CN219814305U - 一种用于脊柱手术的导航定位结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于脊柱手术的导航定位结构，属于医疗器械领域。导航定位结构包括第一组件、第二组件、第三组件、第四组件和第五组件；第一组件为棘突夹结构，包括支撑轴和固定针；第一组件通过支撑轴与第二组件、第三组件由下向上依次相连；第二组件用于带动第三组件转动；第三组件为球形铰链组件；第四组件为校准组件，相对第三组件转动；第五组件为操作组件，由操作臂和第二套筒连接组成；操作臂包括悬梁臂、滑动块和固定管；滑动块滑动连接在第四组件上表面；第二套筒内部与外科手术器械匹配相接。本实用新型能够辅助医生对脊柱解剖结构精确定位，并实现固定节段椎体及上下节段椎体的同时定位及后续手术的导航，体积小，手术效率高。

Description

一种用于脊柱手术的导航定位结构

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，具体涉及一种用于脊柱手术的导航定位结构。

背景技术

脊柱外科手术需要依靠C型臂或O型臂等影像设备对脊柱进行扫描定位。手术过程中医生需要根据术中影像学检查情况结合术前影像学检查结果对患者脊柱解剖结构的体表定位进行大致判断，在微创穿刺操作或者开放手术内固定置入前的定位及操作方向高度依赖医生的经验，难以做到精确操作。如果微创穿刺操作或者开放手术内固定置入方向定位不准确，则极有可能损伤血管、神经等重要解剖结构，引起严重后果。因此，脊柱外科手术操作迫切需要能够辅助医生对脊柱解剖结构进行精确定位的导航定位结构。

Spine Assist是一种较为简单的机器人设备，是为一个具有六个自由度的并联机械臂，为半主动模式，用以定位和维持脊柱手术过程中手术工具的轨迹。设备与骨性结构的连接可以通过将特殊设计的桥接设备安装在棘突夹上来实现，也可以通过把T型悬停微创支架使用克氏针安装在棘突上，并将两枚固定针直接固定在髂后上棘上来完成。然而此结构采用的并联机械臂设计结构过于复杂，对动力结构性能要求较高，控制算法复杂，造价昂贵。运动主体结构内部的6个连杆锁定力度较低，支撑力线方向与连杆运动方向一致，结构稳定性差。除此之外，其安装过程耗时较长，对于严重脊柱畸形的患者，因其并联结构，活动范围有限，因此无法有效进行椎弓根螺钉穿刺点的准确定位。最初，该系统主要用于椎弓根螺钉和经椎板螺钉的置入。因此应用场景要求较高，应用范围较窄，无法有效推广。

Renaissance与Spine Assist结构相似，为第二代脊柱手术机器人，其在SpineAssist基础上扩展了可用的临床应用范围。但是，Mazor Renaissance仍然面临着一些类似于早期同行的挑战，特别是由于引导套管的研磨作用而导致的植入物错位。第三代Mazor X系统与以前的版本相比，机械臂可以串联而不是并联运动，从而增加了系统的运动范围和工作能力。然而此设计增加了机械臂所需要的工作空间，使手术室内部空间十分拥挤，影响手术体验。每次脊柱定位之后只能实现一个椎体层面的操作，多个椎体节段手术操作需要大量时间进行逐层匹配，严重影响手术操作流程。除此之外，复杂的机械臂设计结构以及外部定位工作站使其造价极为昂贵，无法普及应用。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种用于脊柱手术的导航定位结构，该导航定位结构固定于椎体棘突表面，固定过程简单，操作便捷，通过导航定位结构的轴向旋转能够实现固定节段椎体及上下节段椎体共3个椎体的同时定位，极大缩短操作时间，提高手术效率，减少了导航定位结构的体积，节省了操作空间，使导航定位结构能够更加小型化。另外，该导航定位结构能够与椎弓根螺钉置入设备以及椎间孔镜等现有手术器械进行匹配，扩大了该导航定位结构的适用场景。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于脊柱手术的导航定位结构，所述导航定位结构包括第一组件、第二组件、第三组件、第四组件和第五组件；

所述第一组件、所述第二组件、所述第三组件和所述第四组件由下向上同轴相接；所述第一组件为棘突夹结构，包括支撑轴和固定针，所述固定针上部安装在所述支撑轴内，所述固定针下部用于与椎体棘突表面相接；所述第一组件通过所述支撑轴与所述第二组件、所述第三组件由下向上依次相连；所述第二组件为驱动组件，用于带动所述第三组件转动；所述第三组件为球形铰链组件；所述第四组件为校准组件，通过第二旋转电机与所述第三组件相连接，并在所述第二旋转电机带动下相对所述第三组件转动；

所述第五组件为操作组件，由操作臂和第二套筒连接组成；所述操作臂包括悬梁臂、滑动块和固定管；所述滑动块和所述固定管分别安装在所述悬梁臂的上下两端；所述滑动块滑动连接在所述第四组件的上表面，并能沿所述第四组件上表面直线滑动；所述第二套筒安装在所述固定管内，所述第二套筒内部与外科手术器械匹配相接。

进一步地，所述第三组件包括基座、第二齿轮、第二连接杆、第二连接块和顶座；所述顶座和所述基座分别位于所述第三组件上下两端；所述第二齿轮安装在所述基座上，并与所述第二连接杆下端相连，所述第二齿轮与所述第二组件的第一齿轮啮合连接，所述第二组件通过所述第一齿轮和所述第二齿轮的啮合传动带动所述第三组件转动；所述第二连接杆上端通过所述第二连接块安装在所述顶座下方；所述第二连接杆为弓形连接杆，多个所述第二连接杆围绕所述第三组件轴心交叉旋转排列形成所述第三组件的球形铰链结构。

进一步地，所述第二连接杆由弓形杆和两个U型结构组成，两个所述U型结构分别连接在所述弓形杆的两端；且两个所述U型结构的U型开口分别朝向外侧。

进一步地，所述弓形杆中部与两端夹角为90°～180°。

进一步地，所述第二齿轮由表面相互垂直的扇形齿盘和第一连接块连接组成；所述扇形齿盘与所述基座上的第一轴瓦相连；所述第一连接块与所述第二连接杆相连接。

进一步地，所述第一组件还包括连接轴、第一连接杆、第一旋转轴、第二旋转轴、固定块、固定钉；所述连接轴与所述支撑轴下方同轴连接，所述固定针由所述连接轴内穿过深入所述支撑轴内；多个所述第一连接杆两两对称设置在所述第一组件的左右两侧，且同侧的所述第一连接杆平行排列，所述第一连接杆上端通过所述第一旋转轴与所述连接轴相连接，所述固定块置于同侧的两个所述第一连接杆之间，并通过所述第二旋转轴与所述第一连接杆连接；两个所述固定钉分别由所述固定块中心穿过交叉置于椎体棘突表面。

进一步地，所述第二旋转轴上设有垫圈，所述垫圈置于所述第一连接杆与所述固定块之间。

进一步地，所述第二组件还包括盘状平台、第一齿轮和第一旋转电机；在所述盘状平台上以圆周阵列均布多个第一齿轮槽，多个所述第一旋转电机以圆周阵列均布安装在所述盘状平台上，并位于所述第一齿轮槽一侧；所述第一旋转电机的转轴与所述第一齿轮相连，所述第一齿轮的下部置于所述第一齿轮槽内，所述第一齿轮与所述第三组件啮合传动。

进一步地，所述第四组件由驱动盘和伸缩盘组成，所述驱动盘设置在所述伸缩盘下方；

所述驱动盘还包括第一固定盘、第一直线电机；所述第二旋转电机安装在所述第一固定盘下表面，并通过所述第三组件顶端中心设置的第十七固定孔与所述第三组件固定连接，所述第四组件在所述第二旋转电机驱动下相对所述第三组件轴向旋转；两个所述第一直线电机对称固定在所述第一固定盘上表面；

所述伸缩盘还包括第二固定盘、第一套筒、第二直线电机和推动杆；两个所述第一套筒对称安装在所述第二固定盘下表面两侧，分别套在所述第一直线电机上，并与所述第一直线电机的输出轴相连接；所述第二直线电机安装在所述第二固定盘上表面上，所述第二直线电机通过所述推动杆与所述第五组件的所述滑动块相连。

进一步地，所述第五组件还包括固定栓；所述滑动块内部沿轴线设有滑动槽；所述第二固定盘表面上设有第二十固定孔，所述第二十固定孔与所述第二直线电机分置于所述第二固定盘中心的相对两侧；所述固定栓通过所述滑动槽插入所述第二十固定孔内，引导所述滑动块直线运动。

本实用新型的有益效果：

本实用新型公开的导航定位结构能够辅助医生对脊柱解剖结构进行精确定位，固定过程简单，操作便捷，且体积小，节省了操作空间，通过导航定位结构的轴向旋转能够实现固定节段椎体及上下节段椎体共3个椎体的同时定位，极大缩短了操作时间，提高了手术效率，而第五组件中的第二套筒能够与椎弓根螺钉置入设备以及椎间孔镜等现有手术器械进行匹配，扩展了其适用场景，有利于本实用新型的进一步推广。

本实用新型的第一组件采用棘突夹设计，使导航定位结构牢固固定于椎体棘突，能够适应椎体不同角度的轴向旋转，并能够及时调整位姿，适应脊柱畸形等复杂解剖结构的要求，解决了传统脊柱手术机器人对于重度脊柱侧凸等椎体严重轴向旋转的患者的定位操作极为困难，容易出现定位失败的问题，扩大了本实用新型的适用范围；本实用新型与传统脊柱手术机器人需要将操作端机械臂固定于手术室地面相比，本实用新型仅需要固定于棘突之上，不需要固定于手术室地面的大型基座支架等结构，操作过程简单，极大地减少了导航定位结构的体积以及操作过程中所占用的手术室空间，使导航定位结构能够更加小型化。同时因该导航定位结构能够围绕棘突夹所固定的椎体进行轴向旋转，有助于导航定位结构对固定椎体的上下节段椎体同时定位，简化了操作步骤，提高了手术效率。

本实用新型的第二组件作为驱动组件，其位于整体结构下方，能够有效平衡结构重心位置，并能够提供最准确的动力。

本实用新型首次在第三组件采用了球形铰链设计，通过多个轴向交叉排列的弓形的第二连接杆形成主体运动结构，其对第四组件的支撑能力也更强，第三组件的球形铰链结构能够使顶座与基座间产生最大360°相对旋转和90°弯曲运动，活动范围更大，并能够通过第二连接杆对顶座产生稳定的支撑力，进一步提高结构的强度，而第三组件中的每个铰链只需要一个第一旋转电机驱动，驱动简单，对动力系统功能和结构强度要求较低，能够降低生产成本。而传统脊柱手术机器人多采用串联机械臂结构设计，对驱动电机的性能要求较高，并且需要配合机械臂内部自锁结构以维持机械臂的位姿，从而使机械臂内部结构复杂，造价昂贵，并且内部组件容易损坏，使用寿命较短。因此，本实用新型能够在保证定位精度和活动范围的同时极大降低生产成本，有利于进一步推广。

本实用新型的第四组件能够进一步调整导航定位结构的操作范围，减少定位过程中的偏倚。

本实用新型的第五组件通过套筒与常用脊柱外科器械、普通骨科器械等相匹配，无需增加手术耗材，与传统脊柱手术机器人操作端需要专用手术器械以完成手术，且部分器械为一次性使用耗材相比，本实用新型大大降低了手术成本，从而增加了该导航定位结构的应用范围。另外，本实用新型通过固定管能够对椎体解剖部位进行定位，并对内固定置入及微创穿刺操作进行导航。并且本实用新型在使用过程中作为医生的辅助工具，不改变医生的手术习惯，使用方便，易于被使用者接受。

附图说明

图1为本实用新型用于脊柱手术的导航定位结构示意图；

图2为本实用新型中第一组件示意图；

图3为图2中支撑轴示意图；

图4为图2中连接轴示意图；

图5为图2中第一连接杆示意图；

图6为图2中第一旋转轴示意图；

图7为图2中第二旋转轴示意图；

图8为图2中固定块示意图；

图9为图2中固定钉示意图；

图10为图2中固定针示意图；

图11为本实用新型中第二组件示意图；

图12为本实用新型中第三组件示意图；

图13为图12中基座示意图；

图14为图12中第二齿轮示意图；

图15为图12中第二连接杆示意图；

图16为图12中第二连接块示意图；

图17为图12中顶座示意图；

图18为本实用新型中第四组件示意图；

图19为图18中驱动盘示意图；

图20为图18中伸缩盘示意图；

图21为本实用新型中第五组件示意图；

图22为图21中操作臂示意图；

图23为图21中固定栓示意图；

图24为图21中第二套筒示意图；

图25为本实用新型用于脊柱手术的导航定位结构安装于椎体的示意图；

图26为本实用新型用于脊柱手术的导航定位结构进行多节段椎体定位操作过程的示意图。

其中：1、第一组件；11、支撑轴；111、第一固定孔；12、连接轴；121、第一柱状部；122、支撑块；123、第二固定孔；124、第三固定孔；125、鞍状面；13、第一连接杆；131、第四固定孔；132、第五固定孔；14、第一旋转轴；141、第六固定孔；15、第二旋转轴；151、垫圈；16、固定块；161、第七固定孔；162、第八固定孔；163、锯齿面；17、固定钉；171、第二柱状部；172、第一固定柄；173、钉头；18、固定针；181、圆柱；182、针头；2、第二组件；21、盘状平台；22、第一齿轮；23、第一旋转电机；24、第一齿轮槽；25、第九固定孔；3、第三组件；31、基座；311、基座盘；312、第十固定孔；313、第一轴瓦；314、第十一固定孔；315、第二齿轮槽；32、第二齿轮；321、扇形齿盘；322、第十二固定孔；323、第一连接块；324、第十三固定孔；33、第三旋转轴；34、第二连接杆；341、弓形杆；342、U型结构；343、第十四固定孔；35、第二连接块；351、第十五固定孔；352、第十六固定孔；36、顶座；361、顶座盘；362、第十七固定孔；363、第二轴瓦；364、第十八固定孔；365、第三齿轮槽；4、第四组件；41、驱动盘；411、第一固定盘；412、第十九固定孔；413、第二旋转电机；414、第一直线电机；42、伸缩盘；421、第二固定盘；422、第二十固定孔；423、第一套筒；424、第二直线电机；425、推动杆；5、第五组件；51、操作臂；511、悬梁臂；512、滑动块；513、侧孔；514、滑动槽；515、固定管；516、第二十一固定孔；52、固定栓；521、第三柱状部；522、第二固定柄；53、第二套筒；531、第四柱状部；532、固定环；533、第二十二固定孔。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本申请文件中的上、下、左、右、内、外、前端、后端、头部、尾部等方位或位置关系用语是基于附图所示的方位或位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本实用新型中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例记载了一种用于脊柱手术的导航定位结构，该导航定位结构无需地面支撑结构即可实现整体的稳定，节省了操作空间，使结构整体小型化。

如图1所示，导航定位结构包括第一组件1、第二组件2、第三组件3、第四组件4和第五组件5。第一组件1、第二组件2、第三组件3和第四组件4由下向上同轴相接，第二组件2和第三组件3通过轴与第一组件1依次连接，第一组件1用于将导航定位结构牢固固定于椎体棘突上，其能够适应椎体不同角度的轴向旋转，并能够及时调整位姿，有助于导航定位结构对固定椎体的上下节段椎体同时进行导航定位操作。

第二组件2与第三组件3啮合传动，第四组件4与第三组件3相接，第五组件5一端与第四组件4相连。本实施例的导航定位结构可由金属材料(钛合金、钴铬合金、医用不锈钢)或高分子材料(硅氧树脂、聚芳醚酮、聚碳酸聚氨酯)制成。

如图2所示，第一组件1为棘突夹结构，包括支撑轴11、连接轴12、第一连接杆13、第一旋转轴14、第二旋转轴15、固定块16、固定钉17和固定针18。

如图3所示，本实施例的支撑轴11为圆柱轴，其中部设有贯穿其轴向的第一固定孔111，第一固定孔111与固定针18相匹配,固定针18置于第一固定孔111内，固定针18能够将第一组件1固定于椎体棘突上。第一组件1通过支撑轴11依次插入第二组件2和第三组件3上与第一固定孔111同轴的固定孔将第一组件1、第二组件2和第三组件3串连形成一体。

连接轴12同轴连接在支撑轴11下方，如图4所示，连接轴12由上下同轴设置的第一柱状部121和支撑块122一体组成，且连接轴12设有贯穿轴向的第二固定孔123，且第二固定孔123与第一固定孔112同轴设置，二者共同容纳固定针18。支撑块122中部设有与第二固定孔123垂直的第三固定孔124，支撑块122底端为鞍状面125，且鞍状面125轴线与第三固定孔124轴线平行设置。鞍状面125为弧面结构，能够增大与椎体棘突的接触面积，使得二者更好的匹配。

第一组件1中包含4个第一连接杆13，第一连接杆13两两对称设置在第一组件1的左右两侧，且同侧的2个第一连接杆13平行排列。如图5所示，第一连接杆13为弧形杆，本实施例的第一连接杆13采用C型结构的弧形杆，第一连接杆13的两端分别设有第四固定孔131和第五固定孔132。第一旋转轴14穿过第四固定孔131和第三固定孔124将第一连接杆13上端连接在支撑块122两侧。第二旋转轴15通过第五固定孔132将第一连接杆13与固定块16连接在一起，为使二者之间的连接固定更为紧密，在第一连接杆13与固定块16之间第二旋转轴15上还可设置一个或多个垫圈151(见图7)。第一旋转轴14和第二旋转轴15均采用柱状轴。如图6所示，第一旋转轴14中间具有与第一固定孔111和第二固定孔123同轴设置的第六固定孔141，第六固定孔141用于容纳固定针18。

第一组件1的左右两侧对称设有固定块16，固定块16置于同侧设置的两个第一连接杆13之间。如图8所示，固定块16为梯形块，在其梯形面的一侧设有贯穿其表面的第七固定孔161，第二旋转轴15通过第五固定孔132、第七固定孔161连接第一连接杆13和固定块16。固定块16轴向中心具有贯穿的第八固定孔162，且第八固定孔162轴线与第七固定孔161轴线相互垂直，第八固定孔162与固定钉17同轴匹配，固定钉17穿过第八固定孔162与固定块16相连接。固定块16对称的两个梯形侧边为锯齿面163，锯齿面163具有一定向内侧弯曲的弧度，便于与椎体棘突表面相匹配。

第一组件1的左右两侧对称设置固定钉17，如图9所示，固定钉17由同轴设置的第二柱状部171、第一固定柄172及钉头173构成，第一固定柄172和钉头173分别固定设置在第二柱状部171的两端。固定钉17由固定块16的第八固定孔162中穿过能够将固定块16进一步地固定在椎体棘突表面上，第一固定柄172可避免固定钉17脱离固定块16，过度进入患者体内。第一组件1中的两个固定钉17交叉固定在椎体棘突表面，能够进一步增加该导航定位结构的稳定性。

如图10所示，固定针18由圆柱181和针头182构成，针头182设置在圆柱181的下端，圆柱181较为细长，圆柱181上部由下向上可依次容纳在第六固定孔141、第二固定孔123、第一固定孔111内。

第一组件1通过鞍状面125、锯齿面163、固定钉17和固定针18能够与椎体棘突表面紧密贴合，进而将导航定位结构牢固固定于椎体上，同时能够适应椎体不同角度的轴向旋转，并能够及时调整位姿，有助于导航定位结构对固定椎体的上下节段椎体同时进行导航定位操作。第一组件1左右双侧的两组第一连接杆13分别能够张开90°大小。第一组件1结构的设计有利于减少导航定位结构的体积，使导航定位结构能够更加小型化，从而节省操作空间。

第二组件2为驱动组件，呈驱动平台结构。如图11所示，第二组件2包括盘状平台21、第一齿轮22和第一旋转电机23，在盘状平台21上圆周阵列均布多个第一齿轮槽24，本实施例以盘状平台21上均布3个第一齿轮槽24为例进行说明。盘状平台21中心设有第九固定孔25，第九固定孔25的内径与第一组件1的支撑轴11外径相匹配，支撑轴11穿过第九固定孔25插入第三组件3内。3个第一旋转电机23围绕第九固定孔25以圆周阵列安装在盘状平台21上，并位于第一齿轮槽24一侧，3个第一齿轮22分别固定于第一旋转电机23的转轴上，第一齿轮22的下部置于第一齿轮槽24内，并与第三组件3中的第二齿轮32啮合传动，为第三组件3的球形铰链运动提供动力，并对第三组件3起支撑作用。本实施例将第二组件2设置在导航定位结构的下部，能够有效平衡导航定位结构的重心位置，并能够提供最准确的动力。

第三组件3为球形铰链组件，是本导航定位结构运转的核心组件。如图12所示，第三组件3包括基座31、第二齿轮32、第三旋转轴33、第二连接杆34、第二连接块35和顶座36。顶座36和基座31分别位于第三组件3上下两端，第二齿轮32通过第三旋转轴33安装在基座31上，并与第二连接杆34下端相连，第二连接杆34上端通过第三旋转轴33与第二连接块35相连，第二连接块35安装在顶座36下方。

具体地，基座31如图13所示由基座盘311和3个第一轴瓦313组成。基座盘311中心设有第十固定孔312，第一组件1的支撑轴11插入第十固定孔312内实现第三组件3与第一组件1的连接。3个第一轴瓦313围绕第十固定孔312以圆周阵列均布安装在基座盘311上，在第一轴瓦313上部具有第十一固定孔314，第三旋转轴33穿过第十一固定孔314安装第二齿轮32及第二连接杆34。第一轴瓦313由内外两片轴瓦组成，在内外两片轴瓦之间基座盘311上开有第二齿轮槽315，第二齿轮32安装在内外两片轴瓦之间，且第二齿轮32下部穿过第二齿轮槽315与第一齿轮22啮合传动。

第二齿轮32如图14所示，由表面相互垂直的扇形齿盘321和第一连接块323组成。扇形齿盘321的圆心处具有第十二固定孔322，第三旋转轴33穿过第十一固定孔314和第十二固定孔322将第二齿轮32安装在第一轴瓦313上。第一连接块323的末端具有与第十二固定孔322轴线垂直的第十三固定孔324，第三旋转轴33穿过第十三固定孔324连接第二齿轮32和第二连接杆34。

第二连接杆34为弓形连接杆，3个第二连接杆34围绕第三组件3轴心交叉旋转排列构成第三组件3的球形铰链结构。如图15所示，第二连接杆34由弓形杆341和两个U型结构342组成。弓形杆341中部与两端夹角为90°～180°。两个U型结构342分别连接在弓形杆341的两端，且两个U型结构342的U型开口分别朝向外侧，在U型结构342的两个U型壁上同轴设有第十四固定孔343。第二连接杆34上方的U型结构342通过第三旋转轴33与第二连接块35匹配连接，下方的U型结构342通过第三旋转轴33与第二齿轮32匹配连接。

如图16所示，本实施例的第二连接块35采用P型块，在P型块两端相互垂直的表面上分别设有贯穿表面的第十五固定孔351、第十六固定孔352，且第十五固定孔351和第十六固定孔352轴线相垂直。第三旋转轴33通过第十四固定孔343和第十五固定孔351将第二连接杆34与第二连接块35轴连接。第三旋转轴33通过第十六固定孔352和顶座36上的第十八固定孔364将第二连接块35与顶座36轴连接。

如图17所示，顶座36由顶座盘361和3个第二轴瓦363组成。其中顶座盘361圆心具有第十七固定孔362，第四组件4中的第一直线电机414通过第十七固定孔362伸向第三组件3内。3个第二轴瓦363围绕第十七固定孔362以圆周阵列方式排列安装在顶座盘361下表面上。第二轴瓦363与第一轴瓦313结构相似，在此不再赘述。第二轴瓦363上设有与第二连接块35上的第十六固定孔352相匹配的第十八固定孔364，第三旋转轴33通过第十八固定孔364和第十六固定孔352连接第二连接块35和第二轴瓦363。在第二轴瓦363中间的顶座盘361上开有第三齿轮槽365，用于与第二轴瓦363共同容纳第二连接块35。

本实施例第三组件3的球形铰链结构能够使顶座36与基座31之间产生最大360°相对旋转和90°弯曲运动，并能够通过第二连接杆34对顶座36产生稳定的支撑力，进一步提高结构的强度，第二连接杆34的弓形设计能够降低结构整体对于第二组件2驱动结构综合性能的要求，因此能够降低生产成本。

第四组件4为校准组件，能够进一步矫正第三组件3在运转过程中的偏差。如图18所示，第四组件4由驱动盘41和伸缩盘42组成。驱动盘41设置在伸缩盘42下方。

如图19所示，驱动盘41包括第一固定盘411、第二旋转电机413、第一直线电机414。第一固定盘411的中心开有与顶座36上的第十七固定孔362同轴匹配的第十九固定孔412，第二旋转电机413安装在第一固定盘411下表面，且第二旋转电机413与第十九固定孔412同轴设置，第二旋转电机413通过第十七固定孔362与第三组件3固定连接，当第二旋转电机413转动时，驱动第四组件4相对第三组件3轴向旋转，第四组件4可轴向旋转360°，实现最大范围的姿态调节。第四组件4中第十九固定孔412的设计便于安装第二旋转电机413的同时，还利于第二旋转电机413的散热。在第十九固定孔412两侧两个第一直线电机414对称固定在第一固定盘411上表面，第一直线电机414与伸缩盘42上的第一套筒423相配合实现与伸缩盘42相接的第五组件5的整体升降，从而进一步调整导航定位结构的操作范围。

如图20所示，伸缩盘42包括第二固定盘421、第一套筒423、第二直线电机424、推动杆425。第二固定盘421表面上设有第二十固定孔422，第五组件5的固定栓52插入第二十固定孔422后，可限制第五组件5的滑动块512沿直线运动，防止出现偏倚。2个第一套筒423对称安装在第二固定盘421下表面两侧，分别套在第一直线电机414上，并与第一直线电机414的输出轴相连接。在第一直线电机414作用下，第一套筒423带动伸缩盘42实现升降运动。以第二固定盘421的圆心为中心在第二十固定孔422的对侧将第二直线电机424安装在第二固定盘421上表面上，第二直线电机424与推动杆425相连，推动杆425向第二十固定孔422延伸，且推动杆425轴线平行于第二十固定孔422中心和第二固定盘421圆心的连线。第二直线电机424通过推动杆425与第五组件5的滑动块512相连，在第二直线电机424驱动下，推动杆425推拉滑动块512在第二固定盘421上表面沿直线运动，能够扩大第五组件5的外展幅度。本实施例的第四组件4通过两个第一直线电机414不同伸缩幅度的升降实现伸缩盘42和第五组件5的整体倾斜，以进一步对导航定位结构的定位操作进行微调。

第五组件5为操作组件，如图21所示，第五组件5包括操作臂51、固定栓52和第二套筒53。操作臂51上端通过固定栓52与伸缩盘42的第二固定盘421相连接，第二套筒53安装在操作臂51下端。

如图22所示，操作臂51包括悬梁臂511、滑动块512和固定管515。悬梁臂511为杆状结构，上端与滑动块512下表面一侧相连接，且悬梁臂511与滑动块512之间具有90°～180°的夹角。悬梁臂511下端与固定管515中部相连。滑动块512为长方体结构，与悬梁臂511距离较远的一侧端中心具有侧孔513，推动杆425通过侧孔513与滑动块512相连接，通过推动杆425为滑动块512提供动力，进一步限定滑动块512的直线运动，降低直线运动过程中的偏倚。滑动块512内部沿轴线设有滑动槽514，优选地，滑动槽514为长条槽。固定栓52穿过滑动槽514插入第二固定盘421上的第二十固定孔422内，进而利用固定栓52引导滑动块512沿直线运动。固定管515具有贯穿轴向的第二十一固定孔516，第二套筒53通过第二十一固定孔516安装在固定管515上，固定管515能够对椎体解剖部位进行定位，并对内固定置入及微创穿刺操作进行导航。

本实施例中的固定栓52如图23所示可由第三柱状部521和第二固定柄522组成，且第三柱状部521的外径小于第二固定柄522的外径，在固定栓52插入第二十固定孔422后，第二固定柄522置于滑动块512上方。第二套筒53如图24所示由第四柱状部531和固定环532组成，且第四柱状部531的外径小于固定环532外径，固定环532能够使第二套筒53固定于固定管515上。第二套筒53设有贯穿轴向的第二十二固定孔533，第二十二固定孔533内部与普通脊柱外科手术器械、普通骨科器械等外科手术器械相匹配，进一步扩大该导航定位结构的应用范围。

本实施例的导航定位结构组装好后，如图25所示，根据椎体棘突形状将第一组件1的两组第一连接杆13张开适宜角度，使得鞍状面125、锯齿面163紧贴椎体棘突表面，并通过固定钉17和固定针18将导航定位结构固定于椎体棘突表面，使得导航定位结构无需地面支撑结构即可实现整体的稳定，节省了操作空间，使结构整体小型化，也使得导航定位结构能够适应不同的椎体旋转场景，使其能够应对脊柱畸形矫形等复杂的脊柱手术。

本实施例的导航定位结构如图26所示通过第二组件2和第三组件3之间的啮合传动，带动第三组件3转动，第四组件4根据第三组件3的位姿，通过第二旋转电机413相对第三组件3转动进行微调，再通过第一直线电机414调节伸缩盘42和第五组件5的倾斜角度，实现导航定位结构定位操作的微调，第五组件5在第二直线电机424驱动下调节手术操作空间。导航定位结构在第二组件2、第三组件3、第四组件4、第五组件5配合下能够围绕第一组件1所固定的椎体进行轴向旋转，进而实现安装后对椎体的固定操作，而第四组件4的轴向旋转结合其他组件的屈曲伸展运动能够完成对椎体与上下椎体共计3个椎体节段的操作，进而简化了操作步骤，提高了手术效率。

虽然上面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用新型的示意性实现方式的解释，并非对本实用新型包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用新型范围的限制，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述导航定位结构包括第一组件(1)、第二组件(2)、第三组件(3)、第四组件(4)和第五组件(5)；

所述第一组件(1)、所述第二组件(2)、所述第三组件(3)和所述第四组件(4)由下向上同轴相接；所述第一组件(1)为棘突夹结构，包括支撑轴(11)和固定针(18)，所述固定针(18)上部安装在所述支撑轴(11)内，所述固定针(18)下部用于与椎体棘突表面相接；所述第一组件(1)通过所述支撑轴(11)与所述第二组件(2)、所述第三组件(3)由下向上依次相连；所述第二组件(2)为驱动组件，用于带动所述第三组件(3)转动；所述第三组件(3)为球形铰链组件；所述第四组件(4)为校准组件，通过第二旋转电机(413)与所述第三组件(3)相连接，并在所述第二旋转电机(413)带动下相对所述第三组件(3)转动；

所述第五组件(5)为操作组件，由操作臂(51)和第二套筒(53)连接组成；所述操作臂(51)包括悬梁臂(511)、滑动块(512)和固定管(515)；所述滑动块(512)和所述固定管(515)分别安装在所述悬梁臂(511)的上下两端；所述滑动块(512)滑动连接在所述第四组件(4)的上表面，并能沿所述第四组件(4)上表面直线滑动；所述第二套筒(53)安装在所述固定管(515)内，所述第二套筒(53)内部与外科手术器械匹配相接。

2.根据权利要求1所述的用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述第三组件(3)包括基座(31)、第二齿轮(32)、第二连接杆(34)、第二连接块(35)和顶座(36)；所述顶座(36)和所述基座(31)分别位于所述第三组件(3)上下两端；所述第二齿轮(32)安装在所述基座(31)上，并与所述第二连接杆(34)下端相连，所述第二齿轮(32)与所述第二组件(2)的第一齿轮(22)啮合连接，所述第二组件(2)通过所述第一齿轮(22)和所述第二齿轮(32)的啮合传动带动所述第三组件(3)转动；所述第二连接杆(34)上端通过所述第二连接块(35)安装在所述顶座(36)下方；所述第二连接杆(34)为弓形连接杆，多个所述第二连接杆(34)围绕所述第三组件(3)轴心交叉旋转排列形成所述第三组件(3)的球形铰链结构。

3.根据权利要求2所述的用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述第二连接杆(34)由弓形杆(341)和两个U型结构(342)组成，两个所述U型结构(342)分别连接在所述弓形杆(341)的两端；且两个所述U型结构(342)的U型开口分别朝向外侧。

4.根据权利要求3所述的用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述弓形杆(341)中部与两端夹角为90°～180°。

5.根据权利要求2所述的用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述第二齿轮(32)由表面相互垂直的扇形齿盘(321)和第一连接块(323)连接组成；所述扇形齿盘(321)与所述基座(31)上的第一轴瓦(313)相连；所述第一连接块(323)与所述第二连接杆(34)相连接。

6.根据权利要求1所述的用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述第一组件(1)还包括连接轴(12)、第一连接杆(13)、第一旋转轴(14)、第二旋转轴(15)、固定块(16)、固定钉(17)；所述连接轴(12)与所述支撑轴(11)下方同轴连接，所述固定针(18)由所述连接轴(12)内穿过深入所述支撑轴(11)内；多个所述第一连接杆(13)两两对称设置在所述第一组件(1)的左右两侧，且同侧的所述第一连接杆(13)平行排列，所述第一连接杆(13)上端通过所述第一旋转轴(14)与所述连接轴(12)相连接，所述固定块(16)置于同侧的两个所述第一连接杆(13)之间，并通过所述第二旋转轴(15)与所述第一连接杆(13)连接；两个所述固定钉(17)分别由所述固定块(16)中心穿过交叉置于椎体棘突表面。

7.根据权利要求6所述的用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述第二旋转轴(15)上设有垫圈(151)，所述垫圈(151)置于所述第一连接杆(13)与所述固定块(16)之间。

8.根据权利要求1所述的用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述第二组件(2)还包括盘状平台(21)、第一齿轮(22)和第一旋转电机(23)；在所述盘状平台(21)上以圆周阵列均布多个第一齿轮槽(24)，多个所述第一旋转电机(23)以圆周阵列均布安装在所述盘状平台(21)上，并位于所述第一齿轮槽(24)一侧；所述第一旋转电机(23)的转轴与所述第一齿轮(22)相连，所述第一齿轮(22)的下部置于所述第一齿轮槽(24)内，所述第一齿轮(22)与所述第三组件(3)啮合传动。

9.根据权利要求1所述的用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述第四组件(4)由驱动盘(41)和伸缩盘(42)组成，所述驱动盘(41)设置在所述伸缩盘(42)下方；

所述驱动盘(41)还包括第一固定盘(411)、第一直线电机(414)；所述第二旋转电机(413)安装在所述第一固定盘(411)下表面，并通过所述第三组件(3)顶端中心设置的第十七固定孔(362)与所述第三组件(3)固定连接，所述第四组件(4)在所述第二旋转电机(413)驱动下相对所述第三组件(3)轴向旋转；两个所述第一直线电机(414)对称固定在所述第一固定盘(411)上表面；

所述伸缩盘(42)还包括第二固定盘(421)、第一套筒(423)、第二直线电机(424)和推动杆(425)；两个所述第一套筒(423)对称安装在所述第二固定盘(421)下表面两侧，分别套在所述第一直线电机(414)上，并与所述第一直线电机(414)的输出轴相连接；所述第二直线电机(424)安装在所述第二固定盘(421)上表面上，所述第二直线电机(424)通过所述推动杆(425)与所述第五组件(5)的所述滑动块(512)相连。

10.根据权利要求9所述的用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述第五组件(5)还包括固定栓(52)；所述滑动块(512)内部沿轴线设有滑动槽(514)；所述第二固定盘(421)表面上设有第二十固定孔(422)，所述第二十固定孔(422)与所述第二直线电机(424)分置于所述第二固定盘(421)中心的相对两侧；所述固定栓(52)通过所述滑动槽(514)插入所述第二十固定孔(422)内，引导所述滑动块(512)直线运动。