CN209032593U - 髓内钉定位固定系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种髓内钉定位固定系统，包括：钉体、A组反光标记体结构、机械臂、B组反光标记体结构、双目光学系统及控制设备；A组反光标记体结构可拆卸连接钉体，且与钉体上的预设孔具有确定的相对位置关系；B组反光标记体结构相对固定在机械臂上，且B组反光标记体结构与机械臂的持钉部位具有确定的相对位置关系；双目光学系统用以检测A组反光标记体结构和B组反光标记体结构的位置，并生成相对位置信息；控制设备连接双目光学系统和所述机械臂，用以根据相对位置信息控制机械臂运动，以将固定钉连接到钉体上。本实用新型的髓内钉定位固定系统，可用来实现自动化定位固定髓内钉，无辐射。

Description

髓内钉定位固定系统

技术领域

本实用新型涉及医疗器材技术领域，尤其涉及的是一种髓内钉定位固定系统。

背景技术

固定髓内钉的系统常用于医疗，如骨科骨折后固定，通常采取开设小切口方式将髓内钉插入至创伤部位，随后由固定钉穿过髓内钉上的预设孔，将髓内钉固定在肢体上。但是，髓内钉在插入至肢体上后，肉眼不可见，无法定位髓内钉上的预设孔，也就无法实现固定钉对髓内钉的连接固定。

目前，通常采用X光透视装置来实现固定钉螺接的导向定位，缺点是需要进行多次X光透照辐射，辐射非常大，对人体健康有害。或者，如图1所示，利用外支架定位器来对固定钉进行导向，缺点是外支架使用麻烦，不同位置的预设孔便需要不同的外支架来进行导向，且外支架易产生变形，导致定位精度不高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种髓内钉定位固定系统，可用来实现自动化定位固定髓内钉，无辐射。

为解决上述问题，本实用新型提出一种髓内钉定位固定系统，包括：钉体、A组反光标记体结构、机械臂、B组反光标记体结构、双目光学系统及控制设备；

所述A组反光标记体结构可拆卸连接所述钉体，且与所述钉体上的预设孔具有确定的相对位置关系；所述B组反光标记体结构相对固定在所述机械臂上，且所述B组反光标记体结构与所述机械臂的持钉部位具有确定的相对位置关系；

所述双目光学系统用以检测所述A组反光标记体结构和B组反光标记体结构的位置，并生成相对位置信息；所述控制设备连接所述双目光学系统和所述机械臂，用以根据所述相对位置信息控制所述机械臂运动，以将固定钉连接到所述钉体上。

根据本实用新型的一个实施例，所述机械臂的持钉部位为非直线臂结构，其末端夹持固定钉；所述B组反光标记体结构包括至少三个B反光标记件，且所述至少三个B反光标记件不共线地分布在所述非直线臂结构上；各B反光标记件与所述固定钉的相对位置关系确定。

根据本实用新型的一个实施例，所述A组反光标记体结构包括支架及至少三个A反光标记件；所述支架可拆卸连接所述钉体，所述至少三个A反光标记件不共线地设置在所述支架上。

根据本实用新型的一个实施例，各反光标记件为反光球。

根据本实用新型的一个实施例，还包括安装体，所述安装体可拆卸地连接固定在所述钉体的端部；所述A反光标记体结构连接固定在所述安装体上；所述A反光标记体结构通过所述安装体可拆卸连接所述钉体的端部上。

根据本实用新型的一个实施例，所述安装体与所述钉体的端部之间为螺纹连接、可插拔连接、卡扣连接或锁扣连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述安装体的制材为尼龙树脂材料。

根据本实用新型的一个实施例，所述安装体的外径小于所述钉体的该端部外径。

根据本实用新型的一个实施例，还包括显示装置，连接所述控制设备，用以接收所述控制设备传输过来的相对位置信息，并显示所述相对位置信息。

根据本实用新型的一个实施例，所述钉体为钉板或钉棒。

采用上述技术方案后，本实用新型相比现有技术具有以下有益效果：

在钉体上可拆卸连接A组反光标记体结构，可在钉体插入至肢体内后将A组反光标记体结构拆卸下，不影响钉体或肢体；由于A组反光标记体结构与钉体上的预设孔的相对位置关系是已知且不变的，B组反光标记体结构与机械臂的持钉部位的相对位置关系是已知且不变的，因而在钉体插入肢体后，可通过A组反光标记体结构来确定预设孔的位置、通过B组反光标记体结构来确定机械臂的持钉部位的位置，从而控制设备可根据两者的相对位置关系控制机械臂运动，可在不可视状态下通过控制持钉部位而将固定钉钉入预设孔中，而且不会产生辐射，也不会产生变形而影响精度的问题等。

附图说明

图1为髓内钉与骨头通过固定钉固定的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的髓内钉定位固定系统的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例的髓内钉装置的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例的髓内钉固定后的结构示意图。

图中标记说明：

1-钉体，11-预设孔，2-A组反光标记体结构，21-A反光标记体，22-支架，3-机械臂，31-持钉部位，4-B组反光标记体结构，5-固定钉，6-双目光学系统，7-控制设备，8-安装体。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

参看图2，在一个实施例中，髓内钉定位固定系统可以包括：钉体1、A组反光标记体结构2、机械臂3、B组反光标记体结构4、双目光学系统6及控制设备7。钉体1可以是钉板或钉棒，可插入至肢体中起到固定肢体的作用，具体结构不限，同时需要固定钉来将钉体与肢体固定起来。固定钉例如是螺钉。

A组反光标记体结构2可拆卸连接钉体1，且与钉体1上的预设孔11具有确定的相对位置关系。钉体1具有两端，分别是第一端和第二端，A组反光标记体结构2可以连接在钉体1的第一端，在插入到肢体中时，钉体1从第二端开始插入直至第一端也插入其中，也即第一端是后插入的端部，当然在插入结束(钉体1整体进入肢体中)时，A组反光标记体结构2仍然处于肢体之外，由于是可拆卸连接的，因而在实现定位作用之后便可将A组反光标记体结构2拆除。

钉体1上具有可与固定钉连接的若干预设孔11，优选来说，是在靠近第一端和靠近第二端的位置处开设预设孔11，当然也可以间隔均布在整个钉体1上，这些预设孔11可与固定钉连接，从而实现钉体1与肢体的固定。各预设孔11与A组反光标记体结构2的相对位置关系固定，在相对位置关系确定之后便不会改变，从而可以根据A组反光标记体结构2的位置来定位预设孔11的位置。

B组反光标记体结构4相对固定在机械臂3上，机械臂3上具有持钉部位31，持钉部位31是用来夹持固定钉并将其插入至预设孔11中的部位，且B组反光标记体结构4与机械臂3的持钉部位31具有确定的相对位置关系。机械臂3可以是可三维运动的机械臂，优选的是可三维六自由度运动的机械臂，由控制设备控制运动。控制设备7可以根据指令控制机械臂3的驱动部驱动，从而实现机械臂3进行相应的运动，此方式为现有技术，因而在此不再赘述。

双目光学系统6用以检测A组反光标记体结构2和B组反光标记体结构4的位置，并生成相对位置信息。双目光学系统6(或者成为双目视觉系统)对反光标记体结构的空间位置定位技术为现有技术(可以参看关于双目立体视觉的数学原理描述)，在此不再赘述。由于双目光学系统6测定的位置是三维空间位置，因而根据两个物体的位置可以获知这两个物体在空间中的相对位置关系，由此生成A组反光标记体结构2和B组反光标记体结构4的相对位置信息。

控制设备7连接双目光学系统6和机械臂3，用以根据相对位置信息控制机械臂3运动，以将固定钉连接到钉体1上。双目光学系统6将相对位置信息传输给控制设备7，由于相对位置关系中具有关于A组反光标记体结构2和B组反光标记体结构4的相对位置关系，而由于A组反光标记体结构2与钉体1的预设孔11之间的相对位置关系也是已知的，B组反光标记体结构4与持钉部位31的相对位置关系也是已知的，因而可以得到钉体1的预设孔11与机械臂3的持钉部位31的相对位置关系，从而可以据此关系控制机械臂3运动，使得持钉部位31可以往预设孔11处运动。空间位置换算是常规的数学运算，在此不再赘述。

控制设备7例如可以是计算机设备，当然也可以是其他的控制设备，例如是嵌入式设备等。

在钉体1上可拆卸连接A组反光标记体结构2，可在钉体1插入至肢体内后将A组反光标记体结构2拆卸下，不影响钉体1或肢体；由于A组反光标记体结构2与钉体1上的预设孔11的相对位置关系是已知且不变的，B组反光标记体结构4与机械臂3的持钉部位31的相对位置关系是已知且不变的，因而在钉体1插入肢体后，可通过A组反光标记体结构2来确定预设孔11的位置、通过B组反光标记体结构4来确定机械臂3的持钉部位31的位置，从而控制设备7可根据两者的相对位置关系控制机械臂3运动，可在不可视状态下通过控制持钉部位31而将固定钉钉入预设孔11中，而且不会产生辐射，也不会产生变形而影响精度的问题等。

钉体1与肢体通过固定钉固定后的结构图可如图4所示。

在一个实施例中，机械臂3的持钉部位31为非直线臂结构，持钉部位31的末端夹持固定钉。B组反光标记体结构4包括至少三个B反光标记件，图中示出的B反光标记件为三个，这些B反光标记件不共线地分布在非直线臂结构上。各B反光标记件与固定钉的相对位置关系确定。

优选来说，参看图2，该非直线臂结构例如是L型结构，三个B反光标记件设置在该非直线臂结构上的位置使得三者连线可以构成一三角形。由于两个B反光标记件可以确定一条轴，因而三个B反光标记件之间确定平面上的两条轴之后，与两轴垂直的轴便可作为直角坐标系的第三轴，如此便可根据三个B反光标记件来建立一个B局部直角坐标系，可以理解当然还可以设置三个以上，使得位置精度更高，机械臂的持钉部位便可在B局部直角坐标系中确定位置。

在一个实施例中，A组反光标记体结构2包括支架22及至少三个A反光标记件21；支架22连接可拆卸连接钉体1，至少三个A反光标记件21不共线地设置在支架22上。

支架22可以是三角形结构，三个A反光标记件21分布在三个角上，该三角形结构可以是等边三角形、直角三角形等等，具体不限，只要保证三个A反光标记件21不在一条直线上即可。由于两个A反光标记件21可以确定一条轴，因而三个A反光标记件21之间确定平面上的两条轴之后，与两轴垂直的轴便可作为直角坐标系的第三轴，如此便可根据三个A反光标记件21来建立一个A局部直角坐标系，钉体的预设孔便可在A局部直角坐标系中确定位置。

由此，根据A组反光标记件结构2和B组反光标记件结构4便可进行A局部直角坐标系和B局部坐标系的空间转换，从而机械臂3的持钉部位31和钉体1的预设孔11便落在一个全局坐标系中，且相对位置关系也随之确定。

优选的，各反光标记件为反光球。球体结构为三维立体结构，可视角度更广，避免角度的局限。当然A反光标记件21和B反光标记件也不限于此，还可以是其他反光标记件，只要能够被双目光学系统检测出即可。

在一个实施例中，髓内钉定位固定系统还可以包括安装体8。安装体8可拆卸地连接固定在钉体2的端部；A反光标记体结构3连接固定在安装体8上；A反光标记体结构3通过安装体8可拆卸连接钉体1的端部上。

A反光标记体结构2与安装体8之间可以是固定连接或者是可拆卸连接，优选是可拆卸地连接，从而在安装体8(由于其不可避免地会与切口发生接触，因而最好是仅使用一次，当然也可消毒后继续使用)需要更换时，仅更换安装体8，而不需要更换A反光标记体结构2，降低使用成本。但是A反光标记体结构2与安装体8之间的连接方式是不限的，也可以是其他的方式，只要保证两者能够相对固定起来即可。

优选的，安装体8的外径小于钉体1的该端部外径。避免在钉体1插入肢体的过程中，安装体影响钉体1的插入。

通过安装体8可以将A反光标记体结构2撑高，相对A反光标记体结构2而言，体积可以做的更小，可与钉体1的粗细差不多或更小，使得其安装体8可作为与肌体碰触的结构，在选材方面更容易，避免选材对A反光标记体结构2的局限，更避免了A发光标记体结构2所可能带来的对钉体1插入的影响。

可选的，钉体1的第一端与安装体8之间可以为螺纹连接，在钉体1的第一端及安装体8上可以设置内外配合的螺纹，从而两者无需外部结构的辅助而实现连接固定，操作方式十分简单，不会影响第一端周围的韧带血管神经等组织，避免潜在危险；或者，钉体1的第一端与安装体8之间可以为可插拔连接，两者可设置为公插头和母插座的形式，通过紧配来实现连接固定；或者，钉体1的第一端与安装体8之间可以为卡扣连接，连接后通过卡扣来限位，而在需要拆除时施加一定的力来脱离卡扣配合即可；或者，钉体1的第一端与安装体8之间可以为锁扣连接，通过额外的锁扣件来实现连接。

优选的，安装体8的制材为尼龙树脂材料，可以与肢体接触，

在一个实施例中，髓内钉定位固定系统还可以包括显示装置(图中未示出)。显示装置连接控制设备7，用以接收控制设备7传输过来的相对位置信息，并显示相对位置信息。

双目光学系统6可以将相对位置信息传输给控制设备7，控制设备7可将相对位置信息传输到显示装置上，显示装置可实时地显示相对位置信息。通过显示装置实时地显示相对位置信息，使得操作者可以实时地、直观地观察到机械臂3的持钉部位31与钉体1各预设孔11之间的相对位置关系，从而可以实时地观察固定钉对准到钉体1的各预设孔11处进行固定钉连接。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种髓内钉定位固定系统，其特征在于，包括：钉体、A组反光标记体结构、机械臂、B组反光标记体结构、双目光学系统及控制设备；

所述A组反光标记体结构可拆卸连接所述钉体，且与所述钉体上的预设孔具有确定的相对位置关系；所述B组反光标记体结构相对固定在所述机械臂上，且所述B组反光标记体结构与所述机械臂的持钉部位具有确定的相对位置关系；

所述双目光学系统用以检测所述A组反光标记体结构和B组反光标记体结构的位置，并生成相对位置信息；所述控制设备连接所述双目光学系统和所述机械臂，用以根据所述相对位置信息控制所述机械臂运动，以将固定钉连接到所述钉体上。

2.如权利要求1所述的髓内钉定位固定系统，其特征在于，所述机械臂的持钉部位为非直线臂结构，其末端夹持固定钉；所述B组反光标记体结构包括至少三个B反光标记件，且所述至少三个B反光标记件不共线地分布在所述非直线臂结构上；各B反光标记件与所述固定钉的相对位置关系确定。

3.如权利要求1所述的髓内钉定位固定系统，其特征在于，所述A组反光标记体结构包括支架及至少三个A反光标记件；所述支架可拆卸连接所述钉体，所述至少三个A反光标记件不共线地设置在所述支架上。

4.如权利要求2或3所述的髓内钉定位固定系统，其特征在于，各反光标记件为反光球。

5.如权利要求1所述的髓内钉定位固定系统，其特征在于，还包括安装体，所述安装体可拆卸地连接固定在所述钉体的端部；所述A组反光标记体结构连接固定在所述安装体上；所述A组反光标记体结构通过所述安装体可拆卸连接所述钉体的端部上。

6.如权利要求5所述的髓内钉定位固定系统，其特征在于，所述安装体与所述钉体的端部之间为螺纹连接、可插拔连接、卡扣连接或锁扣连接。

7.如权利要求5所述的髓内钉定位固定系统，其特征在于，所述安装体的制材为尼龙树脂材料。

8.如权利要求5所述的髓内钉定位固定系统，其特征在于，所述安装体的外径小于所述钉体的该端部外径。

9.如权利要求1-3、5-8中任意一项所述的髓内钉定位固定系统，其特征在于，还包括显示装置，连接所述控制设备，用以接收所述控制设备传输过来的相对位置信息，并显示所述相对位置信息。

10.如权利要求1-3、5-8中任意一项所述的髓内钉定位固定系统，其特征在于，所述钉体为钉板或钉棒。