WO2015115807A1 - 척추용 수술기구 및 이를 채용한 수술로봇 시스템 - Google Patents

척추용 수술기구 및 이를 채용한 수술로봇 시스템 Download PDF

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WO2015115807A1
WO2015115807A1 PCT/KR2015/000925 KR2015000925W WO2015115807A1 WO 2015115807 A1 WO2015115807 A1 WO 2015115807A1 KR 2015000925 W KR2015000925 W KR 2015000925W WO 2015115807 A1 WO2015115807 A1 WO 2015115807A1
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WO
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tool
tool holder
guide
holder
external force
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Application number
PCT/KR2015/000925
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English (en)
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권영식
한승철
한정민
정재헌
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주식회사 고영테크놀러지
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Publication date
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    • A61B17/1662—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans for particular parts of the body
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    • A61B17/70—Spinal positioners or stabilisers ; Bone stabilisers comprising fluid filler in an implant
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    • A61B2017/00477—Coupling
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    • A61B90/57—Accessory clamps
    • A61B2090/571—Accessory clamps for clamping a support arm to a bed or other supports

Definitions

  • the present invention relates to a surgical instrument for the spine and a surgical robot system employing the same, and more particularly to a surgical instrument and a surgical robot system employing the same that can prevent the risk of the patient.
  • the present invention is derived from a study conducted as part of the Ministry of Knowledge Economy's industrial source technology development project. [Project unique number: 10040097, Title: Minimally invasive surgical robot system for medical surgery robot image based otolaryngology and neurosurgery surgery. Technology development].
  • spinal surgery is to incision the skin of the patient's damaged spinal region, insert the pedicle screw into the vertebrae and fix it, connect it with a rod and then fasten the bolt to the pedicle screw to fix the rod, etc. Is carried out in the manner of.
  • Such spinal surgery has a problem that the pain of the patient is increased and the recovery is delayed because the invasive part of the patient is large. Accordingly, the surgical site is confirmed by using tools such as an endoscope or a microscope without cutting the entire surgical site recently. Minimally invasive methods of surgery were developed.
  • a surgical instrument for spine has recently been developed and utilized. After inserting a tube such as a cannula into the surgical site, a tool having a drill installed therein is inserted into the vertebral bone. The method of carrying out the drilling work is utilized.
  • a tube such as the cannula includes only a function of guiding the tool, it is inconvenient for a practitioner such as a doctor to use, and an abnormality or danger in the patient's body is caused. There is a problem that the operator is difficult to quickly and easily eliminate the risk.
  • the problem to be solved by the present invention is convenient to use, the operator can quickly and easily eliminate the risk when the patient's body is abnormal or dangerous state while performing drilling operation on the patient's spine It is to provide a surgical instrument for the spine.
  • Another object of the present invention is to provide a surgical robot system employing the above-described surgical instruments.
  • the surgical instrument for the spine includes a tool, a tool holder and a tool holder guide.
  • the tool is inserted into the patient's body to drill the spine.
  • the tool holder is engaged with the tool to hold the tool, and rotates forward with the tool by a first external force provided from the outside.
  • the tool holder guide is disposed to surround at least a portion of the tool holder and is detachably joined to the tool holder, and when forwarded to the tool holder, receives the first external force from the tool holder to move forward.
  • a second external force provided to the tool holder from the outside separates the tool rearward from the tool holder such that the tool is detachable from the affected part.
  • the tool may include a tool body having a rod shape and a drill disposed at an end of the tool body to drill the spine.
  • the tool holder may include a holder body having a cylindrical shape, a tool drill handle integrally formed with the holder body, to which the first external force is applied, and at least one of the holder body and the tool drill handle. It may include a first bonding portion formed in the bonded to the tool holder guide.
  • the tool holder guide may have a cylindrical shape and surround the holder body, and may be integrally formed with the guide body for guiding the holder body and the guide body and correspond to the first joint part. It may include a second bonding portion bonded to the first bonding portion.
  • the support may further include a support for receiving and supporting at least a portion of the tool holder guide, mounted on a fixing mechanism provided from the outside.
  • the support may include a support unit and a support unit disposed in the support body to penetrate the tool holder guide and support the tool holder guide.
  • the support part may further include a tool stopper that prevents the tool holder guide from moving forward when the tool holder guide reaches a preset dangerous position in response to the advance of the tool holder guide.
  • a drill may be formed at one end of the tool, and the tool stopper may be disposed at one end of the support body corresponding to the drill, and the tool holder guide may be disposed according to a first external force provided from the outside.
  • the advance it may include an elastic member for pressing the tool holder guide to the rear.
  • the surgical robot system includes a surgical instrument, a robot arm and a fixing part.
  • the surgical instrument includes a tool inserted into the body of a patient to perform a lesion, a tool holder coupled to the tool to hold the tool, and forwardly moved forward together with the tool by an external force, to wrap at least a portion of the tool holder.
  • the tool is attached to the tool holder by a second external force provided to the tool holder from the outside by receiving the external force from the tool holder and advancing forward when it is joined to the tool holder.
  • a tool holder guide separated rearward from the tool holder so as to be detachable from the tool holder; and a support for receiving and supporting at least a portion of the tool holder guide.
  • the robotic arm moves the surgical instrument to a first position.
  • the fixing part is installed on the robot arm to fix the surgical instrument.
  • the surgical robot system is coupled to the fixed portion is installed on the robot arm may further include a transfer unit for moving the surgical instrument from the first position to the second position.
  • the surgical instrument for the spine includes a tool, a tool holder, and a tool holder guide, and the tool and the tool holder are coupled to each other, and the tool holder and the holder guide are detachably bonded to each other, thereby drilling a patient. If an abnormality occurs in the patient's body or becomes dangerous during the procedure, the operator who detects it can quickly and easily remove the tool from the affected area.
  • the surgical instrument for the spine is simple in structure and convenient to use, so that the operator can more easily operate the patient.
  • the surgical instrument for the spine includes a tool stopper
  • the tool stopper can limit the insertion depth of the drill with respect to the advance of the tool according to the drill motion, it is possible to prevent the risk of the patient.
  • FIG. 1 is a side view showing a surgical instrument for the spine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 and 3 are conceptual views for explaining the driving of the surgical instrument for the spine shown in FIG.
  • Figure 4 is a side view showing an embodiment in which the support is coupled to the surgical instrument for the spinal column of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a surgical robot system according to an embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is a side view showing a surgical instrument for the spine according to an embodiment of the present invention.
  • a surgical instrument 100 for a spine may include a tool 110, a tool holder 120, and a tool holder guide 130. It includes.
  • the tool 110 is inserted into the patient's body to drill the spine.
  • the tool 110 may include a tool body 112 and a drill 114.
  • the tool body 112 may have, for example, a rod shape. As shown in FIG. 1, the tool body 112 may be disposed through an internal space of the tool holder 120 and the tool holder guide 130 which will be described later.
  • the drill 114 is disposed at the end of the tool 110 body to provide for drilling the spine.
  • the drill 114 may be provided integrally coupled with the tool body 112, or alternatively, the drill 114 may be coupled to the tool body 112 to be detachable.
  • the insertion procedure can be performed using a tool installed with the pedicle screw, Alternatively, the insertion procedure may be performed by replacing the pedicle screw instead of the drill 114 and coupling the pedicle screw to the tool body 112.
  • the tool holder 120 is coupled to the tool 110 to hold the tool 110 and to rotate forward with the tool 110 by a first external force provided from the outside.
  • the tool holder 120 may include a holder body 122, a tool drill handle 124, and a first joint 126.
  • the holder body 122 may have a cylindrical shape, for example. As shown in FIG. 1, the holder body 122 may be disposed to penetrate an internal space of the tool holder guide 130 to be described later.
  • the tool drill handle 124 is integrally formed with the holder body 122 and the first external force is applied.
  • the first external force corresponds to a torque and a pushing force, and can be applied manually by a practitioner such as a doctor using a hand.
  • the tool drill handle 124 may have a flat cylindrical shape, and at least one groove corresponding to the finger shape may be formed so that an operator can apply the first external force manually.
  • the first joining portion 126 is formed on at least one of the holder body 122 and the tool drill handle 124 to be bonded to the tool holder guide 130.
  • the first junction 126 may be formed in a protrusion shape on one side of the tool drill handle 124.
  • the tool holder guide 130 is disposed to surround at least a portion of the tool holder 120 and is detachably bonded to the tool holder 120. Accordingly, when the tool holder guide 130 is bonded to the tool holder 120, the tool holder guide 130 receives the first external force from the tool holder 120 to move forward. In addition, the tool holder guide 130 is separated from the tool holder 120 to the rear so that the tool 110 can be separated from the affected part by a second external force provided to the tool holder 120 from the outside.
  • the tool holder guide 130 may include a guide body 132 and the second bonding portion 134.
  • the guide body 132 may have, for example, a cylindrical shape.
  • the guide body 132 may be formed to surround the holder body 122, and may guide the holder body 122.
  • the holder body 122 and the guide body 132 each have a cylindrical shape, the inner diameter of the cylindrical shape of the guide body 132 is the holder body ( It may be formed slightly larger than the outer diameter of the cylindrical shape of 122). Accordingly, when the tool holder guide 130 and the tool holder 120 are bonded, all of the holder body 122 may be disposed in the guide body 132, and the tool holder guide 130 may be disposed. ) And the tool holder 120 are separated by the second external force, the holder body 122 may be guided and moved by the guide body 132 within the guide body 132.
  • the second junction part 134 is integrally formed with the guide body 132 and is joined to the first junction part 126 corresponding to the first junction part 126.
  • the tool holder 120 and the tool holder guide 130 are locked by joining the first junction 126 and the second junction 134 and are drilled by the first external force of the operator. A motion may be performed.
  • the tool holder 120 is separated from the tool holder guide 130 so as to be rearward.
  • Driving forces such as external forces can be eliminated.
  • the second external force corresponds to a pulling force, and the operator can apply it manually using a hand.
  • FIG. 2 and 3 are conceptual views for explaining the driving of the surgical instrument for the spine shown in FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an operation in a locked state in which the tool holder 120 and the tool holder guide 130 are joined, and FIG. 3 is a lock in which the tool holder 120 and the tool holder guide 130 are separated. It is a conceptual diagram which shows operation
  • the tool holder 120 and the tool holder guide 130 may be connected to the first joint portion 126.
  • the second joint part 134 is separated so that the tool holder 120 is separated from the rear side (corresponding to the right side in FIG. 2). Accordingly, the tool 110 and the tool holder 120, which are integrally coupled, may be separated from the rear while being guided by the tool holder guide 130, and the driving force may be completely removed.
  • Figure 4 is a side view showing an embodiment in which the support is coupled to the surgical instrument for the spinal column of FIG.
  • the surgical instrument 100 for spine may further include a support 140.
  • the support unit 140 accommodates and supports at least a portion of the tool holder guide 130, and may be mounted and fixed to a fixing mechanism provided from the outside.
  • the support 140 may include a support body 142 and a support unit 144.
  • the support body 142 may have a cylindrical shape, for example, and may receive at least a portion of the tool holder guide 130.
  • the support unit 144 is disposed in the support body 142 to penetrate the tool holder guide 130 and to support the penetrated tool holder guide 130.
  • the support unit 144 may include a bearing that can support the holder guide 130 to be rotatable.
  • the support 140 may further include a tool stopper 146.
  • the tool stopper 146 may prevent the tool holder guide 130 from moving forward when the tool holder guide 130 reaches a preset dangerous position in response to the advance of the tool holder guide 130.
  • the tool stopper 146 may be disposed at one end of the support body 142 corresponding to the drill 114 formed at one end of the tool 110.
  • the tool stopper 146 may include an elastic member such as a spring that pushes the tool holder guide 130 backward as the tool holder guide 130 moves forward according to a first external force provided from the outside.
  • the elastic member shows a coil spring, but the elastic member is not limited thereto, and may be another member having elasticity.
  • the tool stopper 146 can limit the insertion depth of the drill 114 with respect to the advancement of the tool 110 according to the drill motion, it is possible to prevent the risk of the patient.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a surgical robot system according to an embodiment of the present invention.
  • the surgical robot system 1000 includes a surgical instrument 100a, a robot arm 200, and a fixing part 300.
  • the surgical instrument 100a is substantially the same as the spinal surgical instrument 100 described with reference to FIGS. 1 to 4, detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the surgical instrument (100a) has the same configuration as the spinal surgical instrument 100, but can be used for the treatment of other parts than the spine.
  • the robot arm 200 moves the surgical instrument 100a to a first position.
  • the robot arm 200 may be installed at, for example, a treatment table 10 on which a patient is located, and the surgical arm 100a is a predetermined position on a three-dimensional spatial coordinate system suitable for treating a patient. Can be moved to one position.
  • the fixing part 300 is installed on the robot arm 200 to fix the surgical instrument 100a.
  • the support 140 (see FIG. 4) of the surgical instrument 100a may be mounted and fixed to the fixing part 300.
  • the surgical robot system 1000 may further include a transfer unit (400).
  • the transfer part 400 is installed on the robot arm 200 and coupled to the fixing part 300, and moves the surgical instrument 100a from the first position to the second position. Specifically, after the surgical instrument (100a) is moved to the first position by the robot arm 200, the operator using the transfer unit 400 more precisely the second surgical instrument (100a) Can be moved to a location.
  • the surgical instrument for the spine includes a tool, a tool holder and a tool holder guide, the tool and the tool holder is coupled, since the tool holder and the holder guide is detachably bonded, the patient If an abnormality occurs or becomes dangerous in the patient's body during the drilling operation, the operator who detects it can quickly and easily remove the tool from the affected part.
  • the surgical instrument for the spine is simple in structure and convenient to use, so that the operator can more easily operate the patient.
  • the surgical instrument for the spine includes a tool stopper
  • the tool stopper can limit the insertion depth of the drill with respect to the advance of the tool according to the drill motion, it is possible to prevent the risk of the patient.

Abstract

척추용 수술기구는 툴, 툴 홀더 및 툴 홀더 가이드를 포함한다. 툴은 환자의 체내에 삽입되어 척추를 드릴링한다. 툴 홀더는 툴과 결합되어 툴을 홀딩하고, 외부로부터 제공되는 제1 외력에 의해 툴과 함께 회전되며 전방으로 전진한다. 툴 홀더 가이드는, 툴 홀더의 적어도 일부를 감싸도록 배치되어 툴 홀더와 탈착 가능하도록 접합되며, 툴 홀더와 접합될 때 툴 홀더로부터 제1 외력을 전달받아 전방으로 전진하고, 외부로부터 툴 홀더에 제공되는 제2 외력에 의해 툴이 환부로부터 이탈 가능하도록 툴 홀더로부터 후방으로 분리된다. 이에 따라, 시술 시 환자의 위험을 방지할 수 있다.

Description

척추용 수술기구 및 이를 채용한 수술로봇 시스템
본 발명은 척추용 수술기구 및 이를 채용한 수술로봇 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환자의 위험을 방지할 수 있는 척추용 수술기구 및 이를 채용한 수술로봇 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 산업원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호:10040097, 과제명: 의료수술로봇영상기반 이비인후과 및 신경외과 수술용 최소침습 다자유도 수술로봇 시스템 기술 개발].
일반적으로, 척추수술은 환자의 손상된 척추 부위의 피부를 절개하고, 척추경 나사못을 척추뼈에 삽입하여 고정하고, 로드(rod)로 연결한 후 볼트를 척추경 나사못에 체결하여 로드를 고정하는 등의 방식으로 수행된다.
이러한 척추수술은 환자의 침습 부위가 크기 때문에 환자의 고통이 가중되고 회복이 지연되는 문제가 있으며, 이에 따라 최근에는 수술 부위 전체를 절개하지 않고 내시경이나 수술현미경 등의 도구를 이용하여 수술 부위를 확인하면서 수술을 진행하는 최소침습(minimally invasive) 방식이 개발되었다.
이러한 최소침습 방식을 채용하기 위해, 최근에는 척추용 수술기구가 개발되어 활용되고 있는데, 수술 부위로 캐뉼러(cannula)와 같은 관을 삽입한 후, 여기에 드릴이 설치된 툴을 삽입하여 척추뼈에 대한 드릴링 작업을 수행하는 방식이 활용된다.
그러나, 이러한 방식의 경우, 상기 캐뉼러와 같은 관이 상기 툴을 가이드하는 정도의 기능만을 포함하므로, 의사와 같은 시술자가 사용하기에 불편하고, 환자의 몸에 이상이 생기거나 위험 상태가 되는 경우 시술자가 상기 위험을 신속하고 용이하게 제거하기 어려운 문제가 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사용하기에 편리하고, 환자의 척추에 드릴링 작업을 수행하는 중에 환자의 몸에 이상이 생기거나 위험 상태가 되는 경우 시술자가 상기 위험을 신속하고 용이하게 제거할 수 있는 척추용 수술기구를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기한 수술기구를 채용한 수술로봇 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 척추용 수술기구는 툴(tool), 툴 홀더(holder) 및 툴 홀더 가이드(guide)를 포함한다. 상기 툴은 환자의 체내에 삽입되어 척추를 드릴링(drilling)한다. 상기 툴 홀더는 상기 툴과 결합되어 상기 툴을 홀딩(holding)하고, 외부로부터 제공되는 제1 외력에 의해 상기 툴과 함께 회전되며 전방으로 전진한다. 상기 툴 홀더 가이드는, 상기 툴 홀더의 적어도 일부를 감싸도록 배치되어 상기 툴 홀더와 탈착 가능하도록 접합되며, 상기 툴 홀더와 접합될 때 상기 툴 홀더로부터 상기 제1 외력을 전달받아 전방으로 전진하고, 외부로부터 상기 툴 홀더에 제공되는 제2 외력에 의해 상기 툴이 환부로부터 이탈 가능하도록 상기 툴 홀더로부터 후방으로 분리된다.
일 실시예로, 상기 툴은, 로드(rod) 형상을 갖는 툴 바디(body) 및 상기 툴 바디의 단부에 배치되어 상기 척추를 드릴링하는 드릴을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 툴 홀더는, 실린더 형상을 갖는 홀더 바디, 상기 홀더 바디와 일체로 형성되며 상기 제1 외력이 인가되는 툴 드릴 핸들(handle) 및 상기 홀더 바디 및 상기 툴 드릴 핸들 중 적어도 하나에 형성되어 상기 툴 홀더 가이드와 접합되는 제1 접합부를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 툴 홀더 가이드는, 실린더 형상을 가지고 상기 홀더 바디를 감싸도록 형성되며, 상기 홀더 바디를 가이드하는 가이드 바디 및 상기 가이드 바디와 일체로 형성되며 상기 제1 접합부에 대응하여 상기 제1 접합부와 접합되는 제2 접합부를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 툴 홀더 가이드의 적어도 일부를 수용하여 지지하며, 외부로부터 제공되는 고정기구에 장착되어 고정되는 지지부를 더 포함할 수 있다. 일 실시예로, 상기 지지부는, 지지부 몸체 및 상기 지지부 몸체 내에 배치되어 상기 툴 홀더 가이드가 관통되며 상기 관통된 툴 홀더 가이드를 지지하는 지지유닛을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 상기 지지부는, 상기 툴 홀더 가이드의 전진에 대응하여 상기 툴 홀더 가이드가 기 설정된 위험 위치에 도달할 때 상기 툴 홀더 가이드의 전진을 방해하는 툴 스토퍼(stopper)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 툴의 일단에는 드릴이 형성될 수 있고, 상기 툴 스토퍼는, 상기 드릴에 대응하는 상기 지지부 몸체의 일단에 배치되며, 상기 외부로부터 제공되는 제1 외력에 따른 상기 툴 홀더 가이드의 전진에 따라, 상기 툴 홀더 가이드를 후방으로 가압하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 수술로봇 시스템은 수술기구, 로봇암 및 고정부를 포함한다. 상기 수술기구는, 환자의 체내에 삽입되어 환부를 시술하는 툴, 상기 툴과 결합되어 상기 툴을 홀딩하고, 외력에 의해 상기 툴과 함께 전방으로 전진하는 툴 홀더, 상기 툴 홀더의 적어도 일부를 감싸도록 배치되어 상기 툴 홀더와 탈착 가능하도록 접합되며 상기 툴 홀더와 접합될 때 상기 툴 홀더로부터 상기 외력을 전달받아 전방으로 전진하고 외부로부터 상기 툴 홀더에 제공되는 제2 외력에 의해 상기 툴이 상기 환부로부터 이탈 가능하도록 상기 툴 홀더로부터 후방으로 분리되는 툴 홀더 가이드, 및 상기 툴 홀더 가이드의 적어도 일부를 수용하여 지지하는 지지부를 포함한다. 상기 로봇암은 상기 수술기구를 제1 위치로 이동시킨다. 상기 고정부는 상기 로봇암에 설치되어 상기 수술기구를 고정한다.
일 실시예로, 상기 수술로봇 시스템은 상기 로봇암에 설치되어 상기 고정부에 결합되며, 상기 수술기구를 상기 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키는 이송부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 척추용 수술기구는 툴, 툴 홀더 및 툴 홀더 가이드를 포함하여, 상기 툴과 상기 툴 홀더가 결합되고, 상기 툴 홀더와 상기 홀더 가이드가 탈착 가능하도록 접합되므로, 환자에 드릴링 작업을 수행하는 중에 환자의 몸에 이상이 생기거나 위험 상태가 되는 경우, 이를 감지한 시술자는 환부로부터 상기 툴을 신속하고 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 상기 척추용 수술기구는 구조가 간단하고 사용이 편리하므로, 시술자가 보다 용이하게 환자를 시술할 수 있다.
또한, 상기 척추용 수술기구가 툴 스토퍼를 포함하는 경우, 상기 툴 스토퍼가 드릴 모션에 따른 상기 툴의 전진에 대해서 드릴의 삽입 깊이를 한정할 수 있으므로, 환자의 위험을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 척추용 수술기구를 도시한 측면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 척추용 수술기구의 구동을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 4는 도 1의 척추용 수술기구에 지지부가 결합된 실시예를 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 수술로봇 시스템을 도시한 사시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 척추용 수술기구를 도시한 측면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 척추용 수술기구(100)는 툴(tool)(110), 툴 홀더(holder)(120) 및 툴 홀더 가이드(guide)(130)를 포함한다.
상기 툴(110)은 환자의 체내에 삽입되어 척추를 드릴링(drilling)한다.
일 실시예로, 상기 툴(110)은 툴 바디(body)(112) 및 드릴(114)을 포함할 수 있다.
상기 툴 바디(112)는, 예를 들면, 로드(rod) 형상을 가질 수 있다. 상기 툴 바디(112)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 후술되는 툴 홀더(120) 및 툴 홀더 가이드(130) 내부 공간을 관통하여 배치될 수 있다.
상기 드릴(114)은 상기 툴(110) 바디의 단부에 배치되어 상기 척추를 드릴링하기 위하여 제공된다. 상기 드릴(114)은 상기 툴 바디(112)와 일체로 결합되어 제공될 수도 있고, 이와는 다르게 상기 드릴(114)이 상기 툴 바디(112)와 탈착 가능하도록 결합될 수도 있다.
이에 따라, 상기 드릴(114)을 이용한 드릴링 작업이 끝난 후, 드릴된 위치에 척추경 나사못을 삽입하는 시술을 수행할 때, 척추경 나사못이 설치된 툴을 이용하여 상기 삽입 시술을 수행할 수 있고, 이와는 다르게 상기 드릴(114) 대신 척추경 나사못으로 교체하고 상기 척추경 나사못을 상기 툴 바디(112)에 결합하여 상기 삽입 시술을 수행할 수도 있다.
상기 툴 홀더(120)는 상기 툴(110)과 결합되어 상기 툴(110)을 홀딩(holding)하고, 외부로부터 제공되는 제1 외력에 의해 상기 툴(110)과 함께 회전되며 전방으로 전진한다.
일 실시예로, 상기 툴 홀더(120)는 홀더 바디(122), 툴 드릴 핸들(handle)(124) 및 제1 접합부(126)를 포함할 수 있다.
상기 홀더 바디(122)는, 예를 들면, 실린더 형상을 가질 수 있다. 상기 홀더 바디(122)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 후술되는 툴 홀더 가이드(130) 내부 공간을 관통하여 배치될 수 있다.
상기 툴 드릴 핸들(124)은 상기 홀더 바디(122)와 일체로 형성되며 상기 제1 외력이 인가된다. 예를 들면, 상기 제1 외력은 회전력(torque) 및 압축력(pushing force)에 해당하며, 의사와 같은 시술자가 손을 이용하여 수동으로 인가할 수 있다. 예를 들면, 상기 툴 드릴 핸들(124)은 납작한 원통 형상을 가질 수 있으며, 시술자가 수동으로 상기 제1 외력을 인가하기 용이하도록 손가락 형상에 대응하는 적어도 하나의 홈이 형성될 수도 있다.
상기 제1 접합부(126)는 상기 홀더 바디(122) 및 상기 툴 드릴 핸들(124) 중 적어도 하나에 형성되어 상기 툴 홀더 가이드(130)와 접합된다. 일 실시예로 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 접합부(126)는 상기 툴 드릴 핸들(124)의 일측에 돌기 형태로 형성될 수 있다.
상기 툴 홀더 가이드(130)는, 상기 툴 홀더(120)의 적어도 일부를 감싸도록 배치되어 상기 툴 홀더(120)와 탈착 가능하도록 접합된다. 이에 따라, 상기 툴 홀더 가이드(130)가 상기 툴 홀더(120)와 접합될 때, 상기 툴 홀더 가이드(130)는 상기 툴 홀더(120)로부터 상기 제1 외력을 전달받아 전방으로 전진한다. 또한, 상기 툴 홀더 가이드(130)는, 외부로부터 상기 툴 홀더(120)에 제공되는 제2 외력에 의해 상기 툴(110)이 환부로부터 이탈 가능하도록 상기 툴 홀더(120)로부터 후방으로 분리된다.
일 실시예로, 상기 툴 홀더 가이드(130)는 가이드 바디(132) 및 제2 접합부(134)를 포함할 수 있다.
상기 가이드 바디(132)는, 예를 들면, 실린더 형상을 가질 수 있다. 상기 가이드 바디(132)는, 상기 홀더 바디(122)를 감싸도록 형성되며, 상기 홀더 바디(122)를 가이드할 수 있다. 일 실시예로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 홀더 바디(122) 및 상기 가이드 바디(132)가 각각 실린더 형상을 가지되, 상기 가이드 바디(132)의 실린더 형상의 내경이 상기 홀더 바디(122)의 실린더 형상의 외경보다 약간 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 툴 홀더 가이드(130)와 상기 툴 홀더(120)가 접합되어 있을 때, 상기 가이드 바디(132) 내에 상기 홀더 바디(122)의 전부가 배치될 수 있고, 상기 툴 홀더 가이드(130)와 상기 툴 홀더(120)가 상기 제2 외력에 의해 분리될 때, 상기 가이드 바디(132) 내에서 상기 홀더 바디(122)가 상기 가이드 바디(132)에 의해 가이드되며 이동할 수 있다.
상기 제2 접합부(134)는 상기 가이드 바디(132)와 일체로 형성되며 상기 제1 접합부(126)에 대응하여 상기 제1 접합부(126)와 접합된다. 상기 제1 접합부(126) 및 상기 제2 접합부(134)의 접합으로 상기 툴 홀더(120) 및 상기 툴 홀더 가이드(130)는 잠금상태(locking mode)가 되며 시술자의 상기 제1 외력에 의하여 드릴 모션(drill motion)이 수행될 수 있다. 또한, 상기 제1 접합부(126) 및 상기 제2 접합부(134)가 상기 제2 외력에 의해 분리될 때, 상기 툴 홀더(120)는 상기 툴 홀더 가이드(130)로부터 후방으로 이탈하므로 상기 제1 외력과 같은 구동력이 제거될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 외력은 인장력(pulling force)에 해당하며, 시술자가 손을 이용하여 수동으로 인가할 수 있다
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 척추용 수술기구의 구동을 설명하기 위한 개념도들이다. 도 2는 상기 툴 홀더(120) 및 상기 툴 홀더 가이드(130)가 접합된 잠금상태의 동작을 나타내는 개념도이고, 도 3은 상기 툴 홀더(120) 및 상기 툴 홀더 가이드(130)가 분리된 잠금해제상태의 동작을 나타내는 개념도이다.
도 2를 참조하면, 상기 툴 홀더(120) 및 상기 툴 홀더 가이드(130)가 상기 제1 접합부(126) 및 상기 제2 접합부(134)에 의해 접합된 경우, 상기 제1 외력에 해당하는 회전력(TQ) 및 압축력(PS)이 시술자에 의해 인가되면, 상기 툴(110), 상기 툴 홀더(120) 및 상기 툴 홀더 가이드(130)가 일체로 회전하며 전방(도 2에서 좌측에 해당)으로 전진한다. 이에 따라, 환자의 척추에 드릴링 작업을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 다음으로, 상기 제2 외력에 해당하는 인장력(PL)이 시술자에 의해 인가되면, 상기 툴 홀더(120) 및 상기 툴 홀더 가이드(130)가 상기 제1 접합부(126) 및 상기 제2 접합부(134)가 분리되어 상기 툴 홀더(120)가 후방(도 2에서 우측에 해당)으로 이탈한다. 이에 따라, 일체로 결합된 상기 툴(110) 및 상기 툴 홀더(120)는 상기 툴 홀더 가이드(130)에 의해 가이드되면서 후방으로 이탈하고, 구동력은 완전히 제거될 수 있다.
따라서, 드릴링 작업을 수행하는 중에, 환자의 몸에 이상이 생기거나 위험 상태가 되는 경우, 이를 감지한 시술자는 환부로부터 상기 툴(110)을 신속하고 용이하게 제거할 수 있다.
도 4는 도 1의 척추용 수술기구에 지지부가 결합된 실시예를 도시한 측면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 척추용 수술기구(100)는 지지부(140)를 더 포함할 수 있다.
상기 지지부(140)는 상기 툴 홀더 가이드(130)의 적어도 일부를 수용하여 지지하며, 외부로부터 제공되는 고정기구에 장착되어 고정될 수 있다.
일 실시예로, 상기 지지부(140)는 지지부 몸체(142) 및 지지유닛(144)을 포함할 수 있다.
상기 지지부 몸체(142)는, 예를 들면, 실린더 형상을 가질 수 있으며, 상기 툴 홀더 가이드(130)의 적어도 일부를 수용할 수 있다.
상기 지지유닛(144)은 상기 지지부 몸체(142) 내에 배치되어 상기 툴 홀더 가이드(130)가 관통되며, 상기 관통된 툴 홀더 가이드(130)를 지지한다. 예를 들면, 상기 지지유닛(144)은 상기 홀더 가이드(130)의 회전이 가능하도록 지지할 수 있는 베어링을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 지지부(140)는 툴 스토퍼(stopper)(146)를 더 포함할 수 있다. 상기 툴 스토퍼(146)는 상기 툴 홀더 가이드(130)의 전진에 대응하여 상기 툴 홀더 가이드(130)가 기 설정된 위험 위치에 도달할 때 상기 툴 홀더 가이드(130)의 전진을 방해할 수 있다.
예를 들면, 상기 툴 스토퍼(146)는, 상기 툴(110)의 일단에 형성된 상기 드릴(114)에 대응하는 상기 지지부 몸체(142)의 일단에 배치될 수 있다. 상기 툴 스토퍼(146)는 상기 외부로부터 제공되는 제1 외력에 따른 상기 툴 홀더 가이드(130)의 전진에 따라, 상기 툴 홀더 가이드(130)를 후방으로 가압하는 스프링과 같은 탄성부재를 포함할 수 있다. 도 4에서, 상기 탄성부재는 코일 스프링을 도시하고 있지만, 상기 탄성부재는 이에 한정되지 않고, 탄성을 갖는 다른 부재가 되어도 무방하다.
따라서, 상기 툴 스토퍼(146)가 상기 드릴 모션에 따른 상기 툴(110)의 전진에 대해서 상기 드릴(114)의 삽입 깊이를 한정할 수 있으므로, 환자의 위험을 방지할 수 있다.
이하, 상기와 같은 척추용 수술기구(100)를 장착한 수술로봇 시스템의 일 실시예를 도면을 참조로 보다 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 수술로봇 시스템을 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 수술로봇 시스템(1000)은 수술기구(100a), 로봇암(200) 및 고정부(300)를 포함한다.
상기 수술기구(100a)는 도 1 내지 도 4에서 설명된 척추용 수술기구(100)와 실질적으로 동일하므로 중복되는 상세한 설명은 생략한다. 한편, 상기 수술기구(100a)는 상기 척추용 수술기구(100)와 동일한 구성을 갖지만, 척추가 아닌 다른 부위의 시술에도 사용될 수 있다.
상기 로봇암(200)은 상기 수술기구(100a)를 제1 위치로 이동시킨다. 상기 로봇암(200)은, 예를 들면, 환자가 위치하는 시술대(10)에 설치될 수 있으며, 상기 수술기구(100a)를 환자를 시술하기에 적절한 3차원 공간좌표계 상의 소정 위치인 상기 제1 위치로 이동시킬 수 있다.
상기 고정부(300)는 상기 로봇암(200)에 설치되어 상기 수술기구(100a)를 고정한다. 예를 들면, 상기 수술기구(100a)의 지지부(140, 도 4 참조)는 상기 고정부(300)에 장착되어 고정될 수 있다.
일 실시예로, 상기 수술로봇 시스템(1000)은 이송부(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 이송부(400)는 상기 로봇암(200)에 설치되어 상기 고정부(300)에 결합되며, 상기 수술기구(100a)를 상기 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시킨다. 구체적으로, 상기 수술기구(100a)가 상기 로봇암(200)에 의해 상기 제1 위치로 이동된 후, 시술자는 상기 이송부(400)를 이용하여 상기 수술기구(100a)를 보다 정밀하게 상기 제2 위치로 이동시킬 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 척추용 수술기구는 툴, 툴 홀더 및 툴 홀더 가이드를 포함하여, 상기 툴과 상기 툴 홀더가 결합되고, 상기 툴 홀더와 상기 홀더 가이드가 탈착 가능하도록 접합되므로, 환자에 드릴링 작업을 수행하는 중에 환자의 몸에 이상이 생기거나 위험 상태가 되는 경우, 이를 감지한 시술자는 환부로부터 상기 툴을 신속하고 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 상기 척추용 수술기구는 구조가 간단하고 사용이 편리하므로, 시술자가 보다 용이하게 환자를 시술할 수 있다.
또한, 상기 척추용 수술기구가 툴 스토퍼를 포함하는 경우, 상기 툴 스토퍼가 드릴 모션에 따른 상기 툴의 전진에 대해서 드릴의 삽입 깊이를 한정할 수 있으므로, 환자의 위험을 방지할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.　 따라서, 전술한 설명 및 아래의 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 환자의 체내에 삽입되어 척추를 드릴링(drilling)하는 툴(tool);
    상기 툴과 결합되어 상기 툴을 홀딩(holding)하고, 외부로부터 제공되는 제1 외력에 의해 상기 툴과 함께 회전되며 전방으로 전진하는 툴 홀더(holder); 및
    상기 툴 홀더의 적어도 일부를 감싸도록 배치되어 상기 툴 홀더와 탈착 가능하도록 접합되며, 상기 툴 홀더와 접합될 때 상기 툴 홀더로부터 상기 제1 외력을 전달받아 전방으로 전진하고, 외부로부터 상기 툴 홀더에 제공되는 제2 외력에 의해 상기 툴이 환부로부터 이탈 가능하도록 상기 툴 홀더로부터 후방으로 분리되는 툴 홀더 가이드(guide)를 포함하는 척추용 수술기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 툴은,
    로드(rod) 형상을 갖는 툴 바디(body); 및
    상기 툴 바디의 단부에 배치되어 상기 척추를 드릴링하는 드릴을 포함하는 것을 특징으로 하는 척추용 수술기구.
  3. 제1항에 있어서, 상기 툴 홀더는,
    실린더 형상을 갖는 홀더 바디;
    상기 홀더 바디와 일체로 형성되며 상기 제1 외력이 인가되는 툴 드릴 핸들(handle); 및
    상기 홀더 바디 및 상기 툴 드릴 핸들 중 적어도 하나에 형성되어 상기 툴 홀더 가이드와 접합되는 제1 접합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 척추용 수술기구.
  4. 제3항에 있어서, 상기 툴 홀더 가이드는,
    실린더 형상을 가지고 상기 홀더 바디를 감싸도록 형성되며, 상기 홀더 바디를 가이드하는 가이드 바디; 및
    상기 가이드 바디와 일체로 형성되며 상기 제1 접합부에 대응하여 상기 제1 접합부와 접합되는 제2 접합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 척추용 수술기구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 툴 홀더 가이드의 적어도 일부를 수용하여 지지하며, 외부로부터 제공되는 고정기구에 장착되어 고정되는 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 척추용 수술기구.
  6. 제5항에 있어서, 상기 지지부는,
    지지부 몸체; 및
    상기 지지부 몸체 내에 배치되어 상기 툴 홀더 가이드가 관통되며, 상기 관통된 툴 홀더 가이드를 지지하는 지지유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 척추용 수술기구.
  7. 제6항에 있어서, 상기 지지부는,
    상기 툴 홀더 가이드의 전진에 대응하여 상기 툴 홀더 가이드가 기 설정된 위험 위치에 도달할 때 상기 툴 홀더 가이드의 전진을 방해하는 툴 스토퍼(stopper)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 척추용 수술기구.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 툴의 일단에는 드릴이 형성되고,
    상기 툴 스토퍼는,
    상기 드릴에 대응하는 상기 지지부 몸체의 일단에 배치되며, 상기 외부로부터 제공되는 제1 외력에 따른 상기 툴 홀더 가이드의 전진에 따라, 상기 툴 홀더 가이드를 후방으로 가압하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 척추용 수술기구.
  9. 환자의 체내에 삽입되어 환부를 시술하는 툴, 상기 툴과 결합되어 상기 툴을 홀딩하고, 외력에 의해 상기 툴과 함께 전방으로 전진하는 툴 홀더, 상기 툴 홀더의 적어도 일부를 감싸도록 배치되어 상기 툴 홀더와 탈착 가능하도록 접합되며 상기 툴 홀더와 접합될 때 상기 툴 홀더로부터 상기 외력을 전달받아 전방으로 전진하고 외부로부터 상기 툴 홀더에 제공되는 제2 외력에 의해 상기 툴이 상기 환부로부터 이탈 가능하도록 상기 툴 홀더로부터 후방으로 분리되는 툴 홀더 가이드, 및 상기 툴 홀더 가이드의 적어도 일부를 수용하여 지지하는 지지부를 포함하는 수술기구;
    상기 수술기구를 제1 위치로 이동시키는 로봇암; 및
    상기 로봇암에 설치되어 상기 수술기구를 고정하는 고정부를 포함하는 수술로봇 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 로봇암에 설치되어 상기 고정부에 결합되며, 상기 수술기구를 상기 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키는 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술로봇 시스템.
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