关节成型执行器及外科手术系统技术方案

本公开公开了一种关节成型执行器，包括动力装置和工具组件。动力装置包括机器人连接端和内设的动力组件。机器人连接端用于连接至机器人的机械臂末端。工具组件可拆卸地设置于动力装置。工具组件与动力装置连接时，手术工具在动力装置的驱动下转动运动。动力组件设置于壳体内部并通过输出轴输出动力。输出轴与工具组件的一端接合以驱动手术工具，无需使用长的导向筒对手术工具进行导向，使执行器结构更加紧凑。这样降低了外接动力源对手术空间的干涉影响以及安全性影响；减少了在手术中组装外接动力源的操作，使手术流程更加顺畅。使手术流程更加顺畅。使手术流程更加顺畅。

【技术实现步骤摘要】
关节成型执行器及外科手术系统


[0001]本公开涉及医疗器械领域，具体涉及关节成型执行器及外科手术系统。

技术介绍

[0002]关节置换手术主要包括膝关节置换术和髋关节置换术。全膝关节置换术中，需要对构成膝关节的股骨远端和胫骨进行加工以形成适合假体植入的形状和尺寸。对股骨和胫骨的加工主要是用锯切割加工出多个平面。被加工后的骨的形状基本决定了膝关节假体植入的精度，因此每个平面的加工精度决定了假体植入的精度。全髋关节置换手术中，需要对构成髋关节的髋臼和股骨近端加工以形成适合假体植入的形状和尺寸。髋关节成型包括髋臼窝的磨削成型以及股骨头近端的截骨和扩髓。髋关节置换的精度涉及髋臼侧的假体植入精度和股骨侧的假体植入精度。髋臼侧的假体植入精度依赖于髋臼窝的加工精度和植入过程中对髋臼假体的植入角度和深度的控制精度。股骨侧的假体植入精度依赖于股骨侧的扩髓精度。
[0003]加工髋臼窝时，需要用磨削工具对髋臼窝进行磨削。磨削工具一般包括半球形的锉头、具有一定长度的接杆、套设在接杆外的握持套筒和手枪形的动力工具。接杆一端连接锉头，另一端连接在手枪形工具的动力输出端。使用时，外科医生一手握住手枪形动力工具的把手，另一手握住握持套筒，将锉头插入髋臼中并沿接杆的轴向施力以磨削髋臼表面的骨组织。磨削过程中，外科医生通过经验控制接杆与骨盆的角度以及磨削的深度以控制加工精度。
[0004]髋臼窝加工完成后，需要用持杯装置将假体杯植入髋臼。持杯装置包括直接杆或带弯头的接杆和锤子。接杆的一个末端连接假体杯，另一个末端用于接受锤子的打击，接杆中间供外科医生握持。使用时，外科医生握持住接杆中间以把握接杆相对于骨盆的角度，另一端由锤子锤击以将假体杯压入髋臼窝。植入过程中，伴随每次锤击持杯装置整体会随着假体杯进入髋臼窝而沿轴向位移。
[0005]近年来，使用机器人系统辅助手术的技术日趋成熟，如马可外科(MAKO Surgical)公司销售的膝关节手术机器人。一般地，机器人系统包括机械臂、导航定位系统和控制系统。机械臂相当于外科医生的手臂，可以把持手术工具并以较高的精度定位手术工具。导航定位系统相当于外科医生的眼睛，可以实时测量手术工具和患者组织的位置。控制系统相当于外科医生的大脑，内部储存手术规划。控制系统根据术中通过导航定位系统获取的信息计算机械臂的路线和/或应达的位置，可以主动控制机械臂运动，或者通过力反馈模式设置机械臂的虚拟边界后由人工推动机械臂沿虚拟边界限定的路线、面或体移动。马可外科公司的机器人系统中，机械臂末端悬挂一台电动摆锯。手术中由机械臂将摆锯定位至膝关节附近，并由外科医生操作启动和推动电动摆锯切割骨骼，从而为假体植入准备出安装位置。机器人辅助操作的膝关节置换手术相对于传统膝关节置换手术有诸多优势。如，对外科医生的经验依赖降低；减少因传统机械定位结构使用造成的医源性伤害。
[0006]然而，上述机器人系统可能不适于髋关节置换手术等手术类型，因为如前所述髋
关节手术中需要多种操作(例如对髋臼扩孔、敲击髋臼杯、股骨侧扩髓)，对应地需要不同构造的手术工具。设计成能适应多种工具的系统则需要多种末端执行器，而且在手术程序期间移除和安装不同类型的执行器到机械臂上会增长手术时间。另外敲击髋臼杯至髋臼窝的过程会产生高冲击力，其可能会损坏精密的机械臂。
[0007]因此需要一种适用于机器人系统的髋关节手术的执行器。
[0008]马可外科公司还提供了一种用于髋关节置换的手术机器人，中国专利技术专利CN102612350B公开了其构成。在使用该手术机器人进行髋臼磨削时，需要先将磨削工具安装至机械臂末端的把持结构，再将动力装置连接至磨削工具。该把持结构(套筒)还用于连接持杯器以进行髋臼假体安装的操作，因此在完成髋臼磨削操作后，需先将动力装置拆下，再拆下磨削工具，最后再将持杯器安装至把持结构。并且在安装过程中，连接磨削工具的杆需要贯穿套筒，上端连接动力装置，下端连接磨削工具(如髋臼锉)。安装或拆卸过程中，杆的一端需从套筒的一端插入或抽出，此时二者串连的长度很大，需要很大的操作空间。上述过程操作较为繁琐，安装过程或拆卸过程中需要较大的操作空间。

技术实现思路

[0009]本公开提供一种关节成型执行器及手术系统，解决了现有技术中进行髋关节成型手术不便的问题。
[0010]本公开的第一方面提供一种关节成型执行器，包括动力装置及工具组件，动力装置包括机器人连接端和内设的动力组件，机器人连接端用于连接至机器人的机械臂末端，动力组件包括动力源和输出轴，输出轴与动力源连接；工具组件包括连接部和手术工具，手术工具可转动地设置于连接部，工具组件通过连接部可拆卸地设置于动力装置，其中，工具组件通过连接部与动力装置连接时，手术工具与输出轴形成接合以接收输出轴输出的转动运动。
[0011]在第一种可能的实施方式中，手术工具相对于输出轴沿轴向的插入或套接动作形成接合。
[0012]结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实施方式中，手术工具和输出轴被构造为花键连接。
[0013]结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实施方式中，手术工具与动力装置之间还设置有径向定位结构。
[0014]结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实施方式中，径向定位结构设置于手术工具与输出轴之间。
[0015]结合上述可能的实现方式，在第五种可能的实施方式中，径向定位结构为输出轴与手术工具之间的轴孔配合。
[0016]结合上述可能的实现方式，在第六种可能的实施方式中，连接部与动力装置通过旋合结构连接以形成对连接部的轴向和周向限位。
[0017]结合上述可能的实现方式，在第七种可能的实施方式中，旋合结构包括设置于圆周面的旋槽和定位销，旋槽用于对定位销进行导向并包括对定位销的周向和轴向进行限位的限位部分。
[0018]结合上述可能的实现方式，在第八种可能的实施方式中，旋槽设置于动力装置，定
位销设置于连接部。
[0019]结合上述可能的实现方式，在第九种可能的实施方式中，旋槽包括连通的旋进段和定位段，定位销沿旋进段进入定位段后使连接部和动力装置具有周向定位关系和轴向定位关系。
[0020]结合上述可能的实现方式，在第十种可能的实施方式中，连接部与动力装置间设置有定位模块，定位模块使连接部和动力装置之间形成预定作用力。
[0021]结合上述可能的实现方式，在第十一种可能的实施方式中，定位模块包括弹性件，弹性件被动力装置和工具组件挤压以产生预定作用力，预定作用力的方向为输出轴的轴向。
[0022]结合上述可能的实现方式，在第十二种可能的实施方式中，弹性件设置于工具组件中的手术工具与连接部之间，弹性件挤压手术工具以使手术工具与输出轴沿轴向压紧。
[0023]结合上述可能的实现方式，在第十三种可能的实施方式中，手术工具为髋臼磨锉杆组件或髓腔铰刀。
[0024]结合上述可能的实现方式，在第十四种可能的实施方式中，还包括示踪组件，示踪组件设置于动力装置表面。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种关节成型执行器，其特征在于，包括：动力装置，包括机器人连接端和内设的动力组件，所述机器人连接端用于连接至机器人的机械臂末端，所述动力组件包括动力源和输出轴，所述输出轴与所述动力源连接；工具组件，包括连接部和手术工具，所述手术工具可转动地设置于所述连接部，所述工具组件通过所述连接部可拆卸地设置于所述动力装置，其中，所述工具组件通过所述连接部与所述动力装置连接时，所述手术工具与所述输出轴形成接合以接收所述输出轴输出的转动运动。2.根据权利要求1所述的关节成型执行器，其特征在于，所述手术工具相对于所述输出轴沿轴向的插入或套接动作形成所述接合。3.根据权利要求2所述的关节成型执行器，其特征在于，所述手术工具和所述输出轴被构造为花键连接。4.根据权利要求1所述的关节成型执行器，其特征在于，所述手术工具与所述动力装置之间还设置有径向定位结构。5.根据权利要求4所述的关节成型执行器，其特征在于，所述径向定位结构设置于所述手术工具与所述输出轴之间。6.根据权利要求4所述的关节成型执行器，其特征在于，所述径向定位结构为所述输出轴与所述手术工具之间的轴孔配合。7.根据权利要求1所述的关节成型执行器，其特征在于，所述连接部与所述动力装置通过旋合结构连接以形成对所述连接部的轴向和周向限位。8.根据权利要求7所述的关节成型执行器，其特征在于，所述旋合结构包括设置于圆周面的旋槽和定位销，所述旋槽用于对所述定位销进行导向并包括对所述定位销的周向和轴向进行限位的限位部分。9.根据权利要求8所述的关节成型执行器，其特征在于，所述旋槽设置于所述动力装置，所述定位销设置于所述连接部。10.根据权利要求8所述的关节成型执行器，其特征在于，所述旋槽包括连通的旋进段和定位段，所述定位销沿所述旋进段进入定位段后使所述连接部和所述动力装置具有周向定位关系和轴向定位关系。11.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钊，李卫，张晓峰，郭金榜，
申请(专利权)人：北京和华瑞博医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：