CN211381596U - 一种骨科关节置换手术系统的末端组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种骨科关节置换手术系统的末端组件，包括与机器人手臂固定的壳体，壳体内设有主轴，主轴与壳体转动连接且能沿壳体轴线方向滑移，主轴端部设有磨削轴，磨削轴端部设有髋臼锉，主轴端部设有用于固定磨削轴的固定装置；还包括通过固定装置固定在主轴端部的安装轴，安装轴上设有髋臼杯。手术时，磨削轴通过固定装置固定在主轴一端，主轴另一端与电钻相连，机器人手臂将主轴定位完毕之后，开启电钻，电钻带动主轴以及磨削轴转动，同时推动主轴在壳体上滑动，对髋臼进行磨削；磨削完毕之后，将磨削轴拆卸下来，更换上安装轴，同时将电钻拆卸下来，直接敲击主轴，即可将安装轴上的髋臼杯敲入髋臼窝内，不需要更换末端组件。

Description

一种骨科关节置换手术系统的末端组件

技术领域

本实用新型涉及骨科关节置换技术领域，尤其是涉及一种骨科关节置换手术系统的末端组件。

背景技术

随着目前科学技术的发展，在医疗手术过程中，医疗机器人的应用也越来越广泛，因为其使得外科医生能够保持对于术程序的直接亲自控制，同时仍能达成高准确度和/或精确度。目前公告号为CN 102612350 B的发明专利公开了一种用于安放假体组件和/或限制手术工具移动的手术系统，包括计算机辅助导航系统、跟踪装置、显示器装置和机器人臂。大致手术过程如下，外科医生使用扩孔器重整髓臼的表面并将天然表面置换为假体髓臼组件，假体髓臼组件包含髋臼杯，髋臼杯内壁上设有衬垫。手术时，外科医生将髋臼杯连接至冲击器工具的远端并通过用木槌重复击打冲击器工具的近端将髋臼杯植入经过扩孔的髓臼窝中。

在机器人手臂端部需要安装末端执行器，末端执行器用于安装髋臼锉，包括安装在机器人手臂上的外壳，外壳内设有主轴，主轴可以在外壳内转动以及滑移，主轴一端连接髋臼锉，另一端连接电钻，手术时，机器人手臂会先将主轴以及髋臼锉定位到髋臼窝前端，并且调整好进给方向，随后外壳医生手动操作主轴滑动，控制髋臼锉的进给量，对髋臼窝进行打磨。

在实际操作过程中，主轴端部仅仅只能安装髋臼锉，当髋臼锉对髋臼窝打磨完毕之后，还需要更换冲击器工具，将髋臼杯敲入髋臼窝内，才能完成髋臼杯的安装，需要使用到多种器械搭配才能完成手术过程，操作十分不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种骨科关节置换手术系统的末端组件，既可实现对髋臼窝的打磨也可以实现髋臼杯的安装。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：一种骨科关节置换手术系统的末端组件，包括与机器人手臂固定的壳体，所述壳体内设有主轴，所述主轴与壳体同轴设置，所述主轴与壳体转动连接且能沿壳体轴线方向滑移，所述主轴端部与主轴同轴设有磨削轴，所述磨削轴端部设有髋臼锉，所述主轴端部设有用于固定磨削轴的固定装置；还包括通过固定装置固定在主轴端部的安装轴，所述安装轴远离主轴一端设有髋臼杯。

通过采用上述技术方案，手术时，磨削轴通过固定装置固定在主轴一端，主轴另一端与电钻相连，机器人手臂将主轴定位完毕之后，开启电钻，电钻带动主轴以及磨削轴转动，同时外科医生推动主轴在壳体上滑动，对髋臼进行磨削；磨削完毕之后，解除固定装置的固定，将磨削轴拆卸下来，更换上安装轴，同时将电钻拆卸下来，直接敲击主轴，即可将安装轴上的髋臼杯敲入髋臼内，不需要更换末端组件。

本实用新型进一步设置为：所述固定装置包括设置在主轴端部的沉孔，所述沉孔内径与安装轴以及磨削轴外径相等，所述沉孔与主轴同轴设置，所述安装轴以及磨削轴外周面上设有凸块，所述主轴端面设有供凸块插入的开口槽，所述主轴外周面上沿主轴径向滑移设有能够部分伸入沉孔内的滚珠，所述安装轴以及磨削轴上设有在插入沉孔内后供滚珠嵌入的环形槽，所述主轴上设有驱动滚珠保持在嵌入环形槽状态的固定件。

通过采用上述技术方案，当安装轴或者磨削轴插入沉孔内时，凸块插入开口槽内，设置凸块以及开口槽，可以限制安装轴以及磨削轴与主轴出现周向转动，当安装轴以及磨削轴插入沉孔内之后，滚珠位于沉孔内的部分嵌入环形槽内，由于设置了固定件，滚珠可以始终保持在环形槽内，滚珠即可限制安装轴以及磨削轴滑动，从而实现主轴与磨削轴或安装轴之间的固定。

本实用新型进一步设置为：所述主轴外周面上沿主轴径向设有用于安装滚珠的锥形孔，所述锥形孔与沉孔相通，所述固定件包括套设在主轴上且位于锥形孔外的锁紧套，所述锁紧套沿主轴轴向与主轴滑移连接，所述锁紧套内壁上设有在滚珠嵌入环形槽内时与滚珠抵接的凸环。

通过采用上述技术方案，当需要固定滚珠时，只需要将凸环滑移到锥形孔外，凸环与滚珠抵接，此时滚珠即可保持在环形槽内，当想要拆卸磨削轴或者安装轴时，只需要滑动锁紧套，将凸环从锥形槽外移出，此时滚珠即可在主轴上滑动，即可将磨削轴或者安装轴从主轴上拆卸下来。

本实用新型进一步设置为：所述主轴外套设有锁紧弹簧，所述锁紧弹簧一端与主轴抵接另一端与凸环侧面抵接，所述主轴外周面上套设有橡胶圈，所述橡胶圈位于凸环远离锁紧弹簧一侧。

通过采用上述技术方案，当锁紧弹簧处于原长时，凸环位于锥形孔外，橡胶圈位于锁紧套内，橡胶圈设置在凸环远离锁紧弹簧一侧，设置橡胶圈，可以避免在拆卸磨削轴或者安装轴时，滚珠从锁紧套与主轴之间的缝隙内掉出，设置锁紧弹簧，可以让凸环默认位于锥形孔外，提高了磨削轴以及安装轴固定过程中的安全性。

本实用新型进一步设置为：所述壳体内沿壳体轴线方向滑移设有主套筒，所述主套筒与主轴转动连接。

通过采用上述技术方案，通过设置主套筒，主套筒既可以带动主轴在壳体内滑动，也可以带动主轴转动，可以十分稳定可靠的实现主轴与壳体的连接。

本实用新型进一步设置为：所述壳体上沿壳体轴线方向设有腰形槽，所述主套筒上设有限位柱，所述限位柱滑移设置在腰形槽内，所述壳体外周面上位于腰形槽外套设有限位环，所述限位环与壳体螺纹连接。

通过采用上述技术方案，通过设置限位柱以及限位槽，可对主套筒起到限位作用，这样主套筒仅仅只能滑动，无法转动，通过调节限位环的位置，使得限位柱与限位环端面抵接，限位环可以对主套筒的滑移范围起到限位，这样可以方便控制髋臼锉的最大进给量，避免出现进给超限的问题，从而保证磨削精度以及手术效果。

本实用新型进一步设置为：所述主套筒与腰形槽对应的表面上沿主轴轴向设有刻度。

通过采用上述技术方案，通过在主套筒上设置刻度，可以方便调节限位环位置，实现限位环的固定。

本实用新型进一步设置为：所述刻度为两列对称设置在限位柱两侧。

通过采用上述技术方案，在进给过程中，即使位于限位柱一侧的刻度滑动到壳体内部，通过观察远离限位环一侧的刻度，即刻度位于腰形槽内的多少，也可判断当前进给量，方便外壳医生在手术时观察当前磨削进度。

本实用新型进一步设置为：所述主套筒内设有至少两个圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承的内圈与主轴转动连接，所述壳体内设有驱动主套筒朝向远离髋臼锉一端滑动的复位弹簧。

通过采用上述技术方案，圆锥滚子轴承的内圈与主轴转动连接，圆锥滚子轴承可以同时承受周向以及周向受力，可以对主轴起到十分好的支撑，设置复位弹簧这样髋臼锉默认是处于回缩状态，即远离病人的状态，这样不仅可以方便操控，也可以提高手术过程中的安全性。

本实用新型进一步设置为：所述主轴末端通过固定装置连接有电钻或受力板。

本实用新型进一步设置为：在安装髋臼杯之前，需要在主轴远离髋臼杯的一端安装受力板，以增大主轴的受力面积，降低主轴的损伤，为方便在主轴上切换电钻或者受力板，主轴末端也是通过固定装置连接电钻或受力板，这样电钻或者受力板均是可拆卸设置在主轴上的，安装以及拆卸十分方便。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1.即可实现磨削也可以实现髋臼杯的安装，功能十分多样；

2.只需要滑动锁紧套，即可实现安装轴或者磨削轴的拆卸，操作十分方便。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是图1中竖直方向剖视图。

图3是本实用新型的磨削轴与主轴安装示意图。

图4是本实用新型的主套筒安装示意图。

图中，1、壳体；11、直把手；12、法兰盘；13、复位弹簧；14、腰形槽；15、限位环；2、主轴；21、沉孔；22、开口槽；23、锁紧套；231、凸环；24、锁紧弹簧；25、橡胶圈；26、锥形孔；261、滚珠；3、磨削轴；31、髋臼锉；4、安装轴；41、髋臼杯；5、受力板；6、凸块；7、环形槽；8、主套筒；81、圆锥滚子轴承；82、限位柱；83、刻度。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种骨科关节置换手术系统的末端组件，包括与机器人手臂固定的壳体1，壳体1呈圆柱状设置，在壳体1外部固定有直把手11，直把手11一端和壳体1固定连接，另一端固定有法兰盘12，法兰盘12与机器人手臂固定。在壳体1内设有主轴2，主轴2与壳体1同轴设置，主轴2与壳体1转动连接且能沿壳体1轴线方向滑移，在主轴2端部与主轴2同轴设有磨削轴3，磨削轴3端部设有髋臼锉31，主轴2端部设有用于固定磨削轴3的固定装置；还包括通过固定装置固定在主轴2端部的安装轴4，安装轴4远离主轴2一端设有髋臼杯41。

参照图1，手术时，磨削轴3通过固定装置固定在主轴2一端，主轴2另一端与电钻相连，机器人手臂将主轴2定位完毕之后，开启电钻，电钻带动主轴2以及磨削轴3转动，同时外科医生推动主轴2在壳体1上滑动，对髋臼进行磨削，磨削完毕之后，解除固定装置的固定，将磨削轴3拆卸下来，更换上安装轴4，同时将电钻拆卸下来，直接敲击主轴2，即可将安装轴4上的髋臼杯41敲入髋臼内。

此外，参照图1，为提高安装轴4以及磨削轴3的利用率，髋臼锉31与磨削轴3之间、髋臼杯41与安装轴4之间，均是可拆卸固定连接，连接结构可以采用现有技术中的固定结构，在此不做过多赘述。

参照图2以及图3，固定装置包括设置在主轴2端部的沉孔21，沉孔21内径与安装轴4以及磨削轴3外径相等，沉孔21与主轴2同轴设置，这样可以保证主轴2转动时安装轴4以及磨削轴3不会出现摆动，在安装轴4以及磨削轴3的外周面上设有凸块6，主轴2端面上设有供凸块6插入的开口槽22，当安装轴4或者磨削轴3插入沉孔21内时，凸块6插入开口槽22内，设置凸块6以及开口槽22，可以限制安装轴4以及磨削轴3与主轴2出现周向转动，此时只需要对安装轴4以及磨削轴3的轴线方向进行限位即可。

参照图2以及图3，为避免安装轴4以及磨削轴3从沉孔21内滑出，在主轴2外周面上沿主轴2径向滑移设有能够部分伸入沉孔21内的滚珠261，滚珠261位于沉孔21内的体积小于滚珠261体积的二分之一，安装轴4以及磨削轴3上设有在插入沉孔21内后供滚珠261嵌入的环形槽7，主轴2上设有驱动滚珠261保持在嵌入环形槽7状态的固定件。当安装轴4以及磨削轴3插入沉孔21内之后，滚珠261位于沉孔21内的部分嵌入环形槽7内，由于设置了固定件，滚珠261可以始终保持在环形槽7内，滚珠261即可限制安装轴4以及磨削轴3滑动。

参照图2以及图3，在主轴2外周面上沿主轴2径向设有用于安装滚珠261的锥形孔26，锥形孔26一端与外界相通，另一端与沉孔21相通，锥形孔26的大径端位于主轴2外周面上，锥形孔26的小径小于滚珠261的直径，这样可以避免滚珠261从锥形孔26内掉出，固定件包括套设在主轴2上且位于锥形孔26外的锁紧套23，锁紧套23可以沿着主轴2的轴向滑动，锁紧套23沿主轴2轴向与主轴2滑移连接，锁紧套23内壁上设有在滚珠261嵌入环形槽7内时与滚珠261抵接的凸环231，当需要固定滚珠261时，只需要将凸环231滑移到锥形孔26外，凸环231与滚珠261抵接，此时滚珠261即可保持在环形槽7内，当想要拆卸磨削轴3或者安装轴4时，只需要滑动锁紧套23，将凸环231从锥形槽外移出，此时滚珠261即可在主轴2上滑动，即可将磨削轴3或者安装轴4从主轴2上拆卸下来。

参照图2以及图3，为实现锁紧套23的固定，在主轴2外套设有锁紧弹簧24，锁紧弹簧24一端与主轴2抵接另一端与凸环231侧面抵接，当锁紧弹簧24处于原长时，凸环231位于锥形孔26外，为避免在拆卸磨削轴3或者安装轴4，滚珠261从锁紧套23与主轴2之间的缝隙内掉出，在主轴2外周面上套设有橡胶圈25，橡胶圈25位于锁紧套23内，橡胶圈25设置在凸环231远离锁紧弹簧24一侧，设置锁紧弹簧24，可以让凸环231默认位于锥形孔26外，提高了磨削轴3以及安装轴4固定过程中的安全性。

参照图2以及图4，为实现主轴2与壳体1之间的转动以及滑移，在壳体1内沿壳体1轴线方向滑移设有主套筒8，主套筒8的外径与壳体1内径相等，主套筒8与主轴2转动连接。通过设置主套筒8，主套筒8既可以带动主轴2在壳体1内滑动，也可以带动主轴2转动，可以十分稳定可靠的实现主轴2与壳体1的连接。在主套筒8内设有至少两个圆锥滚子轴承81的外圈与主套筒8内壁固定，圆锥滚子轴承81的内圈与主轴2转动连接，圆锥滚子轴承81可以同时承受周向以及周向受力，可以对主轴2起到十分好的支撑，在壳体1内设有驱动主套筒8朝向远离髋臼锉31一端滑动的复位弹簧13，设置复位弹簧13这样髋臼锉31默认是处于回缩状态，即远离病人的状态，这样不仅可以方便操控，也可以提高手术过程中的安全性。

参照图2以及图4，壳体1上沿壳体1轴线方向有腰形槽14，在主套筒8上设有限位柱82，限位柱82沿主套筒8的径向设置，限位柱82端部与主套筒8螺纹连接，限位柱82与腰形槽14配合，限位柱82滑移设置在腰形槽14内，通过设置限位柱82以及限位槽，可对主套筒8起到限位作用，这样主套筒8仅仅只能滑动，无法转动，壳体1外周面上位于腰形槽14外套设有限位环15，限位环15与壳体1螺纹连接，通过调节限位环15的位置，使得限位柱82与限位环15端面抵接，限位环15可以对主套筒8的滑移范围起到限位，这样可以方便控制髋臼锉31的最大进给量，避免出现进给超限的问题，从而保证磨削精度以及手术效果。

参照图2以及图4，为了方便调整限位环15的位置，对最大进给量的范围进行调节，在主套筒8与腰形槽14对应的表面上沿主轴2轴向设有刻度83，刻度83以限位杆为原点沿主轴2轴向延伸，将刻度83与主套筒8对应设置，可以方便观察刻度83。初始状态，限位柱82是位于腰形槽14一端的，以限位柱82为原点，参照主套筒8上的刻度83，即可实现限位环15位置的调节，方便对主套筒8滑动范围进行调节。同时，为了避免限位环15出现松动，本实施例中，限位环15为两个，两个限位环15可以互相抵紧，避免限位环15出现自转，影响定位精度。

此外，参照图2以及图4，为了方便在磨削过程中观察磨削精度，刻度83为两列对称设置在限位柱82两侧，这样在进给过程中，即使位于限位柱82一侧的刻度83滑动到壳体1内部，通过观察远离限位环15一侧的刻度83，即刻度83位于腰形槽14内的多少，即可判断当前进给量，方便外壳医生在手术时观察当前磨削进度。

此外，参照图2以及图4，在安装髋臼杯41时，需要对主轴2进行敲击，为降低主轴2的损伤，在安装髋臼杯41之前，需要在主轴2远离髋臼杯41的一端安装受力板5，以增大主轴2的受力面积，为方便在主轴2上切换电钻或者受力板5，主轴2末端通过固定装置连接有电钻或受力板5，这样电钻或者受力板5均是可拆卸设置在主轴2上的，安装以及拆卸十分方便，固定装置的结构与主轴2和磨削轴3的固定结构类似，在此不再赘述。

本实施例的实施原理为：手术时，当需要对髋臼杯41进行打磨的时候，先在主轴2上安装磨削轴3，将磨削轴3插入沉孔21内，滚珠261嵌入环形槽7内，磨削轴3上的凸块6嵌入开口槽22内，随后松开锁紧套23，锁紧套23将滚珠261限制在锥形孔26内，滚珠261即可将磨削轴3固定在主轴2上，随后再在磨削轴3上安装上髋臼锉31，即可实现磨削轴3的固定，最后再将电钻固定在主轴2另一端，开启电钻，滑动主轴2，即可实现髋臼的磨削；

当想要安装髋臼杯41时，滑动锁紧套23，此时滚珠261可以在锥形孔26内活动，拔出磨削轴3，将安装轴4插入沉孔21内并且通过滚珠261以及锁紧套23固定，同时在主轴2另一端安装上受力板5，即可进行髋臼杯41的安装。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种骨科关节置换手术系统的末端组件，包括与机器人手臂固定的壳体(1)，所述壳体(1)内设有主轴(2)，所述主轴(2)与壳体(1)同轴设置，所述主轴(2)与壳体(1)转动连接且能沿壳体(1)轴线方向滑移，其特征在于：所述主轴(2)端部与主轴(2)同轴设有磨削轴(3)，所述磨削轴(3)端部设有髋臼锉(31)，所述主轴(2)端部设有用于固定磨削轴(3)的固定装置；还包括通过固定装置固定在主轴(2)端部的安装轴(4)，所述安装轴(4)远离主轴(2)一端设有髋臼杯(41)。

2.根据权利要求1所述的一种骨科关节置换手术系统的末端组件，其特征在于：所述固定装置包括设置在主轴(2)端部的沉孔(21)，所述沉孔(21)内径与安装轴(4)以及磨削轴(3)外径相等，所述沉孔(21)与主轴(2)同轴设置，所述安装轴(4)以及磨削轴(3)外周面上设有凸块(6)，所述主轴(2)端面设有供凸块(6)插入的开口槽(22)，所述主轴(2)外周面上沿主轴(2)径向滑移设有能够部分伸入沉孔(21)内的滚珠(261)，所述安装轴(4)以及磨削轴(3)上设有在插入沉孔(21)内后供滚珠(261)嵌入的环形槽(7)，所述主轴(2)上设有驱动滚珠(261)保持在嵌入环形槽(7)状态的固定件。

3.根据权利要求2所述的一种骨科关节置换手术系统的末端组件，其特征在于：所述主轴(2)外周面上沿主轴(2)径向设有用于安装滚珠(261)的锥形孔(26)，所述锥形孔(26)与沉孔(21)相通，所述固定件包括套设在主轴(2)上且位于锥形孔(26)外的锁紧套(23)，所述锁紧套(23)沿主轴(2)轴向与主轴(2)滑移连接，所述锁紧套(23)内壁上设有在滚珠(261)嵌入环形槽(7)内时与滚珠(261)抵接的凸环(231)。

4.根据权利要求3所述的一种骨科关节置换手术系统的末端组件，其特征在于：所述主轴(2)外套设有锁紧弹簧(24)，所述锁紧弹簧(24)一端与主轴(2)抵接另一端与凸环(231)侧面抵接，所述主轴(2)外周面上套设有橡胶圈(25)，所述橡胶圈(25)位于凸环(231)远离锁紧弹簧(24)一侧。

5.根据权利要求1所述的一种骨科关节置换手术系统的末端组件，其特征在于：所述壳体(1)内沿壳体(1)轴线方向滑移设有主套筒(8)，所述主套筒(8)与主轴(2)转动连接。

6.根据权利要求5所述的一种骨科关节置换手术系统的末端组件，其特征在于：所述壳体(1)上沿壳体(1)轴线方向设有腰形槽(14)，所述主套筒(8)上设有限位柱(82)，所述限位柱(82)滑移设置在腰形槽(14)内，所述壳体(1)外周面上位于腰形槽(14)外套设有限位环(15)，所述限位环(15)与壳体(1)螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的一种骨科关节置换手术系统的末端组件，其特征在于：所述主套筒(8)与腰形槽(14)对应的表面上沿主轴(2)轴向设有刻度(83)。

8.根据权利要求7所述的一种骨科关节置换手术系统的末端组件，其特征在于：所述刻度(83)为两列对称设置在限位柱(82)两侧。

9.根据权利要求5或6所述的一种骨科关节置换手术系统的末端组件，其特征在于：所述主套筒(8)内设有至少两个圆锥滚子轴承(81)，所述圆锥滚子轴承(81)的内圈与主轴(2)转动连接，所述壳体(1)内设有驱动主套筒(8)朝向远离髋臼锉(31)一端滑动的复位弹簧(13)。

10.根据权利要求1所述的一种骨科关节置换手术系统的末端组件，其特征在于：所述主轴(2)末端通过固定装置连接有电钻或受力板(5)。

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