医学影像输入相应坐标参数，控制支撑结构移动使激光单元与钻孔部位对齐。
10.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，步骤B中，基本设置包括替换不同长度的组合作用单元、制作订制硅胶接触头、更换激光器输出端的准直镜与聚焦镜组合部件、调节激光器输出的聚焦光斑尺寸。
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