CN212547164U - 一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置，属于医疗器械设备技术领域，其技术方案为包括刻度梁，设置在刻度梁上的导航组件，所述导航组件包括固定在刻度梁一端的固定导航部和铅垂仪，设置在刻度梁上的可调节导航部，所述可调节导航部可沿刻度梁的长度方向滑动式锁定调节，固定导航部和可调节导航部均设置有导航管调节组件，导航管调节组件中的针式导航管可绕与导航管调节组件的铰接点转动式锁定调节；本实用新型提供一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置，整个装置结构小巧简单，操作方便，可高温高压消毒，极大的提高了置钉的准确性和安全性。

Description

一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置

技术领域

本实用新型属于医疗器械设备技术领域，具体涉及一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置 。

背景技术

1983年Denis 在Holdworth 二柱理论的基础上创立了三柱理论学说，强调韧带对脊柱稳定的作用，提出脊柱的稳定性有依赖于中柱的完整，并强调后方韧带复合结构稳定性的作用。采用椎弓根螺钉固定椎体是脊柱外科治疗脊柱疾患的手术中最为常用的一种手术方式，椎弓根螺钉内固定的关键在于术中选择合适的进钉点及合适的内倾角，术中透视下进钉点多选择位于椎弓根外侧壁的外上缘，由于椎弓根直径有限，如第一次穿刺位置不理想，术中再次调整更改钉道的难度较大，即使改道成功也会降低骨质对螺钉的把持力，增加术后出现螺钉松动移位及手术失败的风险。如穿刺不准确、进钉点偏内或者内倾角偏大可能出现椎弓根螺钉进入椎管损伤硬膜囊及神经可能，造成严重的并发症。徒手操作不能实现置钉的标准化，在不同的椎体的椎弓根螺钉的进钉点及内倾角会存在差异，进而造成螺钉尾端位置的差异。

现有技术中采用的置钉技术种类繁多，但是都存在诸多问题。采用X线透视辅助置钉技术存在如下问题：1、辐射暴露大大增加；2、术中感染率大大增加；3、C臂体型较大，影响手术操作；4、C臂并不便宜，G臂更贵；5、长期占用手术设备。

三维计算机辅助导航存在如下问题：1、辐射暴露大大增加；2、术中感染率大大增加；3、O臂体型较大，操作不方便；4、O臂并价格十分昂贵。

机器人辅助技术存在如下问题：1、对体位要求高，术中患者体位与术前CT检查时体位不能有太多变化，否则很难进行影响匹配，骨质疏松患者注册和影响匹配也存在困难；2、触觉反馈体系的缺失，其操作范围受限；安装、调试比较复杂；在使用过程中可能发生各种机械故障；手术前的准备及手术中更换器械操作耗时较长；3、均采用胸腰椎棘突夹子或斯氏针辅助固定在棘突上，无形中增加了手术创伤，同时使用机器人导致医疗费用增加；4、安全性问题较为复杂，涉及外科机器人的体系结构、机器人运动的机械约束、多传感器监测等技术,目前还未能够形成一个普遍承认的安全标准。

3D打印导航模板存在如下问题：1、专人操作软件制作模板；2、增加患者费用；3、后柱结构不可避免地毁损；4、手术时间和出血量增加；5、因为材质形变以及骨面微滑动导致精确度下降。

若采用徒手置钉则会出现：1、对解剖非常熟悉，空间思维要求高；2、需要丰富的临床经验；3、学习曲线长；4、很难做多双侧完全对称；5、置钉错误率高等等问题。

由此，针对现有技术对置钉操作存在的诸多问题，需要研发一种脊柱置钉导航装置，使得其具有：1、价格便宜；2、操作方便；3、体积不大；4、可以整体高温高压消毒直接台上使用；5、只要目标椎弓根非先天发育畸形，均适用的优点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高精度脊柱椎弓根螺钉置钉导航装置，实现对椎弓根置钉工作的精准的角度调节定位后的置钉操作，在基于铅垂仪的水平调节和导航管调节组件在刻度梁上的位置调节定位，和两个导航管调节组件在矢状位上角度调节并锁定的功能下，实现了精准的定位置钉，整个装置结构简单，体积小巧，操作方便，极大的提高了置钉的准确性和安全性。

本实用新型目的是这样的实现的，包括刻度梁，设置在刻度梁上的导航组件，所述导航组件包括固定在刻度梁一端的固定导航部和铅垂仪，设置在刻度梁上的可调节导航部，所述可调节导航部可沿刻度梁的长度方向滑动式锁定调节，固定导航部和可调节导航部均设置有导航管调节组件，导航管调节组件中的针式导航管可绕与导航管调节组件的铰接点转动式锁定调节。

本实用新型的有益效果体现在：

1、本实用新型中，通过在刻度梁的一端固定设置固定导航部，在刻度梁上设置可调节导航部，由于可调节导航部可以在刻度梁能够实现相对刻度梁滑动后的位置锁定，并通过刻度梁上的刻度显可以确定固定导航部和可调节导航部之间的相对距离调节，并实现两者之间的位置稳定确定，由此，固定导航部和可调节导航部中的导航管调节组件通过调节，可以实现两个针式导航管与刻度梁垂面之间夹角（与矢状位所成夹角）的确定，同时针式导航管与导航管调节组件之间具有转动式锁定调节功能，由此，可以通过对两个针式导航管的转动锁定调节，并通过固定导航部和可调节导航部之间的距离和针式导航管长度的计算，实现对针式导航管刺入椎弓根螺钉进钉点位置的精确控制，从而实现置钉的进钉点以及内倾角精准稳定的导航功能。

2、本实用新型中，所述可调节导航部通过设置滑动锁紧套实现相对刻度梁的滑动调节和调节后的稳固锁定；其中，通过设置滑动壳在刻度梁上具有相对的滑动功能，并在滑动壳上固定设置筒套，在筒套的内部设置调节杆，调节杆与刻度梁之间通过齿纹啮合，由此通过调节杆的转动即可以实现滑动壳在刻度梁的滑动控制；其中，由于在筒套的侧壁设置有锁紧扣，锁紧扣与筒套之间铰接设置，锁紧扣的端部设置有可以和调节杆侧壁设置的齿纹卡紧的卡头，由此通过对锁紧扣的转动控制即可以实现对调节杆转动的锁定，由此实现调节杆与刻度梁之间的锁定，实现实现调节杆与刻度梁之间进行啮合转动调节后的稳定锁定功能，保证了可调节导航部与刻度梁之间的稳定锁定。

3、本实用新型中，通过在刻度梁上设置可拆卸的铅垂仪，可以实现对整个装置水平状态的检测和头倾角或尾倾角的设定和控制，由此保证两个针式导航管头尾倾斜角度与目标椎弓根的头尾倾斜角度完全一致。在空间上的位置调节，由此提高置钉导航的精准度。

4、本实用新型中，通过在导航管调节组件中设置角度盘，并在角度盘的弧形边沿均布设置有锯齿刻度，与此同时，角度盘圆心铰接设置有角度锁紧杆，角度锁紧杆可以实现相对角度盘圆心转动后通过对锯齿的卡紧而实现相对角度盘的位置锁定，同时，针式导航管固定在角度锁紧杆上，因此，针式导航管的角度调节可以通过角度盘实现精准调节的同时还能在角度锁紧杆的作用下实现稳定的锁紧，由此保证了针式导航管角度调节后的稳定锁定，保证了置钉导航的稳定性和高精准度。

5、本实用新型中，通过在第一转动板和第二转动板沿长度方向均设置有滑槽，使得锁紧头可以沿着滑槽在第一转动板和第二转动板的长度的调节，并通过螺杆与固定板之间的螺纹连接对锁紧头进行在第一转动板和第二转动板之间的滑动控制和锁定，由此提高锁紧头与角度盘之间卡紧锁定的稳定效果。

6、本实用新型中，调节杆的端部和螺杆的端部均设置有捏持片，方便对调节杆和螺杆转动控制的调节，从而实现导航器的调节更加的方便和稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型椎弓根置钉导航装置整体结构示意图；

图2为本实用新型椎弓根置钉导航装置主视结构示意图；

图3为本实用新型椎弓根置钉导航装置整体结构示意图；

图4为本实用新型铅垂仪结构示意图；

图5为本实用新型可调节导航部5与固定导航部3的相对距离c计算原理图；

图6为本实用新型头倾角或尾倾角（β）的示意图。

附图中，1-刻度梁，2-导航组件，3-导航部，4-铅垂仪，5-可调节导航部，6-导航管调节组件，7-针式导航管，8-滑动锁紧套，9-滑动壳，10-筒套，11-调节杆，12-锁紧扣，13-卡头，14-齿条，15-倾角刻度环，16-横梁，17-角度指针，18-固定杆，19-角度盘，20-角度锁紧杆，21-锯齿刻度，22-第一转动板，23-第二转动板，24-锁紧头，25-固定板，26-螺杆，27-卡紧头，28-捏持片，29-第一进钉点，30-第二进钉点，31-内倾角，32-椎弓根，33-中空穿刺头，34-β，35-水平线，36-重垂线，37-椎弓根轴线，38-上终版。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置，包括刻度梁1，设置在刻度梁1上的导航组件2，所述导航组件2包括固定在刻度梁1一端的固定导航部3和铅垂仪4，设置在刻度梁1上的可调节导航部5，所述可调节导航部5可沿刻度梁1的长度方向滑动式锁定调节，固定导航部3和可调节导航部5均设置有导航管调节组件6，导航管调节组件6中的针式导航管7可绕与导航管调节组件6的铰接点转动式锁定调节；通过在刻度梁1的一端固定设置固定导航部3，在刻度梁1上设置可调节导航部5，由于可调节导航部5可以在刻度梁1能够实现相对刻度梁1滑动后的位置锁定，并通过刻度梁1上的刻度显可以确定固定导航部3和可调节导航部5之间的相对距离调节，并实现两者之间的位置稳定确定，由此，固定导航部3和可调节导航部5中的导航管调节组件6通过调节，可以实现两个针式导航管7之间的夹角的确定，同时针式导航管7与导航管调节组件6之间具有转动式锁定调节功能，由此，可以通过对两个针式导航管7的转动锁定调节，并通过固定导航部3和可调节导航部5之间的距离和针式导航管7长度的计算，实现对针式导航管7刺入脊柱位置的精确控制，从而实现置钉的精准稳定导航功能。

所述可调节导航部5还包括滑动锁紧套8，导航管调节组件6固定设置在滑动锁紧套8上，所述滑动锁紧套8包括滑动壳9，与滑动壳9固定设置的筒套10，筒套10内部与滑动壳9内部连通，所述筒套10中转动设置有调节杆11，所述筒套10的侧壁设置有锁紧扣12，所述锁紧扣12的一端与筒套10铰接设置，锁紧扣12的另一端的卡头13与调节杆11侧壁设置的齿纹槽相适配，所述刻度梁1沿长度方向上设置有与调节杆11侧壁设置的齿纹相适配的齿条14，齿条14和调节杆11侧壁设置的齿纹啮合设置；可调节导航部5通过设置滑动锁紧套8实现相对刻度梁1的滑动调节和调节后的稳固锁定；其中，通过设置滑动壳9在刻度梁1上具有相对的滑动功能，并在滑动壳9上固定设置筒套10，在筒套10的内部设置调节杆11，调节杆11与刻度梁1之间通过齿纹啮合，由此通过调节杆11的转动即可以实现滑动壳9在刻度梁1的滑动控制，其中，由于在筒套10的侧壁设置有锁紧扣12，锁紧扣12与筒套10之间铰接设置，锁紧扣12的端部设置有可以和调节杆11侧壁设置的齿纹卡紧的卡头13，由此通过对锁紧扣12的转动控制即可以实现对调节杆11转动的锁定，由此实现调节杆11与刻度梁1之间的锁定，实现实现调节杆11与刻度梁1之间进行啮合转动调节后的稳定锁定功能，保证了可调节导航部5与刻度梁1之间的稳定锁定。

所述铅垂仪4包括倾角刻度环15，沿倾角刻度环15直径方向上设置的横梁16，与横梁16中部铰接设置的角度指针17，所述倾角刻度环15的上部二分之一圆的部分设置有刻度，所述倾角刻度环15的底部通过卡槽与刻度梁1可拆卸连接；通过在刻度梁1上设置可拆卸的铅垂仪4，可以实现对刻度梁1的水平状态的检测和调节，由此保证整个装置的水平确定和提高两个针式导航管7在空间上的位置调节，由此提高置钉导航的精准度。

所述导航管调节组件6还包括固定杆18，设置在固定杆18下端的角度盘19，与角度盘19圆心铰接设置的角度锁紧杆20，所述针式导航管7固定在角度锁紧杆20上，所述针式导航管7的中心轴过角度盘19与角度锁紧杆20的铰接点，所述角度盘19的弧形边沿均布设置有锯齿刻度21，每一锯齿刻度21依次对应角度盘19盘面上设置的刻度中的一分度，由于将针式导航管7的中心轴过角度盘19与角度锁紧杆20的铰接点，使得对针式导航管7的角度调节可以精准的实现。

所述角度锁紧杆20包括设置在角度盘19盘面两侧的第一转动板22和第二转动板23，滑动设置在第一转动板22和第二转动板23之间的锁紧头24，第一转动板22和第二转动板23的端部通过固定板25固定，锁紧头24与固定板25之间通过螺杆26连接，所述螺杆26与固定板25螺纹连接，所述锁紧头24靠近角度盘19的一端设置有与锯齿刻度21相适配的卡紧头27；通过在导航管调节组件6中设置角度盘19，并在角度盘19的弧形边沿均布设置有锯齿刻度21，与此同时，角度盘19圆心铰接设置有角度锁紧杆20，角度锁紧杆20可以实现相对角度盘19圆心转动后通过对锯齿的卡紧而实现相对角度盘19的位置锁定，同时，针式导航管7固定在角度锁紧杆20上，因此，针式导航管7的角度调节可以通过角度盘19实现精准调节的同时还能在角度锁紧杆20的作用下实现稳定的锁紧，由此保证了针式导航管7角度调节后的稳定锁定，保证了置钉导航的稳定性和高精准度。

第一转动板22和第二转动板23沿长度方向均设置有滑槽，所述锁紧头24的两侧均设置有与滑槽相适配的滑块，滑块依次置于滑槽中使得锁紧头24可沿第一转动板22和第二转动板23的长度方向滑动；通过在第一转动板22和第二转动板23沿长度方向均设置有滑槽，使得锁紧头24可以沿着滑槽在第一转动板22和第二转动板23的长度的调节，并通过螺杆26与固定板25之间的螺纹连接对锁紧头24进行在第一转动板22和第二转动板23之间的滑动控制和锁定，锁紧头24端部设置的卡紧头27卡入相应的锯齿刻度21中，从而保证在角度锁紧杆20与角度盘19进行角度调节后，针式导航管7相对角度盘19能够稳定的锁紧，由此提高锁紧头24与角度盘19之间卡紧锁定的稳定效果。

所述针式导航管7为中空管道，所述针式导航管7的末端设置有中空穿刺头33。

调节杆11的端部和螺杆26的端部均设置有捏持片28；调节杆11的端部和螺杆26的端部均设置有捏持片，方便对调节杆11和螺杆26转动控制的调节，从而实现导航器的调节更加的方便和稳定。

所述齿条14置于刻度梁1的下方，可以减少污渍掉入齿条14中的可能性，从而使得刻度梁1部分便于清洁维护。

所述刻度梁1和导航组件2均为不锈钢材质。

本实用新型的工作原理与工作过程：

在使用前，在脊柱CT图像上对需要置钉的目标椎进行测量，得到双侧椎弓根螺钉第一进钉点29和第二进钉点30之间的距离a；同时测得椎弓根32中心线与矢状面的夹角α，即为内倾角；对本实用新型提供的置钉导航装置进行消毒，导航管调节组件6中针式导航管7的倾斜角度设定与事先测得的内倾角度一致，并进行调节后的固定；通过导航管7的长度b，以及内倾角正弦值sinα以及第一进钉点29和第二进钉点30之间的的距离a，可以获得当针式导航管7的中心刚好位于进钉点时，可调节导航部5与固定导航部3的相对距离c（c=a+2b·sinα）（如图5所示）。更具体的，通过在刻度梁1的一端固定设置固定导航部3，在刻度梁1上设置可调节导航部5，由于可调节导航部5可以在刻度梁1能够实现相对刻度梁1滑动后的位置锁定，并通过刻度梁1上的刻度显可以确定固定导航部3和可调节导航部5之间的相对距离c的调节，并实现两者之间的位置稳定确定；进一步的，需要对头倾角或尾倾角（β）的测量和确定，由于胸腰椎都有生理曲度，所以当人趴在手术床上的时候，从人体侧面观察，都有头倾角或尾倾角。这个角度因为人体体位的变化会略有变化。所以我们术中通过C臂机透视定位时，即可测得，第一进钉点29和第二进钉点30之间的距离a、内倾角α和头倾角或尾倾角β三个要素具备了以后，首先将导航装置上两侧针式导航管7的内倾角度设定，即为α，并锁定。理论上来说，可以实现将两中空穿刺头33距离设定为a以后直接使用，但是由于实际操作中肌肉的阻挡，设定好以后根本放不进去，所以，当α角度设置好锁定后，两个针式导航管7之间，即导航部3和可调节导航部5是相对合拢的，方便放置进入术区，然后通过调节滑动锁紧套8得导航部3和可调节导航部5之间到达一定距离c，而c是可以通过我们术前的规划是可以算出来的，c=a+2b·sinα，同时c是可以通过刻度梁1上的读数直接读出来，当导航部3和可调节导航部5的距离刚好是c的时候，两中空穿刺头33的距离就刚好是a，并且由于中空穿刺头33的尖端是紧贴于脊柱的第一进钉点29和第一进钉点30，可以防止可调节导航部5与导航部3在定位时相对脊的滑动；随后将铅垂仪4附在刻度梁1上，头倾或尾倾整个装置，直到铅垂仪4的读数刚好是β时，沿针式导航管7中空部电钻向椎弓根钻入约3cm克氏针，这个骨道即为我们所需要的理想的椎弓根螺钉位置。然后撤除导航装置，沿骨道开路器开路，丝攻，拧入螺钉，由此实现对精准的椎弓根螺钉置钉；其中，针式导航管7的角度调节可以通过角度盘19实现精准调节的同时还能在角度锁紧杆20的作用下实现稳定的锁紧，由此保证了针式导航管7角度调节后的稳定锁定，保证了置钉导航的稳定性和高精准度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置，包括刻度梁（1），设置在刻度梁（1）上的导航组件（2），其特征在于：所述导航组件（2）包括固定在刻度梁（1）一端的固定导航部（3）和铅垂仪（4），设置在刻度梁（1）上的可调节导航部（5），所述可调节导航部（5）可沿刻度梁（1）的长度方向滑动式锁定调节，固定导航部（3）和可调节导航部（5）均设置有导航管调节组件（6），导航管调节组件（6）中的针式导航管（7）可绕与导航管调节组件（6）的铰接点转动式锁定调节。

2.根据权利要求1所述的一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置，其特征在于：所述可调节导航部（5）还包括滑动锁紧套（8），导航管调节组件（6）固定设置在滑动锁紧套（8）上，所述滑动锁紧套（8）包括滑动壳（9），与滑动壳（9）固定设置的筒套（10），筒套（10）内部与滑动壳（9）内部连通，所述筒套（10）中转动设置有调节杆（11），所述筒套（10）的侧壁设置有锁紧扣（12），所述锁紧扣（12）的一端与筒套（10）铰接设置，锁紧扣（12）的另一端的卡头（13）与调节杆（11）侧壁设置的齿纹槽相适配，所述刻度梁（1）沿长度方向上设置有与调节杆（11）侧壁设置的齿纹相适配的齿条（14），齿条（14）和调节杆（11）侧壁设置的齿纹啮合设置。

3.根据权利要求1或2所述的一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置，其特征在于：所述铅垂仪（4）包括倾角刻度环（15），沿倾角刻度环（15）直径方向上设置的横梁（16），与横梁（16）中部铰接设置的角度指针（17），所述倾角刻度环（15）的上部二分之一圆的部分设置有刻度，所述倾角刻度环（15）的底部通过卡槽与刻度梁（1）可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置，其特征在于：所述导航管调节组件（6）还包括固定杆（18），设置在固定杆（18）下端的角度盘（19），与角度盘（19）圆心铰接设置的角度锁紧杆（20），所述针式导航管（7）固定在角度锁紧杆（20）上，所述针式导航管（7）的中心轴过角度盘（19）与角度锁紧杆（20）的铰接点，所述角度盘（19）的弧形边沿均布设置有锯齿刻度（21），每一锯齿刻度（21）依次对应角度盘（19）盘面上设置的刻度中的一分度。

5.根据权利要求4所述的一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置，其特征在于：所述角度锁紧杆（20）包括设置在角度盘（19）盘面两侧的第一转动板（22）和第二转动板（23），滑动设置在第一转动板（22）和第二转动板（23）之间的锁紧头（24），第一转动板（22）和第二转动板（23）的端部通过固定板（25）固定，锁紧头（24）与固定板（25）之间通过螺杆（26）连接，所述螺杆（26）与固定板（25）螺纹连接，所述锁紧头（24）靠近角度盘（19）的一端设置有与锯齿刻度（21）相适配的卡紧头（27）。

6.根据权利要求5所述的一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置，其特征在于：第一转动板（22）和第二转动板（23）沿长度方向均设置有滑槽，所述锁紧头（24）的两侧均设置有与滑槽相适配的滑块，滑块依次置于滑槽中使得锁紧头（24）可沿第一转动板（22）和第二转动板（23）的长度方向滑动。

7.根据权利要求6所述的一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置，其特征在于：所述针式导航管（7）为中空管道，所述针式导航管（7）的末端设置有中空穿刺头（33）。

8.根据权利要求6所述的一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置，其特征在于：调节杆（11）的端部和螺杆（26）的端部均设置有捏持片（28）。

9.根据权利要求2所述的一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置，其特征在于：所述齿条（14）置于刻度梁（1）的下方。

10.根据权利要求6所述的一种高精度椎弓根螺钉置钉导航装置，其特征在于：所述刻度梁（1）和导航组件（2）均为不锈钢材质。

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