一种骨折复位系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种骨折复位系统及方法，其涉及骨科治疗设备领域。旨在解决传统的骨折复位系统，手术过程中使用X射线持续对患者进行拍照，大大增加了患者辐射损伤的问题.其技术方案要点骨折复位机器人；与所述骨折复位机器人配合的手术床；用于实时标定患者伤处的定位系统，所述定位系统包括G型臂X光机和两个高清摄像机；以及，承载于所述骨折复位机器人与定位系统之间的计算机操作系统，所述计算机操作系统用于计算规划所述骨折复位机器人的复位路径。本发明专利技术能够避免患者持续受到X光的射线辐射，减少患者受到的辐射损伤；同时手术床与骨折复位机器人配合，能够提高患者手术时躺卧的舒适可靠性。

A Fracture Reduction System and Method

The invention discloses a fracture reduction system and method, which relates to the field of orthopaedic treatment equipment. In order to solve the traditional fracture reduction system, X-ray is continuously used to take pictures of patients during operation, which greatly increases the problem of radiation damage of patients. The key points of the technical scheme are the fracture reduction robot, the operating bed cooperated with the fracture reduction robot, and the positioning system for real-time calibration of patients'injuries. The positioning system includes G-arm X-ray machine and two high-definition cameras. And a computer operating system, which is loaded between the fracture reduction robot and the positioning system, for calculating and planning the reset path of the fracture reduction robot. The invention can avoid the continuous X-ray radiation of the patient and reduce the radiation damage of the patient; at the same time, the operation bed cooperates with the fracture reduction robot, which can improve the comfort and reliability of the patient lying down during the operation.

【技术实现步骤摘要】
一种骨折复位系统及方法
本专利技术涉及骨科治疗设备领域，更具体地说，它涉及一种骨折复位系统及方法。
技术介绍
传统的长骨骨折复位方法是在直视环境下，医生凭借经验和技巧切开复位，但是切开复位方法容易破坏骨折周围的血云和软组织，出血多、易感染。现有公告号为CN104055563B的中国专利，公开了一种骨科机器人及智能复位系统，其中智能复位系统包括骨科机器人、影响系统和控制台，影响系统用于通过X射线对患肢进行拍照，以获取患肢的骨折部位的图像信息。但是，手术过程中使用X射线持续对患者进行拍照，大大增加了患者的辐射损伤。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种骨折复位系统，其具有降低患者手术过程中辐射损伤的优势。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种骨折复位系统，包括：骨折复位机器人；与所述骨折复位机器人配合的手术床；用于实时标定患者伤处的定位系统，所述定位系统包括G型臂X光机和两个高清摄像机；以及，承载于所述骨折复位机器人与定位系统之间的计算机操作系统，所述计算机操作系统用于计算规划所述骨折复位机器人的复位路径。进一步地，所述骨折复位机器人包括远端支架和远端骨外固定环，所述远端支架与远端骨外固定环之间设置有六个伺服电动推杆；所述伺服电动推杆一端与所述远端支架通过万向铰连接，另一端与所述远端骨外固定环通过虎克铰可拆卸连接；所述骨折复位机器人还包括与所述伺服电动推杆连接的控制处理器。进一步地，所述控制处理器通过PID控制和力反馈方式控制六个所述伺服电动推杆。进一步地，所述控制处理器通过PID模糊控制和力反馈方式控制六个所述伺服电动推杆。进一步地，所述控制处理器包括记忆和学习模块。进一步地，所述控制处理器包括部件自诊断模块和系统诊断模块。进一步地，所述手术床包括：床体，所述床体底部设置有若干升降支脚组件；承载于所述床体的固定组件，所述固定组件能够相对于所述床体滑动；以及，承载于所述床体的止血支撑组件；其中，所述固定组件包括近端骨外固定环。本专利技术的另一目的在于提供一种应用上述骨折复位系统的骨折复位方法，其具有降低患者手术过程中辐射损伤的优势。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种应用上述骨折复位系统的骨折复位方法，包括以下步骤：S100，将患者放置在手术床上，通过固定组件将患者固定起来，并利用止血支撑组件进行止血；S200，用骨针将固定组件和骨折近端固定，将远端骨外固定环和骨折远端固定；S300，用G型臂X光机拍摄患者正位和侧位的两张X光片，使用计算机操作系统对拍摄好的两张X光片进行位姿解算，得到远端骨外固定环与骨折端的位姿转移矩阵，然后计算出复位路径；S400，将远端骨外固定环与伺服电动推杆连接；S500，通过PID控制和力反馈方式控制六个伺服电动推杆，根据规划好的复位路径进行伸缩，带动骨折处运动从而实现骨折复位；复位过程中，通过位于手术室内的两台高清摄像机对远端骨外固定环进行实时拍摄标定，根据远端骨外固定环和骨针的位置进行坐标变换解算出断骨截面的位置，能够实时地监控骨折远端和近端的相对位置，从而指导骨折复位机器人完成对复位路径的跟随；S600，复位完成后，将近端骨外固定环和远端骨外固定环用六个可伸缩的连杆进行连接，并将远端骨外固定环与伺服电动推杆的连接断开。进一步地，在步骤S500中，通过力反馈方式检测远端骨外固定环运动中受到的阻力大小，若超出预计值则重新规划局部复位路径。进一步地，在步骤S500中，控制处理器通过记忆和学习模块，在手术过程中将每次的骨折情况和复位路径记忆下来，并进行学习。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1、采用了G型臂X光机与两台高清摄像机组成的定位系统，G型臂C光机用于术前，两台高清摄像机用于术中，从而能够减少患者辐射损伤的效果；2、采用了手术床，从而产生提高患者手术时躺卧舒适性的效果。附图说明图1为实施例1中一种骨折复位系统的整体结构示意图；图2为实施例1中骨折复位机器人的结构示意图；图3为实施例1中手术床的结构示意图；图4为实施例1中固定组件的局部爆炸示意图。图中：1、骨折复位机器人；11、控制处理器；12、机器人底座；13、定位板；14、远端支架；15、伺服电动推杆；16、远端骨外固定环；2、计算机操作系统；3、手术床；31、床体；32、定位孔；33、支撑板；34、支脚；341、第二限位孔；35、固定脚套；351、第一限位孔；352、限位螺栓；4、高清摄像机；51、近端骨外固定环；511、固定支板；512、第一支孔；52、固定支架；521、固定卡槽；522、第二支孔；523、固定螺栓组件；61、辅助支架；62、辅助环；63、辅助带；64、止血环；71、滑轨支座；72、滑轨；73、定位螺栓。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本具体实施例仅仅是对本专利技术的解释，其并不是对本专利技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本专利技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。实施例1：一种骨折复位系统，参照图1，其包括骨折复位机器人1、定位系统、计算机操作系统2和手术床3；定位系统包括G型臂X光机和两个高清摄像机4，其中G型臂X光机附图中未示出；骨折复位机器人1上设置有控制处理器11，高清摄像机4和控制处理器11与计算机控制系统2均通过无线连接。参照图2，骨折复位机器人1包括远端支架14和远端骨外固定环16，远端支架14与远端骨外固定环16之间连接有六个伺服电动推杆15；本实施例中远端支架14呈六边形，且六个伺服电动推杆15分别位于其顶角处；伺服电动推杆15一端与远端支架14通过万向铰连接，另一端与远端骨外固定环16通过虎克铰连接，且远端骨外固定环16与虎克铰为可拆卸连接，其中万向铰和虎克铰本附图中未示出；远端支架14底部设置有定位板13，定位板13设置在机器人底座12上；本实施例中控制处理器11设置在机器人底座12上，且与伺服电动推杆15连接。参照图3，手术床3包括床体31，床体31上设置有固定组件和止血支撑组件；床体31底部均布设置有四个升降支脚组件，升降支脚组件包括与床体31底壁固定连接的支脚34，以及套设在支脚34上的固定脚套35；固定脚套35能够相对于支脚34移动，从而能够调节床体31的高度。参照图3，固定脚套35和支脚34之间设置有限位装置，限位装置包括限位螺栓352；固定脚套35和支脚34上分别开设有若干相对的第一限位孔351和第二限位孔341，限位螺栓352穿过第一限位孔351后，嵌入第二限位孔341内，从而能够限定固定脚套35与支脚34的相对位置；限位螺栓352与第二限位孔341可以为螺栓连接，从而能够提高限位的稳固性。参照图3，固定组件与床体31之间设置有滑轨组件，则固定组件能够相对于床体31移动，方便调节固定组件的位置；固定组件包括固定支架52，固定支架52远离床体31的一端设置有近端骨外固定环51。参照图3，滑轨组件包括与床体31连接的滑轨72，以及与滑轨72配合的滑轨支架71，滑轨支座71与固定支架52底端固定连接；本实施例中滑轨组件与床体31通过定位螺栓73连接，且床体3上均布开设有若干与定位螺栓73配合的定位孔33；通过若干定位孔33能够调节滑轨组件与床体31本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种骨折复位系统，其特征在于：包括：骨折复位机器人(1)；与所述骨折复位机器人(1)配合的手术床(3)；用于实时标定患者伤处的定位系统，所述定位系统包括G型臂X光机和两个高清摄像机(4)；以及，承载于所述骨折复位机器人(1)与定位系统之间的计算机操作系统(2)，所述计算机操作系统(2)用于计算规划所述骨折复位机器人(1)的复位路径。

【技术特征摘要】
1.一种骨折复位系统，其特征在于：包括：骨折复位机器人(1)；与所述骨折复位机器人(1)配合的手术床(3)；用于实时标定患者伤处的定位系统，所述定位系统包括G型臂X光机和两个高清摄像机(4)；以及，承载于所述骨折复位机器人(1)与定位系统之间的计算机操作系统(2)，所述计算机操作系统(2)用于计算规划所述骨折复位机器人(1)的复位路径。2.根据权利要求1所述的骨折复位系统，其特征在于：所述骨折复位机器人(1)包括远端支架(14)和远端骨外固定环(16)，所述远端支架(14)与远端骨外固定环(16)之间设置有六个伺服电动推杆(15)；所述伺服电动推杆(15)一端与所述远端支架(14)通过万向铰连接，另一端与所述远端骨外固定环(16)通过虎克铰可拆卸连接；所述骨折复位机器人(1)还包括与所述伺服电动推杆(15)连接的控制处理器(11)。3.根据权利要求2所述的骨折复位系统，其特征在于：所述控制处理器(11)通过PID控制和力反馈方式控制六个所述伺服电动推杆(15)。4.根据权利要求3所述的骨折复位系统，其特征在于：所述控制处理器(11)通过PID模糊控制和力反馈方式控制六个所述伺服电动推杆(15)。5.根据权利要求3所述的骨折复位系统，其特征在于：所述控制处理器(11)包括记忆和学习模块。6.根据权利要求2所述的骨折复位系统，其特征在于：所述控制处理器(11)包括部件自诊断模块和系统诊断模块。7.根据权利要求5所述的骨折复位系统，其特征在于：所述手术床(3)包括：床体(31)，所述床体(31)底部设置有若干升降支脚组件；承载于所述床体(31)的固定组件，所述固...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国印，陈建文，孙昊，郭悦，
申请(专利权)人：上海莱影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31