CN114404017A - 一种方便定位椎弓根螺钉的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方便定位椎弓根螺钉的装置，其包括机械臂、限深结构、定位针和固定夹紧结构；所述限深结构第一端固定在机械臂第一端，限深结构第二端与机械臂第二端活动连接；所述固定夹紧结构与机械臂固定连接；所述定位针与固定夹紧结构可拆卸连接；所述定位针把手上设置弧形凹槽；所述限深结构包括一体连接的两段伸缩杆和移动环；此设置将原来的把持式定位针安装到固定夹紧结构并整合到机械臂上，根据机械臂的规划导航测量椎体从入钉点到椎体前沿的长度是多少，设置比此数值小的限深结构，就可以保证患者的安全。

Description

一种方便定位椎弓根螺钉的装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及为一种方便定位椎弓根螺钉的装置。

背景技术

脊柱内固定系统可以为脊柱矫形等操作提供把持力并帮助重建脊柱稳定性，在脊柱外科手术中至关重要。椎弓根螺钉装置可以提供强大的三维把持力，是目前最常用的脊柱内固定系统，在脊柱外科减压固定手术、畸形矫正手术中得到广泛的应用。椎弓根螺钉需要穿过椎弓根向前到达椎体前方，毗邻重要结构：椎弓根周围存在脊髓、神经根等重要结构，而脊柱前外侧存在大血管等重要结构，椎弓根螺钉位置不佳可导致神经损伤、血管损伤等灾难性后果，严重时甚至可危及患者生命。因此在椎弓根螺钉置入过程中，使用小于椎弓根螺钉直径的开路器制备好钉道之后，置入目标结构，并使用X线进行透视定位，根据透视结果确定是否需要调整钉道。

现有的定位装置及系统太过依赖于设定的导航功能，没有物理限深功能，如果医护人员出现定位失误，或者机器本身发生故障，容易造成医疗事故。

本发明针对上述问题，提供一种具有物理限深功能的椎弓根螺钉定位装置。

发明内容

为了克服背景技术中提出的问题，本发明提供一种方便定位椎弓根螺钉的装置。

一种方便定位椎弓根螺钉的装置，其包括机械臂、限深结构、目标结构和固定夹紧结构；所述限深结构第一端固定在机械臂第一端，限深结构第二端与机械臂第二端活动连接；所述固定夹紧结构与机械臂固定连接；所述目标结构与固定夹紧结构可拆卸连接。此设置将原来的把持式目标结构安装到固定夹紧结构并整合到机械臂上，根据机械臂的规划导航测量椎体从入钉点到椎体前沿的长度是多少，设置比此数值小的限深结构，就可以保证患者的安全。

进一步，所述限深结构包括一体连接的两段伸缩杆和移动环；所述伸缩杆和移动环固定连接。

进一步，所述两段伸缩杆分别包括内杆和外套管，外套管位于内杆的外侧且能相对内杆发生滑动；两段伸缩杆的两个内杆固定连接，两个内杆侧面之间设置加固杆，两个内杆之间角度在120度到150之间，此设置可以保证伸缩杆的限位强度。

进一步，在所述两个外套管侧面分别设置至少一个螺纹孔，所述螺纹孔内安装适配的螺栓；此设置保证在两段伸缩杆均调节到合适的长度时，拧紧螺栓将伸缩杆锁死固定。

进一步，所述移动环包括两个半圆环，两个半圆环直径相同，可以组合成一个整圆，两半圆环第一端通过铰链连接，两半圆环第二端可以自由的打开和闭合。

进一步，所述两半圆环第二端分别设置两个固定件，在所述两个固定件上的相同位置分别设置至少一个通孔；此种设置保证在两个半圆环闭合后可以安装螺栓螺母将其固定。

进一步，所述目标结构把手上设置弧形凹槽。

进一步，所述固定夹紧结构包括夹持部分和夹具外壳；夹具外壳与夹持部分中央设置保证进目标结构的通道；夹持部分与夹具外壳组合连接，夹持部分包括多个能够抱紧目标结构的夹爪，及实现夹爪夹紧与松开的操作结构；通过控制操作结构带动夹爪抓紧目标结构。

进一步，所述夹具外壳为圆柱形，内部为圆柱形空腔，圆柱形空腔容纳操作结构和夹爪；此种设置保证对操作结构和夹爪的保护效果。

进一步，所述操作结构包括夹具外壳内的齿轮盘、第二锥齿轮、调节结构；所述齿轮盘第一侧为第一锥齿轮，齿轮盘第二侧为平面螺纹，平面螺纹侧与三个夹爪配合，三个夹爪之上有和平面螺纹相配合的螺牙，调节结构包括在夹具外壳上设置的转动把手，第二锥齿轮安装在夹具外壳侧面，与齿轮盘配合，在夹具外壳的侧面设置安装第二锥齿轮的圆柱孔；转动把手设置在第二锥齿轮后端。

进一步，所述齿轮盘第二侧设置三个导槽，三个导槽和三个夹爪相配合；优选地，所述三个导槽呈120度均布，保证夹爪对目标结构的夹持效果。

进一步，在所述第二锥齿轮内部设置连接杆，连接杆后端设置内六角。

进一步，所述齿轮盘为圆形，中间设置圆孔，齿轮盘最外侧设有第二锥齿轮，第二锥齿轮安装在夹具外壳侧面，与齿轮盘配合。

进一步，所述夹爪侧面安装在夹具外壳的导槽中，三个夹爪可沿着导槽同时前后移动。

进一步，所述导槽内设有矩形突起，夹爪上设有与导槽内矩形突起适配的凹槽，可以使夹爪运动更加稳定。

进一步，所述夹爪与目标结构接触处加一层软质材料，如:橡胶、乳胶等，此设置可以有效防止在手术中出现打滑的现象。

进一步，所述转动把手第一端设置为六边形杆，六边形杆大小与连接杆的内六角大小相同，第二端为圆形把手，方便控制夹爪移动，转动把手设置为可拆卸，防止意外碰到转动把手造成夹爪移动。

进一步，所述夹爪第一侧设置一弧形突起结构，所述弧形突起结构与目标结构上的凹槽适配，此设置保证目标结构进入固定夹紧结构后，调节转动把手可以将目标结构固定在固定夹紧结构内部。

进一步，所述机械臂包括底座、第一关节、第二关节、第三关节和第四关节；各个关节顺序活动连接。

进一步，所述底座底部通过螺栓固定在地面上，底座上部中心设置圆柱形空腔。

进一步，所述第一关节中心为圆盘，所述圆盘底部设置圆柱形突起，所述圆柱形突起直径与底座上部中心的圆柱形空腔直径相同，此种设置保证第一关节和底座适配，第一关节可以绕着底座转动。

进一步，所述圆盘上部中心设置连接件，连接件上部设置固定圆环，所述固定圆环中心轴线与圆盘中心轴垂直。

进一步，所述第二关节设置为两个平行的固定板，所述固定板两端为圆弧状，第一端圆弧直径大于第二端圆弧直径；在所述固定板之间设置两根轴，所述两根轴设置在两端圆弧的中心，第一轴的直径等于固定圆环的内径大于第二轴的直径，所述第一轴和第二轴之间设置加固板，此种设置保证了第二关节的强度和稳定性。

进一步，所述两个平行的固定板之间的距离等于固定圆环的长度，所述第一轴安装在固定圆环内部，此种设置保证第一关节和第二关节适配，第二关节可以绕着第一关节转动。

进一步，所述第三关节设置为一矩形块，所述矩形块底部靠近第一端处设置连接突，所述连接突为矩形，矩形底部为半圆形状，矩形块上设置贯穿孔，所述管穿孔的直径等于第二轴的直径；此种设置保证第二关节和第三关节适配，第三关节可以绕着第二关节转动。

进一步，所述矩形块第二端设置U型连接块，所述U型连接块第一端通过连接柱与矩形块第二端连接；所述U型连接块第二端中间部分为中空，中空部分设置第三轴。

进一步，所述第四关节设置为连接架，所述连接架上设置通孔，所述通孔直径等于第三周的直径。

进一步，所述连接架第一端设置限位杆，所述限位杆长度大于目标结构需要进入人体的长度，在限位杆上设置刻度。

进一步，所述限位杆任意侧面设置槽孔，限位杆上设置两个限位环，靠近连接架的为第一限位环，另一个为第二限位环，所述限位环内径等于限位杆的直径，两个限位环上均设置一个螺纹孔，所述螺纹孔直径等于槽孔的直径，所述螺纹孔内安装适配的螺栓，螺栓拧紧时，限位环固定；螺栓未拧紧时，限位环在限位杆上移动。

进一步，所述限位杆直径与移动环内径相同，移动环能在限位杆上移动。

进一步，所述限位环设置在移动环的两侧，第二限位环为固定状态，将移动环第二端移动到与第二限位环重合，移动环的第一端处设置为刻度零。

进一步，限位杆另一侧连接固定夹紧结构。

进一步，所述目标结构设置为定位针，但不仅限于定位针，其还可以是临床中使用的其他方便被夹持的结构。

本发明的有益效果：本发明结构合理，通过设置固定夹紧结构，使得目标结构可以牢固的整合到机械臂上，不再需要用手去操作，将双手解放出来；通过设置限深结构和限位环，可以实现根据机器人的规划导航测量椎体从入钉点到椎体前沿的长度，设置比此数值小的限深结构，机械臂在达到限定的深度后就会卡死不再运动，从而保证患者的安全，提高手术的成功率。

附图说明

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明固定夹紧结构的结构示意图；

图3为本发明固定夹紧结构的剖视图；

图4为本发明夹具外壳的结构示意图；

图5为本发明夹爪的结构示意图；

图6为本发明齿轮盘的结构示意图；

图7为本发明第二锥齿轮的结构示意图；

图8为本发明调节结构的结构示意图；

图9为本发明限深结构的示意图；

图10为本发明底座的结构示意图；

图11为本发明第一关节的结构示意图；

图12为本发明第二关节的结构示意图；

图13为本发明第三关节的结构示意图；

图14为本发明第四关节的结构示意图；

图中，1、移动环；2、目标结构；3、内杆；4、外套管；5、固定件；6、夹爪；7、夹具外壳；8、齿轮盘；9、第一锥齿轮；10、第二锥齿轮；11、转动把手；12、导槽；13、矩形突起；14、弧形突起结构；15、底座；16、圆盘；17、圆柱形突起；18、连接件；19、固定圆环；20、固定板；21、第一轴；22、第二轴；23、加固板；24、矩形块；25、连接突；26、U型连接块；27、第三轴；28、连接架；29、限位杆；30、槽孔；31、第一限位环；32、第二限位环；33、连接杆；34、螺牙；35、连接柱。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例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，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参照图1-14，本实施例中的一种方便定位椎弓根螺钉的装置，其包括机械臂、限深结构、目标结构2和固定夹紧结构；限深结构第一端固定在机械臂第一端，限深结构第二端与机械臂第二端活动连接；固定夹紧结构与机械臂固定连接；目标结构2与固定夹紧结构可拆卸连接。此设置将原来的把持式目标结构2安装到固定夹紧结构并整合到机械臂上，根据机械臂的规划导航测量椎体从入钉点到椎体前沿的长度是多少，设置比此数值小的限深结构，就可以保证患者的安全。

实施例2

请参照图1，9，在实施例1的基础上，本实施例增加以下技术特征：（对限深结构进行以下具体设置）：限深结构包括一体连接的两段伸缩杆和移动环1；伸缩杆和移动环1固定连接。

两段伸缩杆分别包括内杆3和外套管4，外套管4位于内杆3的外侧且能相对内杆3发生滑动；两段伸缩杆的两个内杆3固定连接，两个内杆3侧面之间设置加固杆，两个内杆3之间角度在120度到150之间，此设置可以保证伸缩杆的限位强度。

在两个外套管4侧面分别设置至少一个螺纹孔，螺纹孔内安装适配的螺栓；此设置保证在两段伸缩杆均调节到合适的长度时，拧紧螺栓将伸缩杆锁死固定。

移动环1包括两个半圆环，两个半圆环直径相同，可以组合成一个整圆，两半圆环第一端通过铰链连接，两半圆环第二端可以自由的打开和闭合。

两半圆环第二端分别设置两个固定件5，在两个固定件5上的相同位置分别设置至少一个通孔；此种设置保证在两个半圆环闭合后可以安装螺栓螺母将其固定。

目标结构2把手上设置弧形凹槽。

实施例3

请参照图1-8，在实施例1-2的基础上，本实施例增加以下技术特征（对固定夹紧结构进行以下具体设置）：固定夹紧结构包括夹持部分和夹具外壳7；夹具外壳7与夹持部分中央设置保证进目标结构2的通道；夹持部分与夹具外壳7组合连接，夹持部分包括多个能够抱紧目标结构2的夹爪6，及实现夹爪6夹紧与松开的操作结构；通过控制操作结构带动夹爪6抓紧目标结构2。

夹具外壳7为圆柱形，内部为圆柱形空腔，圆柱形空腔容纳操作结构和夹爪6；此种设置保证对操作结构和夹爪6的保护效果。

操作结构包括夹具外壳7内的齿轮盘8、第二锥齿轮10、调节结构；齿轮盘8第一侧为第一锥齿轮9，齿轮盘8第二侧为平面螺纹，平面螺纹侧与三个夹爪6配合，三个夹爪6之上有和平面螺纹相配合的螺牙34，调节结构包括在夹具外壳7上设置的转动把手11，第二锥齿轮10安装在夹具外壳7侧面，与齿轮盘8配合，在夹具外壳7的侧面设置安装第二锥齿轮10的圆柱孔；转动把手11设置在第二锥齿轮10后端。

齿轮盘8第二侧设置三个导槽12，三个导槽12和三个夹爪6相配合；优选地，三个导槽12呈120度均布，保证夹爪6对目标结构2的夹持效果。

在第二锥齿轮10内部设置连接杆33，连接杆33后端设置内六角。

齿轮盘8为圆形，中间设置圆孔，齿轮盘8最外侧设有第二锥齿轮10，第二锥齿轮10安装在夹具外壳7侧面，与齿轮盘8配合。

夹爪6侧面安装在夹具外壳7的导槽12中，三个夹爪6可沿着导槽12同时前后移动。

导槽12内设有矩形突起13，夹爪6上设有与导槽12内矩形突起13适配的凹槽，可以使夹爪6运动更加稳定。

夹爪6与目标结构2接触处加一层软质材料，如:橡胶、乳胶等，此设置可以有效防止在手术中出现打滑的现象。

转动把手11第一端设置为六边形杆，六边形杆大小与连接杆33的内六角大小相同，第二端为圆形把手，方便控制夹爪6移动，转动把手11设置为可拆卸，防止意外碰到转动把手11造成夹爪6移动。

夹爪6第一侧设置一弧形突起结构14，弧形突起结构14与目标结构2上的凹槽适配，此设置保证目标结构2进入固定夹紧结构后，调节转动把手11可以将目标结构2固定在固定夹紧结构内部。

实施例4

请参照图1，10-14，在实施例1-3的基础上，本实施例增加以下技术特征（对机械臂的结构进行以下具体设置）：机械臂包括底座15、第一关节、第二关节、第三关节和第四关节；各个关节顺序活动连接。

底座15底部通过螺栓固定在地面上，底座15上部中心设置圆柱形空腔。

第一关节中心为圆盘16，圆盘16底部设置圆柱形突起17，圆柱形突起17直径与底座15上部中心的圆柱形空腔直径相同，此种设置保证第一关节和底座15适配，第一关节可以绕着底座15转动。

圆盘16上部中心设置连接件18，连接件18上部设置固定圆环19，固定圆环19中心轴线与圆盘16中心轴垂直。

第二关节设置为两个平行的固定板20，固定板20两端为圆弧状，第一端圆弧直径大于第二端圆弧直径；在固定板20之间设置两根轴，两根轴设置在两端圆弧的中心，第一轴21的直径等于固定圆环19的内径大于第二轴22的直径，第一轴21和第二轴22之间设置加固板23，此种设置保证了第二关节的强度和稳定性。

两个平行的固定板20之间的距离等于固定圆环19的长度，第一轴21安装在固定圆环19内部，此种设置保证第一关节和第二关节适配，第二关节可以绕着第一关节转动。

第三关节设置为一矩形块24，矩形块24底部靠近第一端处设置连接突25，连接突25为矩形，矩形底部为半圆形状，矩形块24上设置贯穿孔，管穿孔的直径等于第二轴22的直径；此种设置保证第二关节和第三关节适配，第三关节可以绕着第二关节转动。

矩形块24第二端设置U型连接块26，U型连接块26第一端通过连接柱35与矩形块24第二端连接；U型连接块26第二端中间部分为中空，中空部分设置第三轴27。

第四关节设置为连接架28，连接架28上设置通孔，通孔直径等于第三周的直径。

连接架28第一端设置限位杆29，限位杆29长度大于目标结构2需要进入人体的长度，在限位杆29上设置刻度。

限位杆29任意侧面设置槽孔30，限位杆29上设置两个限位环，靠近连接架28的为第一限位环31，另一个为第二限位环32，限位环内径等于限位杆29的直径，两个限位环上均设置一个螺纹孔，螺纹孔直径等于槽孔30的直径，螺纹孔内安装适配的螺栓，螺栓拧紧时，限位环固定；螺栓未拧紧时，限位环在限位杆29上移动。

限位杆29直径与移动环1内径相同，移动环1能在限位杆29上移动。

限位环设置在移动环1的两侧，第二限位环32为固定状态，将移动环1第二端移动到与第二限位环32重合，移动环1的第一端处设置为刻度零。

限位杆29另一侧连接固定夹紧结构。

目标结构2设置为定位针，但不仅限于定位针，其还可以是临床中使用的其他方便被夹持的结构。

使用时，目标结构卡在固定夹紧结构上，调节转动把手，将目标结构卡紧，调节两段伸缩杆至合适位置，将移动环固定在限位杆上的两个限位环之间，锁死两伸缩杆，调整机械臂运动，使移动环第二端移动到与第二限位环重合，移动环的第一端与刻度零对齐，让机械臂按程序运动，运动到指定定位点停止，当机械臂出现故障时，移动环和限位环就会将机械臂卡死，实现物理限深。

上述实施例的说明只是用于理解本发明。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进，这些改进也将落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种方便定位椎弓根螺钉的装置，其包括机械臂、限深结构、定位针和固定夹紧结构，其特征在于，所述限深结构第一端固定在机械臂第一端，限深结构第二端与机械臂第二端活动连接；所述固定夹紧结构与机械臂固定连接；所述定位针与固定夹紧结构可拆卸连接；所述定位针把手上设置弧形凹槽；所述限深结构包括一体连接的两段伸缩杆和移动环。

2.根据权利要求1所述的方便定位椎弓根螺钉的装置，其特征在于，所述伸缩杆和移动环固定连接。

3.根据权利要求2所述的方便定位椎弓根螺钉的装置，其特征在于，所述两段伸缩杆分别包括内杆和外套管，外套管位于内杆的外侧且能相对内杆发生滑动；两段伸缩杆的两个内杆固定连接，两个内杆侧面之间设置加固杆，两个内杆之间角度在120度到150之间；在所述两个外套管侧面分别设置至少一个螺纹孔，所述螺纹孔内安装适配的螺栓。

4.根据权利要求2所述的方便定位椎弓根螺钉的装置，其特征在于，所述移动环包括两个半圆环，两个半圆环直径相同，可以组合成一个整圆，两半圆环第一端通过铰链连接；所述两半圆环第二端分别设置两个固定件，在所述两个固定件上的相同位置分别设置至少一个通孔。

5.根据权利要求1所述的方便定位椎弓根螺钉的装置，其特征在于，所述固定夹紧结构包括夹持部分和夹具外壳；夹具外壳与夹持部分中央设置保证进定位针的通道；夹持部分与夹具外壳组合连接，夹持部分包括多个能够抱紧定位针的夹爪，及实现夹爪夹紧与松开的操作结构；所述夹具外壳为圆柱形，内部为圆柱形空腔，圆柱形空腔容纳操作结构和夹爪。

6.根据权利要求5所述的方便定位椎弓根螺钉的装置，其特征在于，所述操作结构包括夹具外壳内的齿轮盘、第二锥齿轮、调节结构；所述齿轮盘第一侧为第一锥齿轮，齿轮盘第二侧为平面螺纹，平面螺纹侧与三个夹爪配合，三个夹爪之上有和平面螺纹相配合的螺牙，调节结构包括在夹具外壳上设置的转动把手，第二锥齿轮安装在夹具外壳侧面，与齿轮盘配合，在夹具外壳的侧面设置安装第二锥齿轮的圆柱孔；转动把手设置在第二锥齿轮后端；所述齿轮盘第二侧设置三个导槽，三个导槽和三个夹爪相配合；所述三个导槽呈120度均布；所述导槽内设有矩形突起，夹爪上设有与导槽内矩形突起适配的凹槽；所述夹爪第一侧设置一弧形突起结构，所述弧形突起结构与定位针上的凹槽适配。

7.根据权利要求6所述的方便定位椎弓根螺钉的装置，其特征在于，在所述第二锥齿轮内部设置连接杆，连接杆后端设置内六角；所述齿轮盘为圆形，中间设置圆孔，齿轮盘最外侧设有第二锥齿轮，第二锥齿轮安装在夹具外壳侧面，与齿轮盘配合。

8.根据权利要求6所述的方便定位椎弓根螺钉的装置，其特征在于，所述转动把手第一端设置为六边形杆，六边形杆大小与连接杆的内六角大小相同，第二端为圆形把手，转动把手设置为可拆卸。

9.根据权利要求2所述的方便定位椎弓根螺钉的装置，其特征在于，所述机械臂包括底座、第一关节、第二关节、第三关节和第四关节；各个关节顺序活动连接。

10.根据权利要求9所述的方便定位椎弓根螺钉的装置，其特征在于，所述第四关节设置为连接架，所述连接架上设置通孔，所述通孔直径等于第三周的直径；所述连接架第一端设置限位杆，所述限位杆长度大于定位针需要进入人体的长度，在限位杆上设置刻度；所述限位杆任意侧面设置槽孔，限位杆上设置两个限位环，靠近连接架的为第一限位环，另一个为第二限位环，所述限位环内径等于限位杆的直径，两个限位环上均设置一个螺纹孔，所述螺纹孔直径等于槽孔的直径，所述螺纹孔内安装适配的螺栓；所述限位杆直径与移动环内径相同。

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