椎板自適應安全減壓脊柱手術機械臂的製作方法

2023-08-11 03:39:41 1

專利名稱：椎板自適應安全減壓脊柱手術機械臂的製作方法
椎板自適應安全減壓脊柱手術機械臂本發明屬於一種醫療手術器械。提起脊柱手術，如椎間盤突出、脊柱滑脫、脊柱骨折、感染、畸形、腫瘤等，人們可謂是「談虎色變」，唯恐手術過程中損傷神經造成癱瘓。椎板開窗減壓作為主要治療手段，是手術過程中最為重要的環節之一。因此，安全的椎板切除減壓在脊柱外科手術領域具有非常重要的意義。目前用於椎板切除減壓的手術器械主要有椎板咬骨鉗、電動磨鑽、超聲刀、 機器人等。椎板咬骨鉗咬合時如有不慎即可能夾傷神經，人工操作也有可能失手損傷神經。 電動磨鑽雖可降低醫生工作的強度，但由於轉速高，存在許多危險因素，如磨頭與切割面之間摩擦產生高溫、易纏繞椎管內軟組織、人工磨削難以準確控制磨頭進入的深度、不穩定易失手等，均有可能造成神經損傷，因而它通常用於將椎板磨薄而不能直接用於椎板全厚度切除減壓。超聲刀效率較低，切骨過程中也會產熱，通常用於小塊骨組織的雕磨。基於力反饋的脊柱外科機器人系統在刀具上施加一定壓力，當椎板骨組織磨薄至一定厚度時，壓力下降通過力反饋控制停止磨骨，同電動磨鑽一樣，也不能直接用於椎板全厚度切除減壓。本發明的目的是提供一種可自動適應椎板下表面凸凹變化的、直接進行椎板全厚度切除減壓的、安全高效的脊柱手術機械臂。本發明的技術方案是這樣實現的。椎板自適應安全減壓脊柱手術機械臂由連接固定機構、伸縮機構、刀具旋轉機構、導向保護託、環形水幕機構等組成。連接固定機構用於和機器人本體連接固定。伸縮機構可伸縮調節該機械臂的長度。刀具旋轉機構由電機、軸承、 旋轉軸等組成。刀具的側面和下端面均有刀刃，能進行側面和下端面切削。導向保護託在機械臂下面可360度自由旋轉，其前段呈球面。導向保護託與刀具下端面呈一定角度，側面觀二者呈上唇長、下唇短的「鴨嘴」狀。環形水幕機構由加壓泵、進水口、環形分布的細導管、 噴水口等組成。手術前將該機械臂連接固定於機器人本體，機械臂即能繞X(手術臺長軸方向)、Y(手術臺短軸方向)軸旋轉運動。手術時通過機器人本體下降刀具，使其下端面直接觸及椎板或在其上所開錐形小孔的近邊緣處的骨質上表面，如此可避免刀具進入椎管，以保證手術安全。以刀具下端面為圓心向背離近邊緣骨質的方向旋轉該機器臂，導向保護託前段球面即伸至椎板下方少許，沿X和/或Y軸方向少許平移該機器臂使骨質緊密觸及導向保護託側支撐片，導向保護託即自動「找正」，其前段剛好全部進入欲切削處椎板的正下方，這樣導向保護託和刀具下端面就猶如「鴨嘴」一樣將椎板夾住。啟動刀具旋轉並令該機械臂繞X和/或Y軸方向旋轉擺動，由於刀具的側面和下端面均可切削，椎板骨質即被部分磨除，其剩餘部分邊緣呈「〉」狀，由於該椎板剩餘部分骨質具有一定強度，它擠壓導向保護託並自動將機器臂拉長，導向保護託即能自動適應椎板下表面的凸凹情況而調整高度。導向保護託在此適應調整過程中，始終保持與椎板下表面的緊密接觸，將黃韌帶、硬膜囊等組織與椎板和刀具隔開。如椎板剩餘部分骨質強度降低，被拉長的機器臂即自動回縮，導向保護託上移遠離神經組織。此時重複上述操作，即能實現「邊移動、邊切削、邊保護」，從而保證手術安全。在啟動刀具旋轉的同時啟動環形水幕機構，它在刀具周圍噴出細水柱形成環形水幕，將椎管內的軟組織與刀具隔離，這樣椎板剩餘骨組織、導向保護託及水幕即能從底部與四周將高速旋轉的刀具保護起來，避免椎管內的軟組織與之接觸而發生纏繞而損傷神經，同時環形水幕機構噴出的水還能避免刀具與切割面之間摩擦產生高溫而可能造成的神經損傷，保證機械臂直接進行椎板全厚度切除減壓手術的安全。本發明的結構結合附圖詳述如下。椎板自適應安全減壓脊柱手術機械臂由連接固定機構、伸縮機構、刀具旋轉機構、 導向保護託、環形水幕機構等組成。連接固定機構1用於和機器人本體連接固定。伸縮機構由彈簧2、伸縮杆3等組成，可伸縮調節該機械臂的長度。刀具旋轉機構由電機4、軸承座 5、軸承8、旋轉軸A 6和旋轉軸B 9及接頭7等組成。刀具12的側面和下端面均有刀刃， 能進行側面和下端面切削。導向保護託17前段在機械臂下面前端堵頭13外可360度自由旋轉，其前段呈球面15，後段與側支撐片14相連。導向保護託17與刀具下端面18呈一定角度，側面觀二者呈上唇長、下唇短的「鴨嘴」狀。環形水幕機構由加壓泵、進水口 10、環形分布的細導管11、噴水口 16等組成。手術前將該機械臂連接固定於機器人本體，機械臂即能繞X(手術臺長軸方向)、Y(手術臺短軸方向)軸旋轉運動。手術時通過機器人本體下降刀具12，使其下端面18直接觸及椎板或在其上所開錐形小孔的近邊緣處的骨質19上表面 20，如此可避免刀具12進入椎管，以保證手術安全。以刀具下端面18為圓心向背離近邊緣骨質的方向旋轉該機器臂，導向保護託17前段球面15即伸至椎板下方少許，沿X和/或Y 軸方向少許平移該機器臂使骨質緊密觸及導向保護託側支撐片14，導向保護託17即自動 「找正」，其前段剛好全部進入欲切削處椎板19的正下方，這樣導向保護託17和刀具下端面 18就猶如「鴨嘴」 一樣將椎板夾住。啟動刀具旋轉並令該機械臂繞X和/或Y軸方向旋轉擺動，由於刀具的側面和下端面均可切削，椎板骨質即被部分磨除，其剩餘部分邊緣呈「〉」 狀，由於該椎板剩餘部分骨質19具有一定強度，它擠壓導向保護託17並自動將機器臂伸縮機構2、3拉長，導向保護託17即能自動適應椎板下表面21的凸凹情況而調整高度。導向保護託17在此適應調整過程中，始終保持與椎板下表面21的緊密接觸，將黃韌帶、硬膜囊等組織22與椎板和刀具12隔開。如椎板剩餘部分骨質19強度降低，被拉長的機器臂伸縮機構2，3即自動回縮，導向保護託17上移遠離神經組織22。此時重複上述操作，即能實現 「邊移動、邊切削、邊保護」，從而保證手術安全。在啟動刀具12旋轉的同時啟動環形水幕機構，加壓泵經進水口 10、環形分布的細導管11、噴水口 16等在刀具12周圍噴出細水柱形成環形水幕，將椎管內的軟組織與刀具隔離，這樣椎板剩餘骨組織19、導向保護託17及水幕即能從底部與四周將高速旋轉的刀具12保護起來，避免椎管內的軟組織與之接觸而發生纏繞而損傷神經，同時環形水幕機構噴出的水還能避免刀具與切割面之間摩擦產生高溫而可能造成的神經損傷，保證機械臂直接進行椎板全厚度切除減壓手術的安全。本發明具有以下優點結構合理巧妙、安全高效，操作簡便，能降低醫生的工作強度，適用於多種脊柱減壓手術。說明書


1.連接固定機構2.彈簧3.伸縮杆4.電機5.軸承座6.旋轉軸A 7.接頭8.軸承9.旋轉軸B 10.進水口 11.細導管12.刀具13.前端堵頭14.導向保護託側支撐片15.導向保護託前段球面16.噴水口 17.導向保護託18.刀具下端面 19.椎板剩餘部分骨質20.椎板剩餘部分骨質上表面21.椎板下表面22.神經組織圖1 椎板自適應安全減壓脊柱手術機械臂結構2:圖1下端的局部放大圖
圖3 椎板自適應安全減壓脊柱手術機械臂工作原理示意圖
權利要求
1.一種椎板自適應安全減壓脊柱手術機械臂，它由連接固定機構、伸縮機構、刀具旋轉機構、導向保護託、環形水幕機構等組成。其特徵在於導向保護託與刀具下端面呈一定角度，工作時二者將椎板夾住，不僅能自動適應椎板下表面凸凹變化直接進行椎板全厚度切除，還能利用椎板、導向保護託和水幕從底部與四周將高速旋轉的刀具保護起來，避免器械運動過深、纏繞椎管內的軟組織及刀具與切割面之間摩擦產生高溫而損傷神經。
2.根據權力要求1所述的椎板自適應安全減壓脊柱手術機械臂，其特徵在於伸縮機構可延長或縮短機械臂的長度。
3.根據權力要求1所述的椎板自適應安全減壓脊柱手術機械臂，其特徵在於刀具的側面和下端面均有刀刃，能進行側面和下端面切削。
4.根據權力要求1所述的椎板自適應安全減壓脊柱手術機械臂，其特徵在於導向保護託在機械臂下面可360度自由旋轉，其前段可呈球面或其他形狀。
5.根據權力要求1所述的椎板自適應安全減壓脊柱手術機械臂，其特徵在於環形水幕機構可在刀具周圍噴出細水柱或其他液態和/或氣態無毒無害介質形成環形幕障，將椎管內的軟組織與刀具隔離，避免纏繞而損傷神經。
全文摘要
一種椎板減壓脊柱手術機械臂，它由連接固定機構、伸縮機構、刀具旋轉機構、導向保護託、環形水幕機構等組成。其特徵在於導向保護託與刀具下端面呈一定角度，工作時二者將椎板夾住，不僅能自動適應椎板下表面凸凹變化直接進行椎板全厚度切除，還能利用椎板、導向保護託和水幕從底部與四周將高速旋轉的刀具保護起來，避免器械運動過深、纏繞椎管內的軟組織及刀具與切割面之間摩擦產生高溫而損傷神經。它具有以下優點結構合理巧妙，安全高效，操作簡便，能降低醫生的工作強度，適用於多種脊柱椎板切除減壓手術。
文檔編號A61B17/56GK102485177SQ20101057791
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月1日 優先權日2010年12月1日
發明者張春霖 申請人:張春霖