方向校正环、椎弓根钉植入辅助校正系统及辅助植入系统技术方案

本发明专利技术属于医疗器械技术领域。一种方向校正环、椎弓根钉植入辅助校正系统及辅助植入系统，方向校正环包括校正环本体、微型力传感器以及控制器，微型力传感器数量为多个，且均布设置在校正环本体的内壁上，其用于感应穿过校正环本体的导针方向；控制器用于接收微型力传感器的感应信号并提示校正方向；椎弓根钉植入辅助校正系统包括第一五自由度机械臂以及方向校正环，方向校正环固定连接在所述第一五自由度机械臂的动作执行端；椎弓根钉辅助植入系统，其与前面所述的方向校正环配合自动植入导针。本发明专利技术能帮助医生校正导针的植入方向且自动植入导针，提高手术效率和精度。

【技术实现步骤摘要】
方向校正环、椎弓根钉植入辅助校正系统及辅助植入系统
本专利技术属于医疗器械
，具体涉及一种方向校正环、椎弓根钉植入辅助校正系统及辅助植入系统。
技术介绍
目前椎弓根钉的植入过程为：用一根细的起导向作用的钢针在皮肤上扎一个孔，并沿最佳穿刺路径进针以使内固定针尽可能多地没入骨内而达到最稳定的固定（但是不能穿透骨髓），并经过C形臂在术中进行多体位透视，确认导针位置良好，即最大化平行、接近最佳穿刺路径，再将一颗中空的加压螺钉套在导针上，拧入脊椎，从而保证空心螺钉的固定路径与前面打入的导针方向完全一致。导针的植入过程为：（1）手术医生将导针插入皮肤抵在脊椎顶端，通过“术中透视+多次调整导针方向”初步确定良好的导针方向；（2）将导针钻入脊椎；（3）再次进行多体位的术中透视来检验导针位置是否合适；（4）如果发现位置偏离较大，则需再次重复上述操作来打入第二根或更多根导针。在实际手术中，由于医生对入针角度的判断经验不足，加之用钻将导针钻入这个过程本身就会由于手或电钻的少许移动使导针偏离原来设定的方向，因此在钻入过程中，可能需要不断纠正打入方向。对于有经验的骨科医生，在打入导针的过程中，通常需要依靠手上力的感觉调整方向，才能保证高效率高精度地植入椎弓钉。但是对于绝大部分普通医生，往往手感把握不准，在术中无从调整导针的植入方向。鉴于这个问题，本项目拟设计一套系统，帮助普通医生实现精确高效的导针植入，减少射线暴露时间。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种方向校正环、椎弓根钉植入辅助校正系统及辅助植入系统，通过微型力传感器的检测，本专利技术的系统能帮助医生校正导针的植入方向且自动植入导针，提高手术效率和精度。为达到上述目的，所采取的技术方案是：一种方向校正环，包括校正环本体、微型力传感器以及控制器，微型力传感器数量为多个，且均布设置在校正环本体的内壁上，其用于感应穿过校正环本体的导针方向；控制器用于接收微型力传感器的感应信号，当导针方向与初始设计方向不一致时，微型力传感器受力并发出信号，控制器提示校正方向。根据所述的一种方向校正环，所述微型力传感器的数量为四到八个。根据所述的一种方向校正环，所述微型力传感器为光纤应变传感器。一种椎弓根钉植入辅助校正系统，包括第一五自由度机械臂以及前面任一条所述的方向校正环，方向校正环固定连接在所述第一五自由度机械臂的动作执行端；其中，通过所述第一五自由度机械臂对所述方向校正环的方位进行调整，使所述方向校正环中部圆心与病患身体进针点之间的连线为椎弓根钉的进针初始设计方向。根据所述的一种椎弓根钉植入辅助校正系统，所述第一五自由度机械臂包括第一级轴系统、第二级轴系统、第三级轴系统、第四级轴系统和第五级轴系统，第一级轴系统包括底座、旋转连接在底座上的第一旋转座；第二级轴系统包括第一转动桥臂，所述第一转动桥臂铰接在第一旋转座上；第三级轴系统包括第二转动桥臂，所述第二转动桥臂铰接在第一转动桥臂上；第四级轴系统包括设置在第二转动桥臂上的第一电机、与第一电机输出轴连接的第三转动桥臂，所述第三转动桥臂铰接在第二转动桥臂上；第五级轴系统包括设置在第三转动桥臂上的第二电机、与第二电机输出轴连接的第一旋转轴；所述方向校正环连接在所述第一旋转轴上。根据所述的一种椎弓根钉植入辅助校正系统，所述第一五自由度机械臂为被动式五自由度机械臂，其前三个活动关节采用手动操作模式，其后两个活动关节采用手持器点动控制。根据所述的一种椎弓根钉植入辅助校正系统，所述第一五自由度机械臂包括制动器，用于锁定第一五自由度机械臂的活动关节。根据所述的一种椎弓根钉植入辅助校正系统，所述第一五自由度机械臂上设有定位方向校正环方位的定位装置。根据所述的一种椎弓根钉植入辅助校正系统，所述方向校正环的下部还连接有定位导套，所述定位导套与所述方向校正环同轴设置，且所述定位导套的内孔用于引导椎弓根钉的导针植入。一种椎弓根钉辅助植入系统，其与前面任一条所述的方向校正环配合自动植入导针，包括第二五自由度机械臂以及感应钻；感应钻固定连接在所述第二五自由度机械臂的动作执行端，包括导针、力矩传感器和导针驱动机构，所述导针设置为钝头钻，所述导针驱动机构根据所述力矩传感器的信号控制所述导针动作或停止；其中，所述导针的导向部分穿过所述方向校正环，所述第二五自由度机械臂根据所述控制器提示的校正方向控制所述导针的钻进方向。采用上述技术方案，所取得的有益效果是：1、采用本申请的方向校正环安装在体外设备上，不破坏原有手术方式的前提下，提高了手术的精度和安全性；2、在椎弓根钉植入手术中，利用本申请的椎弓根钉植入的辅助校正系统，在导针植入过程中，当导针方向与初始设计方向一致时，方向校正环周圈力传感器基本不受压力或受力均衡；当导针方向与初始设计方向不一致时，校正环周圈力传感器受力不均，系统提示校正方向，在椎弓根钉植入手术中，通过微型力传感器的检测，该系统随时帮助医生校正导针的植入方向，提高手术效率和精度。3、在椎弓根钉植入手术中，椎弓根钉辅助植入系统可以方便精确地将导针植入，使椎弓根钉植入手术可以不依赖医生的手感进行，且操作精度和安全性高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下文中将对本专利技术实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本专利技术的一些实施例，而非将本专利技术的全部实施例限制于此。图1示出了根据本专利技术实施例的椎弓根钉植入辅助校正系统的结构示意图之一。图2示出了根据本专利技术实施例的方向校正环和第一旋转轴连接的主视和俯视结构示意图。图3示出了根据本专利技术实施例的方向校正环的俯视结构示意图之一。图4示出了根据本专利技术实施例的方向校正环的俯视结构示意图之二。图5示出了根据本专利技术实施例的导针在方向校正环内与初始设计方向不一致时的结构示意图。图6示出了根据本专利技术实施例的椎弓根钉植入辅助校正系统的结构示意图之二。图7示出了根据本专利技术实施例的椎弓根钉植入辅助植入系统的结构示意图。图8示出了根据本专利技术实施例的椎弓根钉植入辅助校正系统的系统信号流程图。图中序号：100为方向校正环、101为校正环本体、102为微型力传感器、200为导针、300为第一五自由度机械臂、301为底座、302为第一旋转座、303为第一转动桥臂、304为第二转动桥臂、305为第三转动桥臂、306为第一旋转轴、400为第二五自由度机械臂、500为感应钻、600为定位导套。具体实施方式为了使得本专利技术的技术方案的目的、技术特征和技术效果更加清楚，下文中将结合本专利技术具体实施例的附图，对本专利技术实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图2-图5，本实施例公开了一种方向校正环100，包括校正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方向校正环，其特征在于，包括：/n校正环本体；/n微型力传感器，其数量为多个，且均布设置在校正环本体的内壁上，其用于感应穿过校正环本体的导针方向；以及/n控制器，其用于接收微型力传感器的感应信号，当导针方向与初始设计方向不一致时，微型力传感器受力并发出信号，控制器提示校正方向。/n

【技术特征摘要】
1.一种方向校正环，其特征在于，包括：
校正环本体；
微型力传感器，其数量为多个，且均布设置在校正环本体的内壁上，其用于感应穿过校正环本体的导针方向；以及
控制器，其用于接收微型力传感器的感应信号，当导针方向与初始设计方向不一致时，微型力传感器受力并发出信号，控制器提示校正方向。


2.根据权利要求1所述的一种方向校正环，其特征在于，所述微型力传感器的数量为四到八个。


3.根据权利要求1所述的一种方向校正环，其特征在于，所述微型力传感器为光纤应变传感器。


4.一种椎弓根钉植入辅助校正系统，其特征在于，包括：
第一五自由度机械臂；以及
权利要求1-3任一条所述的方向校正环，其固定连接在所述第一五自由度机械臂的动作执行端；
其中，通过所述第一五自由度机械臂对所述方向校正环的方位进行调整，使所述方向校正环中部圆心与病患身体进针点之间的连线为椎弓根钉的进针初始设计方向。


5.根据权利要求4所述的一种椎弓根钉植入辅助校正系统，其特征在于，所述第一五自由度机械臂包括：
第一级轴系统，其包括底座、旋转连接在底座上的第一旋转座；
第二级轴系统，其包括第一转动桥臂，所述第一转动桥臂铰接在第一旋转座上；
第三级轴系统，其包括第二转动桥臂，所述第二转动桥臂铰接在第一转动桥臂上；
第四级轴系统，其包括设置在第二转动桥臂上的第一电机、与第一电机输出轴连接的第三转动桥臂，所述第三转动桥臂铰接在第二转动桥臂上；...

【专利技术属性】
技术研发人员：施新革，高延征，宋月鹏，胡巍然，邢帅，
申请(专利权)人：河南省人民医院，
类型：发明
国别省市：河南;41