全踝关节置换手术系统技术方案

全踝关节置换手术系统，属于医疗设备领域。为了解决现有的骨关节置换手术系统不适用于全踝关节置换手术的问题。本实用新型专利技术的控制计算机分别与结构光摄像机和机械臂电连接；末端连接器设置在机械臂上，末端连接器上设有安装手术器械的安装口，用于安装手术中所用的手术器械；末端连接器上设有至少四个第一示姿器，其中一个第一示姿器设置在末端连接器与机械臂连接的一端上，其中另一个第一示姿器设置在末端连接器具有手术器械安装口的一端上，其余的第一示姿器设置在末端连接器主体上；至少三台结构光摄像机设置在待手术的全踝关节周围；结构光摄像机用于捕捉第一示姿器和第二示姿器的跟踪装置空间位姿。主要用于全踝关节置换手术。

【技术实现步骤摘要】
全踝关节置换手术系统
本技术属于医疗设备领域，具体涉及全踝关节置换手术系统。
技术介绍
随着世界人口老龄化，踝关节疾病的发生率呈逐年上升趋势。全世界仅踝关节骨性关节炎的发病率就高达6％，其关节疼痛与功能障碍对病人生活质量影响不能低估。踝关节骨性关节炎病因复杂，其病理特征是关节软骨发生原发或继发性改变和由此而导致的关节软骨变性，软骨下骨质硬化，随后出现软骨下及边缘骨赘形成，继发关节滑膜炎、关节囊挛缩、关节间隙狭窄，引起关节功能障碍等症状。人工全踝关节置换是一种治疗踝关节疾病的新技术，能非常有效地根除重度踝关节病痛，极大地提高病人的生活质量。人工关节置换手术的主要影响因素包括三维立体空间上的准确截骨、韧带等软组织的平衡及稳定、假体安放的位置和角度，而全踝关节置换术对这些因素的要求尤其严格。传统手术通过机械导向装置进行髓内、外定位后截骨，手术者凭肉眼、手感和经验来判断截骨、假体位置和软组织的平衡情况，许多主观因素直接影响手术的精确性，甚至导致手术的失败。由于医生的手术操作依赖于其经验，在长时间的手术后易疲劳，手术精准度相对较差，尤其是没有实战经验或者实战经验较少的医生或者学生需要进行手术训练和教学，但是在病人身上进行训练或者练习是很危险的事情，而且重复在病人身上进行手术练习也不现实。所以目前的踝关节手术尚缺少一种基于机械臂的手术系统，虽然目前已经有了很多的手术机械臂或设备，也有一些针对于骨关节置换的机械臂，但是目前的骨关节置换机械臂仅能针对于较大骨关节或者关节位置关系、运动关系及裸露状态相对简单的关节进行手术，例如申请号为CN201910161479.X的全数字化全膝关节置换手术机械臂系统及其模拟手术方法，其利用一套手术系统进行全膝关节置换手术，但是由于其系统的部件是针对于膝关节的，并不能直接用于全踝关节置换手术，例如：膝关节对应的股骨和胫骨运动在一个平面上(不会发生腕关节、踝关节等的半环绕运动)，所以股骨和胫骨的相对位姿和坐标系比较容易确定，但是踝关节会发生半环绕运动，相对于胫骨和腓骨的位置，距骨的运动不限于一个平面内，会发生偏转，给骨骼的相对位姿的确定和坐标系的转换带来非常严重的影响，甚至导致手术失败。
技术实现思路
本技术是为了解决现有的骨关节置换手术系统不适用于全踝关节置换手术，会因为足部的偏转给坐标系的转换带来非常严重的影响，甚至导致手术失败。全踝关节置换手术系统，包括：控制计算机、结构光摄像机、机械臂；所述控制计算机分别与结构光摄像机和机械臂电连接；还包括：末端连接器、第一示姿器、第二示姿器，结构光摄像机至少设置三台；所述第一示姿器包括固定螺钉和设置在固定螺钉一端的跟踪装置；所述第二示姿器包括弹性件和设置在弹性件上的多个跟踪装置，弹性件的两端设有固定螺钉，第二示姿器的弹性件上至少设置3个跟踪装置；跟踪装置为能够被结构光摄像机跟踪的装置；所述末端连接器设置在机械臂上，末端连接器上设有安装手术器械的安装口，用于安装手术中所用的手术器械；末端连接器上设有至少四个第一示姿器，其中一个第一示姿器设置在末端连接器与机械臂连接的一端上，其中另一个第一示姿器设置在末端连接器具有手术器械安装口的一端上，其余的第一示姿器设置在末端连接器主体上；至少三台结构光摄像机设置在待手术的全踝关节周围，其中至少两台结构光摄像机设置在足内侧和足外侧；结构光摄像机用于捕捉第一示姿器和第二示姿器的跟踪装置空间位姿。进一步地，所述机械臂为六自由度机械臂。进一步地，所述弹性件宽度为5至8毫米。进一步地，所述弹性件为具有弹性的金属片。进一步地，所述跟踪装置为标记球。进一步地，在全踝关节置换手术过程中，第二示姿器，或者，第一示姿器和第二示姿器，通过各自的螺钉固定在足部的骨头上。进一步地，第二示姿器的一个螺钉固定在一个中足骨上，另一个螺钉固定在其他中足骨上。进一步地，第二示姿器的两个螺钉分别固定在相距最远的两个中足骨上。进一步地，所述末端连接器包括机械臂插接件、第一旋转部件、第一锁紧装置、第二旋转部件、第二锁紧装置；机械臂插接件用于与机械臂连接，机械臂插接件与第一旋转部件连接，第一旋转部件能够绕着机械臂插接件的轴线旋转，第一旋转部件通过第一锁紧装置实现锁止；第一旋转部件通过第一连接件连接第二旋转部件，第二旋转部件通过第二锁紧装置实现锁止；第二旋转部件上设有安装手术器械的安装口。此时，第一旋转部件靠近机械臂插接件的一端设有一个第一示姿器，第一旋转部件的另一端设有一个第一示姿器，第二旋转部件设有安装口的一端设有一个第一示姿器，第二旋转部件的另一端设有一个第一示姿器；还可以根据需要在末端连接器设置第一示姿器。进一步地，所述机械臂插接件为长方体状。有益效果：利用本实用性可以实现全踝关节置换手术，即使在手术过程中足部发生偏转，本技术也可以实时对偏转进行跟踪并调整不会因为偏转给坐标系的转换带来影响。而且本技术使用方便，可以对局部的整体进行统一跟踪和调整，不仅方便，而且调整的准确度更高。附图说明图1为系统结构示意图；图2为第一示姿器结构示意图；图3为第二示姿器结构示意图；图4为具体实施方式二中的末端连接器结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述的全踝关节置换手术系统，包括：控制计算机100、至少三台结构光摄像机101、末端连接器200、第一示姿器103、第二示姿器104、机械臂105；所述控制计算机100分别与结构光摄像机和机械臂电连接，用于接受和处理结构光摄像机的数据并控制机械臂的机械臂运动；所述机械臂105为六自由度机械臂；所述第一示姿器103包括固定螺钉113和设置在固定螺钉一端的跟踪装置108；所述第二示姿器104包括弹性件120和设置在弹性件上的多个跟踪装置118，弹性件120的两端设有固定螺钉114，第二示姿器104可以设置为弹性件长度不同的多个型号，弹性件上的跟踪装置118数量也根据型号和实际情况进行设置，至少设置3个跟踪装置118；弹性件可以为一个具有弹性的金属片，优选地，弹性件宽度为5至8毫米；跟踪装置108和跟踪装置118为任意的能够被结构光摄像机1跟踪的装置，用于在结构光摄像机中对所在位置进行标记；在本实施方式中跟踪装置108为标记球，球体表面由反光材料制成，从而可以被结构光摄像机1捕获和识别；在全踝关节置换手术过程中，第二示姿器104，或者第一示姿器103和第二示姿器104，通过各自的螺钉固定在足部的骨头上，例如将一个第二示姿器104的一个螺钉固定在一个中足骨上，另一个螺钉固定在其他中足骨上，由于两端固定的距离使得弹性件产生形变，此时第二示姿器104上设置的跟踪装置可以形成空间分布，从而用于标记和表示固定骨的空间位姿；由于足部的骨骼中的中足骨的相对位置稳定且容易定位，具有基准性，能够很好的表示足部各个骨的位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.全踝关节置换手术系统，包括：控制计算机、结构光摄像机、机械臂；所述控制计算机分别与结构光摄像机和机械臂电连接；/n其特征在于，还包括：末端连接器、第一示姿器、第二示姿器，结构光摄像机至少设置三台；/n所述第一示姿器包括固定螺钉和设置在固定螺钉一端的跟踪装置；/n所述第二示姿器包括弹性件和设置在弹性件上的多个跟踪装置，弹性件的两端设有固定螺钉，第二示姿器的弹性件上至少设置3个跟踪装置；/n跟踪装置为能够被结构光摄像机跟踪的装置；/n所述末端连接器设置在机械臂上，末端连接器上设有安装手术器械的安装口，用于安装手术中所用的手术器械；末端连接器上设有至少四个第一示姿器，其中一个第一示姿器设置在末端连接器与机械臂连接的一端上，其中另一个第一示姿器设置在末端连接器具有手术器械安装口的一端上，其余的第一示姿器设置在末端连接器主体上；/n至少三台结构光摄像机设置在待手术的全踝关节周围，其中至少两台结构光摄像机设置在足内侧和足外侧；/n结构光摄像机用于捕捉第一示姿器和第二示姿器的跟踪装置空间位姿。/n

【技术特征摘要】
1.全踝关节置换手术系统，包括：控制计算机、结构光摄像机、机械臂；所述控制计算机分别与结构光摄像机和机械臂电连接；
其特征在于，还包括：末端连接器、第一示姿器、第二示姿器，结构光摄像机至少设置三台；
所述第一示姿器包括固定螺钉和设置在固定螺钉一端的跟踪装置；
所述第二示姿器包括弹性件和设置在弹性件上的多个跟踪装置，弹性件的两端设有固定螺钉，第二示姿器的弹性件上至少设置3个跟踪装置；
跟踪装置为能够被结构光摄像机跟踪的装置；
所述末端连接器设置在机械臂上，末端连接器上设有安装手术器械的安装口，用于安装手术中所用的手术器械；末端连接器上设有至少四个第一示姿器，其中一个第一示姿器设置在末端连接器与机械臂连接的一端上，其中另一个第一示姿器设置在末端连接器具有手术器械安装口的一端上，其余的第一示姿器设置在末端连接器主体上；
至少三台结构光摄像机设置在待手术的全踝关节周围，其中至少两台结构光摄像机设置在足内侧和足外侧；
结构光摄像机用于捕捉第一示姿器和第二示姿器的跟踪装置空间位姿。


2.根据权利要求1所述全踝关节置换手术系统，其特征在于，所述机械臂为六自由度机械臂。


3.根据权利要求1所述全踝关节置换手术系统，其特征在于，所述弹性件宽度为5至8毫米。


4.根据权利要求3所述全踝关节置换手术系统，其特征在于，所述弹性件为具有弹性的金属片。


5.根据权利要求1所述全踝...

【专利技术属性】
技术研发人员：王焕，
申请(专利权)人：王焕，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23