用于骨干骨折髓内复位的导航系统技术方案

为了解决上述技术问题，本发明专利技术提供一种用于骨干骨折髓内复位的导航系统，包括骨髓腔内窥镜、图像显示模块、计算机、机电控制模块和机械牵引架，图像显示模块电连接于骨髓腔内窥镜和计算机之间，机电控制模块电连接于机械牵引架和计算机之间；骨髓腔内窥镜采集合适位置的图像信号，通过图像显示模块将图像数据传输给计算机，在计算机上显示和分析处理后将位移指令传给机电控制模块，机电控制模块驱动机械牵引架完成相应位移操作。本发明专利技术具有操作简单、实现轴向对位对线和旋转对位、避免X光辐射伤害、实时监控复位状态、精度高、能长时间维持满意的闭合复位状态的特点。

Navigation system and method for intramedullary reduction of diaphyseal fractures

In order to solve the technical problem, the invention provides a navigation system for intramedullary fractures of the shaft, including the bone marrow cavity endoscope, image display module, computer, electrical control module and mechanical traction frame, the image display module is electrically connected to the bone marrow cavity endoscope and between computers, between the electromechanical control module is electrically connected to the mechanical traction frame and computer; the bone marrow cavity endoscope image signal acquisition mirror position, the image display module the image data is transmitted to the computer, the computer display and analysis after the displacement to the electromechanical control instruction module, electromechanical control module to complete the corresponding traction frame displacement driving mechanism. The invention has the advantages of simple operation, axial alignment, alignment and rotation alignment, X ray radiation damage prevention, real-time monitoring of the reset state, high accuracy, and long time to maintain a satisfactory closed reset state.

【技术实现步骤摘要】
用于骨干骨折髓内复位的导航系统和使用方法
本专利技术涉及骨科医疗器械
，尤其涉及一种用于骨干骨折髓内复位的导航系统和使用方法。
技术介绍
随着生物学内固定(BiologicalOsteosynthesis,BO)时代的到来，闭合复位交锁髓内钉固定术已经成为治疗骨干骨折的主流技术。手术时借助牵引床或撑开器将骨折断端沿骨干长轴方向充分牵开，然后医生利用操作手法或器械辅助来获得临时复位，以便置入金手指或导针，扩髓完成后插入髓内钉，最后完成交锁。现有技术中，闭合复位交锁髓内钉固定手术需要使用辅助装置C臂机透视的监视和引导，因此，存在以下问题：(1)手术过程中，C臂机透视装置的X光会不可避免地给使用者带来医源性辐射伤害；(2)装置操作过于复杂、过分依赖操作者的经验，存在很大的不确定性，无法实时获得复位状态信息或者容易对患者造成二次损伤，且术后恢复不理想；(3)对整个骨干复位情况存在盲目性，容易造成旋转移位；(4)不能长时间维持满意的闭合复位状态，复位容易丢失。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种快速精准复位的骨干骨折髓内复位的导航系统，具有操作简单、实现轴向对位对线和旋转对位、避免X光辐射伤害、实时监控复位状态、能长时间维持满意的闭合复位状态的特点。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于骨干骨折髓内复位的导航系统，包括骨髓腔内窥镜、图像显示模块、计算机、机电控制模块和机械牵引架，图像显示模块电连接于骨髓腔内窥镜和计算机之间，机电控制模块电连接于机械牵引架和计算机之间；骨髓腔内窥镜采集合适位置的图像信号，通过图像显示模块将图像数据传输给计算机，在计算机上显示和分析处理后将位移指令传给机电控制模块，机电控制模块驱动机械牵引架完成相应位移操作。作为优选方式，所述骨髓腔内窥镜包括CCD相机、半柔性镜筒、与冲洗控制装置相连的冲洗通道、与冷光源主机相连的光源通道、与所述CCD相机相连的成像通道和手柄；所述半柔性镜筒内部中空，所述光源通道、成像通道和冲洗通道分布在半柔性镜筒内部中空部位，所述半柔性镜筒的一端为拍摄图像的工作端，其另一端与带有光源通道、成像通道和冲洗通道的引出结构的手柄相连。作为优选方式，所述半柔性镜筒由多条硬质管道和多条柔性接口交替粘接相连、形成“节肢状”结构。作为优选方式，所述计算机包括进行图像处理和分析的计算机系统，和显示图像的监视器。作为优选方式，所述机械牵引架用于完成机电控制模块给出的指定移位操作，其包括立体车架、安装于立体车架下端面的车轮、安装于所述立体车架上端面的运动导轨、标尺、安装于所述导轨上的脚部三坐标位移装置、安装于所述导轨上至少两个腿部三坐标位移装置、连接在所述脚部三坐标位移装置上的转动装置、连接在所述腿部三坐标位移装置上的环形气动固定锁扣和压力传感系统。作为优选方式，所述腿部三坐标位移装置为三个，以靠近所述脚部三坐标位移装置的一端起为腿部三坐标位移装置。作为优选方式，所述腿部三坐标位移装置上的辅助支架上通过锁扣连接器与环形气动固定锁扣固定连接，所述环形气动固定锁扣包括锁扣外环和安装于所述锁扣外环内侧的可相对旋转的锁扣内环；所述锁扣外环的左右两侧半圆形环体铰接于所述锁扣连接器上；所述锁扣内环的内部粘接有扁平气囊，扁平气囊上分布压力传感器；所述辅助支架下端面连接有腿部Z轴位移平台，所述腿部Z轴位移平台螺纹固连在其下端的腿部Y轴位移平台的运动轨道上，所述腿部Y轴位移平台螺纹固连在其下端的腿部X轴位移平台的运动轨道上，所述腿部X轴位移平台螺纹固连在腿部导轨连接器的运动轨道上，所述腿部导轨连接器安装在运动导轨上。作为优选方式，所述脚部三维移动装置包括带有脚部X轴导轨、脚部Z轴导轨和脚部Y轴导轨的位移平台；脚部X轴导轨固定在脚部导轨连接器上，腿部导轨连接器安装在燕尾槽运动导轨上；带有Z轴导轨的平台可沿X轴导轨前后滑动，实现X方向位移；带有脚部Y轴导轨的平台可以沿Z轴导轨上下移动，实现Z轴方向位移；带有转动电机的转动电机支架可在脚部Y轴导轨上左右滑动，实现Y轴移动。所述脚部三维移动装置的横梁上方设有L型支架，所述L型支架背面设有转动电机支架，所述转动电机支架为转动电机和转动轴提供支撑和定位；所述L型支架的竖直板上开有若干对间隔排布的长方形通孔，L型支架的上均匀分布有压力传感器。本专利技术还提供一种骨干骨折髓内复位的导航系统的使用方法，骨髓腔内窥镜采集合适位置的图像信号，并通过图像显示模块将图像数据传输给计算机，监视器显示图像结构，计算机系统获得图像显示模块所得的对侧骨断面结构，从中提取骨髓腔中心位点和姿态对比同侧骨姿态，计算出所需位移和转角，并将得到的位移和转角信息输送给机电控制模块，机电控制模块驱动机械牵引架完成相应的操作。作为优选方式，所述机电控制模块将得到的位移和转角信息，按一定顺序执行，既可以执行计算机分析计算得到指令信息，或执行手动控制给出的指令信息。本专利技术涉及一种用于骨干骨折髓内复位的导航系统和使用方法，与现有设计相比，其优点在于：本专利技术使用骨髓腔内窥镜采集手术部位的图像信号，对整个骨干的复位状况可清晰观察，实时监控复位状态，摆脱对医生经验过分依赖，可实现实时导航操作；采用带有CCD相机的骨髓腔内窥镜采集患处图像信息，减少X光的大量照射，减轻对病人和医生的医源性辐射。本专利技术设置有三坐标位移装置和旋转装置，可实现骨干的轴向对位对线和旋转对位。进一步地，本专利技术通过骨髓腔内窥镜和压力传感器实时监控患者的骨折复位状态和腿部和脚部的压力状态，可实现实时预警并在显示器上显示，克服了手术操作过程中的不确定性和盲目性。进一步地，能够维持满意的断骨闭合复位状态，且固定部位结构小巧，不影响手术操作。本专利技术采用环形气动固定锁扣用气压维持腿部固定状态，且断骨闭合复位后不容易脱离，安全可靠；且该锁扣在非手术骨折操作部位使用，不影响医生的站位和手术操作。附图说明图1为本专利技术用于骨干骨折髓内复位导航系统的结构框图。图2A为本专利技术骨髓腔内窥镜、图像处理模块与计算机的连接示意图。图2B为本专利技术骨髓腔内窥镜半柔性镜筒的截面示意图。图2C为本专利技术骨髓腔内窥镜半柔性镜筒的硬质管道和柔性接口的连接示意图。图2D为本专利技术辅助图像复位的十字标线图。图3A为本专利技术机械牵引架的三维轴测图。图3B为本专利技术机械牵引架的俯视图。图3C为本专利技术三坐标位移装置和环形气动固定锁扣的三维轴测图。图3D为本专利技术三坐标位移装置和转动装置的左视图。图3E为本专利技术三坐标位移装置和转动装置的后视图。附图标记如下：1-骨髓腔内窥镜、101-CCD相机、102-半柔性镜筒、103-冲洗通道、104-手柄、105-成像通道、106-光源通道、107-冷光源主机、108-冲洗控制装置、109-硬质管道、110-柔性接口、111-十字中心线、112-环形刻度盘、2-图像显示模块、3-计算机、301-监视器、302-计算机系统、4-机电控制模块、5-机械牵引架、501-车轮、502-立体车架、503-脚部导轨连接器、504-转动装置、505-环形气动固定锁扣、506-腿部三坐标位移装置、506D-脚部三坐标位移装置、507-导轨、508-标尺、509-腿部导轨连接器、510-腿部X轴位移平台、511-腿部Y轴位移平台、512-腿部Z轴位移平台、513-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于骨干骨折髓内复位的导航系统，其特征在于：包括骨髓腔内窥镜(1)、图像显示模块(2)、计算机(3)、机电控制模块(4)和机械牵引架(5)，其特征在于：图像显示模块(2)电连接于骨髓腔内窥镜(1)和计算机(3)之间，机电控制模块(4)电连接于机械牵引架(5)和计算机(3)之间；骨髓腔内窥镜(1)采集合适位置的图像信号，通过图像显示模块(2)将图像数据传输给计算机(3)，在计算机(3)上显示和分析处理后将位移指令传给机电控制模块(4)，机电控制模块(4)驱动机械牵引架(5)完成相应位移操作。

【技术特征摘要】
1.一种用于骨干骨折髓内复位的导航系统，其特征在于：包括骨髓腔内窥镜(1)、图像显示模块(2)、计算机(3)、机电控制模块(4)和机械牵引架(5)，其特征在于：图像显示模块(2)电连接于骨髓腔内窥镜(1)和计算机(3)之间，机电控制模块(4)电连接于机械牵引架(5)和计算机(3)之间；骨髓腔内窥镜(1)采集合适位置的图像信号，通过图像显示模块(2)将图像数据传输给计算机(3)，在计算机(3)上显示和分析处理后将位移指令传给机电控制模块(4)，机电控制模块(4)驱动机械牵引架(5)完成相应位移操作。2.根据权利要求1所述的一种用于骨干骨折髓内复位的导航系统，其特征在于：所述骨髓腔内窥镜(1)包括CCD相机(101)、半柔性镜筒(102)、与冲洗控制装置(108)相连的冲洗通道(103)、与冷光源主机(107)相连的光源通道(106)、与所述CCD相机(101)相连的成像通道(105)和手柄(104)；所述半柔性镜筒(102)内部中空，所述光源通道(106)、成像通道(105)和冲洗通道(103)分布在半柔性镜筒(102)内部中空部位，所述半柔性镜筒(102)的一端为拍摄图像的工作端，其另一端与带有光源通道(106)、成像通道(105)和冲洗通道(103)的引出结构的手柄(104)相连。3.根据权利要求2所述的一种用于骨干骨折髓内复位的导航系统，其特征在于：所述半柔性镜筒(102)由多条硬质管道(109)和多条柔性接口(110)交替粘接相连、形成“节肢状”结构。4.根据权利要求1所述的一种用于骨干骨折髓内复位的导航系统，其特征在于：所述计算机(3)包括进行图像处理和分析的计算机系统(302)，和显示图像的监视器(301)。5.根据权利要求1所述的一种用于骨干骨折髓内复位的导航系统，其特征在于：所述机械牵引架(5)用于完成机电控制模块(4)给出的指定移位操作，其包括立体车架(502)、安装于立体车架(502)下端面的车轮(501)、安装于所述立体车架(502)上端面的运动导轨(507)、标尺(508)、安装于所述导轨(507)上的脚部三坐标位移装置(506D)、安装于所述导轨(507)上至少两个腿部三坐标位移装置(506)、连接在所述脚部三坐标位移装置(506D)上的转动装置(504)、连接在所述腿部三坐标位移装置(506)上的环形气动固定锁扣(505)和压力传感系统。6.根据权利要求5所述的一种用于骨干骨折髓内复位的导航系统，其特征在于：所述腿部三坐标位移装置(506)为三个，以靠近所述脚部三坐标位移装置(506D)的一端起为腿部三坐标位移装置(506C)、(506B)、(506A)。7.根据权利要求6所述的一种用于骨干骨折髓内复位的导航系统，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡新佳，弥胜利，杨帅涛，王海波，
申请(专利权)人：深圳市人民医院，清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44