一种波导激光骨组织打孔装置；包含有激光器(1)，外壳(3)、聚焦镜(5)、保持环(6)、喷嘴(8)、供液系统(14)、耦合腔(15)；激光器(1)发出的激光经过聚焦镜(5)后进入耦合腔(15)，之后再通过喷嘴(8)继续向液体喷出方向射出；之后激光在喷嘴(8)喷出的圆柱形液体水柱中发生全反射；激光和液体流复合成加工用能量束。使用所述波导激光骨组织打孔装置的波导激光骨组织打孔方法：固定病人待打孔部位；开供液装置(10)；设置激光器(1)；激光耦合入喷嘴(8)喷出的液体射流并实现骨组织的打孔。本发明专利技术损伤少，效率高，综合技术效果优良，其具有预期较大的经济价值和社会价值。的经济价值和社会价值。的经济价值和社会价值。
【技术实现步骤摘要】
一种波导激光骨组织打孔装置及使用该装置的打孔方法
[0001]本专利技术属于骨科手术器械结构设计和应用
，具体提供了一种波导激光骨组织打孔装置及使用该装置的打孔方法。
技术介绍
[0002]现有技术中，在以骨折治疗及畸形矫正为目的的骨科手术中，目前普遍采用骨钉来对钢板或矫正装置进行固定，这样就需要在骨头上进行骨钉螺纹孔的加工。考虑到大部分骨头表面不平整，且骨组织较为坚硬，因此在使用传统机械钻头制备骨钉螺纹孔时普遍存在钻头滑移、震动大、位置精度差等问题。在脊柱、四肢和关节上的骨钉位置偏差容易造成术后恢复效果不佳，而在神经密集区域如脊柱上进行骨钉螺纹孔制备时，骨钉位置偏差更有造成病人损伤神经系统的风险。
[0003]人们迫切希望获得一种技术效果优良的骨组织打孔装置及使用该装置的打孔方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术目的是提供一种技术效果优良的骨组织打孔装置及使用该装置的打孔方法。
[0005]为解决骨科手术骨钉螺纹孔加工中存在的制备工具易滑脱、震动大、孔位置精度差的问题，本专利技术基于波导原理，使激光与液体射流同轴射出，是结合了水导激光加工、电火花加工及电解加工的波导激光电解复合加工装置及方法。
[0006]本专利技术提出的基于波导激光技术的骨组织打孔装置，其能够利用激光能量在骨组织上预先加工出定位孔，孔的制备精度高，且制备过程没有震动和力作用，不仅能够避免对病人的二次伤害而且可以极大程度提高骨钉螺纹孔的制备精度。此外，与激光能量同轴的液体射流，一方面可以引导激光能量高效传输至骨组织，另一方面则对加工区域进行及时冷却，避免激光能量损害孔周边的组织，这有效地进一步提高了患者在骨科手术后康复速度，提高预后；综合技术效果优良。
[0007]本专利技术一种波导激光骨组织打孔装置；其技术关键是：
[0008]波导激光骨组织打孔装置包含有激光器1，光纤2、外壳3、激光光路4、聚焦镜5、保持环6、密封圈7、喷嘴8、压紧螺母9、射流10、工件11、中空套筒12、机械臂13、供液系统14、耦合腔15；其中：
[0009]聚焦镜5通过保持环6固定在外壳3上；喷嘴8布置在耦合腔15的液体流出出口处；
[0010]供液系统14将带压液体导入耦合腔15，之后液体通过喷嘴8喷出并保持为圆柱状的射出水流；
[0011]激光器1固定在外壳3上，激光器1发出的激光经过聚焦镜5后进入耦合腔15，之后再通过喷嘴8继续向液体喷出方向射出；之后激光在喷嘴8喷出的圆柱形液体水柱中发生全反射；激光和液体流复合成加工用能量束；
[0012]供液系统14中的液体为以下几种之一或其组合：纯净水、生理盐水、除锈剂、透明切削液；喷嘴8喷出液体压力为0.1～3MPa；
[0013]激光器1的波长为355nm～10.6um。
[0014]本专利技术所述波导激光骨组织打孔装置，优选要求保护的技术是内容是：所述波导激光骨组织打孔装置中还满足下述要求之一或其组合：
[0015]其一，所述波导激光骨组织打孔装置中设置有密封圈7，密封圈7布置在喷嘴8和耦合腔15的液体出口之间；
[0016]其二，所述波导激光骨组织打孔装置中设置有压紧螺母9；其将喷嘴8牢固地锁死固定在耦合腔15液体出口处并能消除因液体喷出而带来的作用力；
[0017]其三，所述波导激光骨组织打孔装置中设置有中空套筒12或/和机械臂13；其中：外壳3固定布置在中空套筒12上，中空套筒12进而固定在机械臂13末段；或者外壳3直接固定布置在机械臂13末段；机械臂13为6关节或以上辅助机械臂，其能够实现任意位置与方向的对准，重复定位精度要求至少为0.2mm；
[0018]其四，喷嘴8为圆柱体结构，同轴布置有一个通孔，通孔直径为1
‑
5mm，喷嘴的材质为以下几种之一或其组合：不锈钢、红宝石、玻璃、金刚石等耐磨材料；
[0019]其五，激光器1的波长为以下几种之一：355nm、532nm、1064nm、2940nm、9.3um及10.6um；激光器1具体是光纤激光器，例如：Teak
‑
532
‑
40,波长532你们，脉宽3ns,重频200Khz,激光光斑直径为：3～4mm；
[0020]其六，供液系统所供应的液体具体是以下几种之一：
①
纯净水，具体性能指标是：经过两次蒸馏的超纯水；
②
生理盐水，具体要求是含0.9％氯化钠的无菌生理盐水。
[0021]本专利技术还要求保护使用所述波导激光骨组织打孔装置的波导激光骨组织打孔方法；其技术关键是：波导激光骨组织打孔方法的步骤和内容依次如下：
[0022]①
完成骨科手术前置步骤后，固定病人待打孔部位，控制辅助机械臂13运动至待打孔位置并调整波导激光骨组织打孔装置的空间位置和姿态；将波导激光骨组织打孔装置通过中空套筒12装入机械臂13或者直接装入机械臂13；
[0023]②
供液装置10以固定流量供给生理盐水；手术室内人员戴好激光防护眼镜；
[0024]③
根据打孔需求，设置激光器1的出光功率与时间，完成设置后，按下出光控制按钮；出光功率设置范围是0
‑
300W；时间为3
‑
5S，根据不同骨骼骨密度不同，软骨的打孔功率20
‑
50W，股骨的打孔功率不低于100W，脊骨的打孔功率不低于150W；
[0025]④
激光器1打开发射激光，激光经由光纤2、聚焦镜5后耦合入喷嘴8喷出的液体射流，并随着射流传输至待打孔骨组织并实现骨组织的打孔、切割操作，经过设定时间后，激光器停止出光；
[0026]⑤
供液系统14停止供液，完成骨科手术定位孔制备；将打孔装置从中空套筒内解锁并抽出；将辅助机械臂复位。
[0027]⑥
骨科手术医生根据已制备定位孔进行骨钉螺纹孔的制备，定位孔能够以减少螺纹孔制备中的震动，并避免刀具滑动。
[0028]本专利技术所述波导激光骨组织打孔方法，优选要求保护的技术是内容是：
[0029]波导激光骨组织打孔时，为保证打孔时水流反射产生的水雾不影响术者视野，打孔装置中最下部的结构即压紧螺母9和待加工的骨组织之间的距离为1
‑
3mm。
[0030]本专利技术其他相关内容补充说明如下：
[0031]为实现良好的技术效果，本专利技术所采用的技术方案是：波导激光骨组织打孔装置包括下述关键构成单元：激光器、供液系统、外壳、中空套筒、辅助机械臂，以及从上至下依次设置的光纤、聚焦镜、喷嘴、压紧螺母；
[0032]所述激光器可以发射激光，激光的波长可以为355nm、532nm、1064nm、2940nm、9.3um及10.6um。激光经过光纤传输入外壳内，穿过聚焦镜后，被耦合入喷嘴产生的射流10中，激光在射流与空气界面发生全反射，并沿射流传播，最终照射在待打孔的骨组织上，实现定位孔制备；
[0033]所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种波导激光骨组织打孔装置；其特征在于：其包含有激光器(1)，外壳(3)、聚焦镜(5)、保持环(6)、喷嘴(8)、供液系统(14)、耦合腔(15)；其中：聚焦镜(5)通过保持环(6)固定在外壳(3)上；喷嘴(8)布置在耦合腔(15)的液体流出出口处；供液系统(14)将带压液体导入耦合腔(15)，之后液体通过喷嘴(8)喷出并保持为圆柱状的射出水流；激光器(1)固定在外壳(3)上，激光器(1)发出的激光经过聚焦镜(5)后进入耦合腔(15)，之后再通过喷嘴(8)继续向液体喷出方向射出；之后激光在喷嘴(8)喷出的圆柱形液体水柱中发生全反射；激光和液体流复合成加工用能量束；供液系统(14)中的液体为以下几种之一或其组合：纯净水、生理盐水、除锈剂、透明切削液；喷嘴(8)喷出液体压力为0.1～3MPa；激光器(1)的波长为355nm～10.6um。2.按照权利要求1所述波导激光骨组织打孔装置，其特征在于：所述波导激光骨组织打孔装置中还满足下述要求之一或其组合：其一，所述波导激光骨组织打孔装置中设置有密封圈(7)，密封圈(7)布置在喷嘴(8)和耦合腔(15)的液体出口之间；其二，所述波导激光骨组织打孔装置中设置有压紧螺母(9)；其将喷嘴(8)牢固地锁死固定在耦合腔(15)液体出口处并能消除因液体喷出而带来的作用力；其三，所述波导激光骨组织打孔装置中设置有中空套筒(12)或/和机械臂(13)；其中：外壳(3)固定布置在中空套筒(12)上，中空套筒(12)进而固定在机械臂(13)末段；或者外壳(3)直接固定布置在机械臂(13)末段；机械臂(13)为6关节或以上辅助机械臂，其能够实现任意位置与方向的对准，重复定位精度要求至少为0.2mm；其四，喷嘴(8)为圆柱体结构，同轴布置有一个通孔，通孔直径为1
‑
5mm，喷嘴的材质为以下几种之一或其组合：不锈钢、红宝石、玻璃、金刚石；其五，激光器(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱悦，乔红超，曹治赫，刘启昌，
申请(专利权)人：中国医科大学附属第一医院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。