一种用于骨科钻孔的激光手术手术刀系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于骨科钻孔的激光手术手术刀系统，包括人体骨骼三维建模设备、激光钻孔设备和影像学监测设备影像学。三维建模设备包括CT扫描机及医学3D图像生成及编辑处理软件；激光钻孔设备包括机械手臂、激光器、光纤、光纤准直器、CCD定位相机；影像学监测设备，通过数据传输线将扫描的数据传输给计算机并实时显示在计算机窗口。本发明专利技术可大大减小手术创伤、减少术中出血且患者术后恢复快；可省略对术区软组织的处理，简化手术流程；无机械钻孔过程中的排屑、及钻头骨内断留等问题；可减少孔周围毛细血管出血量；相对于电钻钻孔，对孔周围骨细胞破坏更小，可加速术后恢复。

A Laser Surgical Knife System for Orthopaedic Drilling

【技术实现步骤摘要】
一种用于骨科钻孔的激光手术手术刀系统
本专利技术属于激光医学领域，更确切地说，涉及用于一种用于骨科钻孔的激光手术手术刀系统。
技术介绍
骨折的发病率逐年增高，其中股骨和胫骨是经常发生骨折的部位，约占全身骨折的35％左右。在骨科手术中，常采用在骨折部位周围钻孔以固定或安装植入物材料的方式，维持骨结构的稳固性。临床医生通常手持电钻在骨组织上钻孔。钻孔的质量直接影响植入物材料的固定。这种机械钻孔方式存在一系列问题。对于股骨、胫骨等长骨的通孔钻削，钻削深度大，钻孔部位硬度值反复变化，钻孔过程中的不稳定性、热损伤及排屑问题明显。此外，高度弯曲或不规则表面的斜孔钻削，医疗钻头很难达到平衡，钻头定位难，易打滑。为了防止钻头损伤软组织，还需进行皮肤切割、肌肉分离等操作，手术过程复杂。在钻头钻孔时.产生的大量机械热能或把持钻头手柄不稳,易导致钻头在骨内断留。因此，针对上述问题，急需提供一种新的钻孔设备。与其它加工技术相比，超快激光钻孔属于非接触式加工，避免了机械加工中刀具的损伤，具有效率高、精度高、多深径比和易实现自动化等特点。由于其极短的脉冲宽度和极高的峰值能量，几乎能够加工所有材料。超快激光加工可以有效的实现电子的加热并产生热电子气体，在空间位置上，其与平衡态下的晶格距离较远，使得仅激光脉冲能量的很小一部分被转化为热源，从而实现超短脉冲激光的“冷”加工。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种用于骨科钻孔的激光手术手术刀系统，以克服现有技术的不足。本专利技术采用如下技术方案：一种用于骨科钻孔的激光手术手术刀系统，包括：人体骨骼三维建模设备、激光钻孔设备和影像学监测设备；所述三维建模设备包括CT扫描机及医学3D图像生成及编辑处理软件，CT扫描机将扫描数据通过数据传输线传输至计算机中的医学3D图像软件，可获得人体骨骼三维模型及坐标；术者可直接在计算机上，通过人体骨骼三维模型上完成螺钉置入位置的规划，并将螺钉置入位置坐标由软件内部直接传输至机械手臂；所述激光钻孔设备包括机械手臂、激光器、光纤、光纤准直器、CCD定位相机。所述的光纤准直器固定在机械手臂的末端，待钻孔的骨骼位于光纤准直器下方；激光器产生的光束经光纤谐振传输后，经由光纤准直器射出；CCD定位相机被固定安装在激光出光口，与光纤准直器同轴，通过预定的标记点获得待钻孔骨骼的位置信息反馈给机械手臂调整光纤准直器的加工位置及高度。所述的影像学监测设备，通过数据传输线将扫描的数据传输给计算机并实时显示在计算机窗口。所述的影像学监测设备为C壁机，利用C壁机对钻孔进行实施监测并确认骨钉安装效果。所述的机械手臂通过伺服电机驱动，根据螺钉置入位置坐标自动移动至指定位置。本专利技术公开的一种用于骨科钻孔的激光手术手术刀系统，其优点在于：(1)使用激光一次性在软组织及骨组织上钻孔，省略了对术区软组织的处理，简化手术流程。(2)激光钻孔使用的超快激光，极高的峰值能量使接触的组织瞬间汽化，无机械钻孔过程中的排屑、及钻头骨内断留等问题。(3)使用激光钻孔，可减少孔周围毛细血管出血量。(4)使用激光钻孔，相对于电钻钻孔，对孔周围骨细胞破坏更小，可加速术后恢复。附图说明图1本专利技术激光手术刀系统在具体应用中的流程图。图2骨折钻孔激光手术装置示意图。图中标号说明如下：1、计算机2、CT扫描装置3、数据传输线4、激光器5、机械手臂6、光纤7、光纤准直器8、CCD定位相机9、C臂机10、手术台11、病人具体实施方式下面结合具体实施例，对本专利技术作进一步说明。本专利技术一种用于骨科钻孔的激光手术手术刀系统，如图2所示，包括：人体骨骼三维建模设备、激光钻孔设备和影像学监测设备；所述三维建模设备包括CT扫描装置2及医学3D图像生成及编辑处理软件，CT扫描装置2将扫描数据通过数据传输线3传输至计算机1中的医学3D图像软件，可获得人体骨骼三维模型及坐标；术者可直接在计算机上，通过人体骨骼三维模型上完成螺钉置入位置的规划，并将螺钉置入位置坐标由软件内部直接传输至机械手臂5；所述激光钻孔设备包括机械手臂5、激光器4、光纤6、光纤准直器7、CCD定位相机8。机械手臂5放置于激光器4上方并通过回转或移动轴实现空间自由定位，光纤准直器7固定在机械手臂的末端，激光器4通过光纤6将激光传输至光纤准直器7，CCD定位相机8被固定安装在激光出光口，与光纤准直器7同轴。所述的影像学监测设备，通过数据传输线将扫描的数据传输给计算机并实时显示在计算机窗口。所述的影像学监测设备为C壁机，利用C壁机9对钻孔进行实施监测并确认骨钉安装效果。所述的机械手臂通过伺服电机驱动，根据螺钉置入位置坐标自动移动至指定位置。本专利技术所述的手术刀系统可以同时实现骨骼外部软组织钻孔及骨组织的钻孔。实施例1本专利技术用于骨科钻孔的激光手术手术刀系统，患者为股骨颈骨折。具体实施方式如图1所示。步骤一：获取患者骨骼三维模型及坐标；具体地，在本实施例中，可以CT扫描装置2获取数据并导入至Mimics软件进行三维建模。本实施例中骨折钻孔激光手术手术刀系统示意图如图2所示。步骤二：由术者在模型上完成模拟螺钉置入位置的规划，并将螺钉位置坐标传输至激光钻孔设备。步骤四：激光钻孔设备中的机械手臂根据螺钉置入位置的坐标，将光纤准直器移动至钻孔位置；步骤六：输入激光钻孔参数，规划激光钻孔设备运动路径。步骤七：运行激光钻孔设备及影像学监测设备，通过机械手臂运动，加工孔至预定深度。步骤九：置入螺钉并透视验证。术者徒手拧入螺钉，透视验证螺钉位置。上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利请的权利要求所涵盖。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于骨科钻孔的激光手术手术刀系统，其特征在于：该系统包括：人体骨骼三维建模设备、激光钻孔设备和影像学监测设备；所述三维建模设备包括CT扫描机及医学3D图像生成及编辑处理软件，CT扫描机将扫描数据通过数据传输线传输至计算机中的医学3D图像软件，可获得人体骨骼三维模型及坐标；可直接在计算机上，通过人体骨骼三维模型上完成螺钉置入位置的规划，并将螺钉置入位置坐标由软件内部直接传输至机械手臂；所述激光钻孔设备包括机械手臂、激光器、光纤、光纤准直器、CCD定位相机；机械手臂放置于激光器上方并通过回转或移动轴实现空间自由定位，激光器通过光纤将激光传输至光纤准直器；光纤准直器固定在机械手臂的末端，CCD定位相机被固定安装在激光出光口，与光纤准直器同轴；所述的机械手臂通过伺服电机驱动，根据螺钉置入位置坐标自动移动至指定位置；所述的影像学监测设备，通过数据传输线将扫描的数据传输给计算机并实时显示在计算机窗口；所述的影像学监测设备为C壁机，利用C壁机对钻孔进行实施监测并确认骨钉安装效果。

【技术特征摘要】
1.一种用于骨科钻孔的激光手术手术刀系统，其特征在于：该系统包括：人体骨骼三维建模设备、激光钻孔设备和影像学监测设备；所述三维建模设备包括CT扫描机及医学3D图像生成及编辑处理软件，CT扫描机将扫描数据通过数据传输线传输至计算机中的医学3D图像软件，可获得人体骨骼三维模型及坐标；可直接在计算机上，通过人体骨骼三维模型上完成螺钉置入位置的规划，并将螺钉置入位置坐标由软件内部直接传输至机械手臂；所述激光钻孔设备包括机械手臂、激光器、光纤、光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军强，郭振东，
申请(专利权)人：王军强，
类型：发明
国别省市：北京,11