CN116172671A - 一种手术穿刺定位设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种手术穿刺定位设备。手术穿刺定位设备的水平移动部件设置在可延长平台上，且水平移动部件能够相对于可延长平台沿着水平方向呈线性往复运动；终端固定装置设置在可延长平台上，内外翻组件设置在水平移动部件上，头尾倾组件设置在内外翻组件上；穿刺定位装置设置在头尾倾组件上。通过终端固定装置将手术穿刺定位设备固定在人体上，大大减小了导航装置与人体之间的相对位移，提升了穿刺、导航的准确性，轴向旋转装置可将微型穿刺导航定位装置沿着终端固定装置轴向旋转，实现在一定范围内全平面的穿刺导航定位，多自由度移动平台可以调整穿刺定位装置的位置，进一步扩大了穿刺导航定位的范围。

Description

一种手术穿刺定位设备

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种手术穿刺定位设备。

背景技术

为了实现临床人体器官、组织以及骨骼等重要系统的精准定位、导航、穿刺，出现形式各样的计算机辅助机械穿刺导航定位装置。目前的计算机辅助机械穿刺导航定位装置包括远程操控系统、手术协同系统和虚拟现实系统，临床常用的为手术协同系统，如天玑机器人、Mako机器人、Rosa机器人等等。其工作原理均是通过术中扫描CT，再传输数据至导航设备计算机终端经过三维重建展示给术中进行术中规划穿刺轨迹，指导导航装置精准定位、穿刺。

目前的计算机辅助机械穿刺导航定位装置体型均比较大，并且多数是有主机，机械臂和光学视觉探测器组成。首先，这些装置的工作原理均需要经过术中三维扫描，增加了X线辐射量，威胁着术者和患者的身体健康；其次，几乎所有的计算机辅助机械穿刺导航定位装置是机器臂或者依靠器械支撑在患者床旁或者手术台上，由于术中术者操作会使目标位点发生移动，影响了导航装置的精准度；最后，穿刺位点的确认还需要术者术中人工规划确认，延长了手术时间，同时增加了人为误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手术穿刺定位设备，该手术穿刺定位设备能够解决现有技术中存在导航装置存在的问题；

本发明提供一种手术穿刺定位设备，其包括终端固定装置、多自由度移动平台和穿刺定位装置；

所述多自由度移动平台包括可延长平台、水平移动部件、内外翻组件和头尾倾组件；

所述水平移动部件设置在可延长平台上，且水平移动部件能够相对于可延长平台沿着水平方向呈线性往复运动；

所述终端固定装置设置在可延长平台上，内外翻组件设置在水平移动部件上，头尾倾组件设置在内外翻组件上；

所述穿刺定位装置设置在头尾倾组件上。

优选的，所述终端固定装置包括夹持器、基座和固定针；

所述夹持器的一端基座转动连接，另一端设置有两相对设置的夹片；

所述基座内设置有供固定针穿过的内部针道，固定针插接在内部针道内。

优选的，所述可延长平台为矩形结构；

所述终端固定装置和水平移动部件分别设置在可延长平台的两个长边上；

所述水平移动部件沿可延长平台的长边往复运动。

优选的，所述水平移动部件包括直线导轨、安装平台和水平移动动力组件；

所述直线导轨设置在可延长平台的长边上，安装平台与直线导轨滑动连接；

所述水平移动动力组件带动安装平台相对直线导轨往复移动。

优选的，所述水平移动动力组件包括水平移动电机、齿轮和齿条；

所述水平移动电机固定在安装平台上，所述齿轮安装在电机轴上，所述齿条与可延长平台固定连接，所述齿轮与齿条相啮合。

优选的，所述内外翻组件包括内外翻基座，以及内外翻驱动装置；

所述内外翻驱动装置通过内外翻基座固定在安装平台上，内外翻驱动装置的旋转连接轴水平设置，头尾倾组件与内外翻驱动装置的驱动轴连接并在内外翻驱动装置的驱动下相对于旋转连接轴内外翻转。

优选的，所述内外翻驱动装置包括三个依次啮合设置的齿轮；

在三个齿轮中，位于外侧的一个齿轮与内外翻电机连接，另外一个齿轮与驱动轴连接。

优选的，所述头尾倾组件包括固定架和头尾倾驱动装置；

所述固定架与驱动轴连接，头尾倾驱动装置设置在固定架上，且头尾倾驱动装置的转轴水平设置，穿刺定位装置设置在头尾倾驱动装置的转轴上，并在转轴的驱动下进行俯仰运动。

优选的，所述头尾倾驱动装置包括头尾倾电机和转轴；

所述头尾倾电机和转轴设置在固定架上，且头尾倾电机和转轴通过齿轮组连接。

优选的，所述穿刺定位装置包括套筒、穿刺针、穿刺固定块和固定旋钮；

所述套筒与穿刺固定块固定连接；

所述穿刺针穿设在套筒内，固定旋钮安装在穿刺固定块上，并且固定旋钮延伸至套筒内并锁定穿刺针。

有益效果：

通过终端固定装置将手术穿刺定位设备固定在人体上，相对于现有技术中导航设备设置在床旁或者手术台，目标位点不会发生移动，大大减小了导航装置与人体之间的相对位移，提升了穿刺、导航的准确性，轴向旋转装置可将微型穿刺导航定位装置沿着终端固定装置轴向旋转，实现在一定范围内全平面的穿刺导航定位，多自由度移动平台可以调整穿刺定位装置的位置，进一步扩大了穿刺导航定位的范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明具体实施方式提供的手术穿刺定位装置的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式提供的手术穿刺定位装置另一个角度的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式提供的终端固定装置的结构示意图；

图4为本发明具体实施方式提供的可延长平台的结构示意图；

图5为本发明具体实施方式提供的水平移动动力组件的结构示意图；

图6为本发明具体实施方式提供的内外翻转组件的结构示意图；

图7为本发明具体实施方式提供的头尾倾组件的结构示意图；

图8为本发明具体实施方式提供的穿刺定位装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

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"等指示的方位或位置关系为基于附图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一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2所示，本实施方式提供了一种手术穿刺定位设备，包括终端固定装置1、多自由度移动平台和穿刺定位装置6；

终端固定装置1包括用于将定位设备安装在人体上的安装部。

多自由度移动平台包括可延长平台2、水平移动部件3、内外翻组件4和头尾倾组件5。

水平移动部件3设置在可延长平台2上，且水平移动部件3能够相对于可延长平台2沿着水平方向呈线性往复运动。

终端固定装置1设置在可延长平台2上，内外翻组件4设置在水平移动部件上，头尾倾组件5设置在内外翻组件4上，穿刺定位装置6设置在头尾倾组件5上。

在本实施方式中，通过终端固定装置将手术穿刺定位设备固定在人体上，相对于现有技术中导航设备设置在床旁或者手术台，目标位点不会发生移动，大大减小了导航装置与人体之间的相对位移，提升了穿刺、导航的准确性，轴向旋转装置可将微型穿刺导航定位装置沿着终端固定装置轴向旋转，实现在一定范围内全平面的穿刺导航定位，多自由度移动平台可以调整穿刺定位装置的位置，进一步扩大了穿刺导航定位的范围。

终端固定装置1

如图3所示，终端固定装置1由夹持器11、基座12以及固定针13组成。

夹持器11的一端基座12转动连接，另一端设置有两相对设置的夹片。具体的，其中夹持器11由工字形双侧叶片和固定螺栓组成。夹持器11上端与基座12通过固定螺栓进行连接，此结构可使夹持器11与基座12之间保留活动度并可以改变两者之间的固定角度，并提高连接部位的耐久度。

在本实施方式中，基座12采用方台柱，基座12内设置有供固定针穿过的内部针道，固定针13穿过基座12的内部针道。固定针13前方通过夹持器11双侧叶片之间的间隙达到夹持器11下方尖端。

通过夹持器11双侧叶片夹持棘突，再以固定针13尖端刺入棘突，有助于使终端固定装置1更加牢固地固定在棘突上。

多自由度移动平台

如图1所示，多自由度移动平台包括可延长平台2、水平移动部件3、内外翻组件4和头尾倾组件5。

可延长平台2

参照图4，可延长平台2为矩形结构；

终端固定装置1和水平移动部件3分别设置在可延长平台的两个长边上。

水平移动部件3沿可延长平台2的长边往复运动。

水平移动部件3包括直线导轨31、安装平台32和水平移动动力组件。

直线导轨31设置在可延长平台2的长边上，安装平台32与直线导轨21滑动连接。

水平移动动力组件带动安装平台32相对直线导轨31往复移动。

参照图5，水平移动动力组件包括水平移动电机33、齿轮和齿条。

水平移动电机固定在安装平台32上，齿轮安装在电机轴上，齿条与可延长平台2固定连接，所述齿轮与齿条相啮合。

水平移动部件3沿着水平方向呈线性延长，其特点为活动范围更广，水平平移稳定性更高，可以满足较大行程或者穿刺定位跨度较大的组织脏器的穿刺定位任务。

线性齿条增加电气控制的精准度.

可延长平台为线性，有助于CT三维术前规划，直线位置易于在三维建模中定位，并且简化了双侧椎弓根定位及穿刺。

可延长平台2矩形结构，在棘突固定器的支撑下更为稳定，同时中间区域更适合穿刺装置沿水平方向偏角，可以进行大角度长行程范围内的穿刺定位。

内外翻转组件4

内外翻转组件4包括内外翻转基座41、以及内外翻驱动装置。

内外翻驱动装置通过内外翻基座41固定在安装平台32上，内外翻驱动装置的旋转连接轴水平设置，头尾倾组件5与内外翻驱动装置的驱动轴连接并在内外翻驱动装置的驱动下相对于旋转连接轴内外翻转。

内外翻驱动装置包括三个依次啮合设置的齿轮；

在三个齿轮中，位于外侧的一个齿轮与内外翻电机42连接，另外一个齿轮与驱动轴43连接。

采用三个齿轮，增大了内外翻电机42与驱动轴43之间的间距，防止内外翻电机42对穿刺装置的翻转造成阻碍，内外翻转角度增大。为头尾倾组件留有更多的工作空间，增大其内外翻转空间，增大机构工作可覆盖范围；

三组齿轮组之间的传动比具有更多组合性，进而根据产品需求，更改内外翻的实时效率以及效率传递平稳性；

令电机远离穿刺定位组件；因CT时，电机内磁性物体会留有阴影，而本申请需要依据CT数据来解算出穿刺定位组件所需要到达的位置，当电机远离时，穿刺定位组件的CT影像更加明显，避免遮挡的可能性，也进一步提高了设备的易操作性以及稳定性。

头尾倾组件5

如图5所示，头尾倾组件包括固定架51和头尾倾驱动装置。

固定架51与驱动轴43连接，头尾倾驱动装置设置在固定架51上，且头尾倾驱动装置的转轴水平设置，穿刺定位装置6设置在头尾倾驱动装置的转轴上，并在转轴的驱动下进行俯仰运动。

头尾倾驱动装置包括头尾倾电机52和转轴53，头尾倾电机52和转轴53设置在固定架51上，且头尾倾电机52和转轴53通过齿轮组连接。

穿刺定位装置6

如图所示，穿刺定位装置6包括套筒61、穿刺针62、穿刺固定块63、固定旋钮。

其中穿刺针62从套筒61轴线穿过，并与穿刺固定块63之间通过固定旋钮加以固定。穿刺固定块63通过螺钉与头尾倾组件5中的转轴53加以固定，从而使穿刺定位装置6获得头尾倾动力。

综上所述，本实施方式提供的手术穿刺定位设备，在手术过程中采用终端固定装置夹持脊柱的棘突，将设备整体固定于手术对象脊柱上提升手术穿刺定位设备的稳定性。终端固定装置1还可以是多点锚定装置、体表导板或诸如此类，其目的均是固定手术穿刺定位设备于手术对象体外，并且整体装置的可延长平台2部分与人体表面平行放置。

穿刺定位装置6可以是穿刺导引针，用于定位人体组织器官目标(诸如骨性组织、颅骨、骨骼肌、口腔骨性结构以及人体各个脏器与组织)。穿刺定位装置6也可以说是用于药物靶向应用的注射针。穿刺定位装置6还可以是用于其他器械(诸如射频电极、起搏器电极、脑神经电极甚至辐射性粒子植入)的植入应用的植入器，该器械由手术穿刺定位设备辅助术者完成沿着其纵轴线自动或手动推动。穿刺定位装置7还可搭载内窥镜、外窥镜、超声引导诸如此类。手术穿刺定位设备支持经皮外科手术、介入手术、放化疗治疗、骨和软组织活检。已发现手术穿刺定位设备在骨科手术中获益颇多。

手术穿刺定位设备可配合CT扫描仪或MRI设备(不限于此)应用。手术穿刺定位设备可用于在成像设备活动时将穿刺定位装置6配套设备向人体导向。因此，术者可以实时观察穿刺定位装置6的位置和手术对象目标靶点的位置，以控制手术穿刺定位设备并调整其对穿刺定位装置6的自动或手动移动。为了在MRI或磁性成像系统中使用手术穿刺定位设备可被设计为不包括任何磁性部分或易受强磁场影响部件。手术穿刺定位设备可以利用例如高分子复合材料制成的非金属部件替代原有部件，并且可以使用压电致动器代替磁场的电动马达。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种手术穿刺定位设备，其特征在于，包括终端固定装置、多自由度移动平台和穿刺定位装置；

所述多自由度移动平台包括可延长平台、水平移动部件、内外翻组件和头尾倾组件；

所述水平移动部件设置在可延长平台上，且水平移动部件能够相对于可延长平台沿着水平方向呈线性往复运动；

所述终端固定装置设置在可延长平台上，内外翻组件设置在水平移动部件上，头尾倾组件设置在内外翻组件上；

所述穿刺定位装置设置在头尾倾组件上。

2.根据权利要求1所述的手术穿刺定位设备，其特征在于，所述终端固定装置包括夹持器、基座和固定针；

所述夹持器的一端基座转动连接，另一端设置有两相对设置的夹片；

所述基座内设置有供固定针穿过的内部针道，固定针插接在内部针道内。

3.根据权利要求1所述的手术穿刺定位设备，其特征在于，所述可延长平台为矩形结构；

所述终端固定装置和水平移动部件分别设置在可延长平台的两个长边上；

所述水平移动部件沿可延长平台的长边往复运动。

4.根据权利要求3所述的手术穿刺定位设备，其特征在于，所述水平移动部件包括直线导轨、安装平台和水平移动动力组件；

所述直线导轨设置在可延长平台的长边上，安装平台与直线导轨滑动连接；

所述水平移动动力组件带动安装平台相对直线导轨往复移动。

5.根据权利要求4所述的手术穿刺定位设备，其特征在于，所述水平移动动力组件包括水平移动电机、齿轮和齿条；

所述水平移动电机固定在安装平台上，所述齿轮安装在电机轴上，所述齿条与可延长平台固定连接，所述齿轮与齿条相啮合。

6.根据权利要求3所述的手术穿刺定位设备，其特征在于，所述内外翻组件包括内外翻基座，以及内外翻驱动装置；

所述内外翻驱动装置通过内外翻基座固定在安装平台上，内外翻驱动装置的旋转连接轴水平设置，头尾倾组件与内外翻驱动装置的驱动轴连接并在内外翻驱动装置的驱动下相对于旋转连接轴内外翻转。

7.根据权利要求6所述的手术穿刺定位设备，其特征在于，所述内外翻驱动装置包括三个依次啮合设置的齿轮；

在三个齿轮中，位于外侧的一个齿轮与内外翻电机连接，另外一个齿轮与驱动轴连接。

8.根据权利要求6所述的手术穿刺定位设备，其特征在于，所述头尾倾组件包括固定架和头尾倾驱动装置；

所述固定架与驱动轴连接，头尾倾驱动装置设置在固定架上，且头尾倾驱动装置的转轴水平设置，穿刺定位装置设置在头尾倾驱动装置的转轴上，并在转轴的驱动下进行俯仰运动。

9.根据权利要求8所述的手术穿刺定位设备，其特征在于，所述头尾倾驱动装置包括头尾倾电机和转轴；

所述头尾倾电机和转轴设置在固定架上，且头尾倾电机和转轴通过齿轮组连接。

10.根据权利要求8所述的手术穿刺定位设备，其特征在于，所述穿刺定位装置包括套筒、穿刺针、穿刺固定块和固定旋钮；

所述套筒与穿刺固定块固定连接；

所述穿刺针穿设在套筒内，固定旋钮安装在穿刺固定块上，并且固定旋钮延伸至套筒内并锁定穿刺针。

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