一种用于脊柱手术的导航定位结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于脊柱手术的导航定位结构，属于医疗器械领域。导航定位结构包括第一组件、第二组件、第三组件、第四组件和第五组件；第一组件为棘突夹结构，包括支撑轴和固定针；第一组件通过支撑轴与第二组件、第三组件由下向上依次相连；第二组件用于带动第三组件转动；第三组件为球形铰链组件；第四组件为校准组件，相对第三组件转动；第五组件为操作组件，由操作臂和第二套筒连接组成；操作臂包括悬梁臂、滑动块和固定管；滑动块滑动连接在第四组件上表面；第二套筒内部与外科手术器械匹配相接。本实用新型专利技术能够辅助医生对脊柱解剖结构精确定位，并实现固定节段椎体及上下节段椎体的同时定位及后续手术的导航，体积小，手术效率高。手术效率高。手术效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种用于脊柱手术的导航定位结构


[0001]本技术涉及医疗器械领域，具体涉及一种用于脊柱手术的导航定位结构。

技术介绍

[0002]脊柱外科手术需要依靠C型臂或O型臂等影像设备对脊柱进行扫描定位。手术过程中医生需要根据术中影像学检查情况结合术前影像学检查结果对患者脊柱解剖结构的体表定位进行大致判断，在微创穿刺操作或者开放手术内固定置入前的定位及操作方向高度依赖医生的经验，难以做到精确操作。如果微创穿刺操作或者开放手术内固定置入方向定位不准确，则极有可能损伤血管、神经等重要解剖结构，引起严重后果。因此，脊柱外科手术操作迫切需要能够辅助医生对脊柱解剖结构进行精确定位的导航定位结构。
[0003]Spine Assist是一种较为简单的机器人设备，是为一个具有六个自由度的并联机械臂，为半主动模式，用以定位和维持脊柱手术过程中手术工具的轨迹。设备与骨性结构的连接可以通过将特殊设计的桥接设备安装在棘突夹上来实现，也可以通过把T型悬停微创支架使用克氏针安装在棘突上，并将两枚固定针直接固定在髂后上棘上来完成。然而此结构采用的并联机械臂设计结构过于复杂，对动力结构性能要求较高，控制算法复杂，造价昂贵。运动主体结构内部的6个连杆锁定力度较低，支撑力线方向与连杆运动方向一致，结构稳定性差。除此之外，其安装过程耗时较长，对于严重脊柱畸形的患者，因其并联结构，活动范围有限，因此无法有效进行椎弓根螺钉穿刺点的准确定位。最初，该系统主要用于椎弓根螺钉和经椎板螺钉的置入。因此应用场景要求较高，应用范围较窄，无法有效推广。
[0004]Renaissance与Spine Assist结构相似，为第二代脊柱手术机器人，其在Spine Assist基础上扩展了可用的临床应用范围。但是，Mazor Renaissance仍然面临着一些类似于早期同行的挑战，特别是由于引导套管的研磨作用而导致的植入物错位。第三代Mazor X系统与以前的版本相比，机械臂可以串联而不是并联运动，从而增加了系统的运动范围和工作能力。然而此设计增加了机械臂所需要的工作空间，使手术室内部空间十分拥挤，影响手术体验。每次脊柱定位之后只能实现一个椎体层面的操作，多个椎体节段手术操作需要大量时间进行逐层匹配，严重影响手术操作流程。除此之外，复杂的机械臂设计结构以及外部定位工作站使其造价极为昂贵，无法普及应用。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的不足，本技术提供了一种用于脊柱手术的导航定位结构，该导航定位结构固定于椎体棘突表面，固定过程简单，操作便捷，通过导航定位结构的轴向旋转能够实现固定节段椎体及上下节段椎体共3个椎体的同时定位，极大缩短操作时间，提高手术效率，减少了导航定位结构的体积，节省了操作空间，使导航定位结构能够更加小型化。另外，该导航定位结构能够与椎弓根螺钉置入设备以及椎间孔镜等现有手术器械进行匹配，扩大了该导航定位结构的适用场景。
[0006]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0007]一种用于脊柱手术的导航定位结构，所述导航定位结构包括第一组件、第二组件、第三组件、第四组件和第五组件；
[0008]所述第一组件、所述第二组件、所述第三组件和所述第四组件由下向上同轴相接；所述第一组件为棘突夹结构，包括支撑轴和固定针，所述固定针上部安装在所述支撑轴内，所述固定针下部用于与椎体棘突表面相接；所述第一组件通过所述支撑轴与所述第二组件、所述第三组件由下向上依次相连；所述第二组件为驱动组件，用于带动所述第三组件转动；所述第三组件为球形铰链组件；所述第四组件为校准组件，通过第二旋转电机与所述第三组件相连接，并在所述第二旋转电机带动下相对所述第三组件转动；
[0009]所述第五组件为操作组件，由操作臂和第二套筒连接组成；所述操作臂包括悬梁臂、滑动块和固定管；所述滑动块和所述固定管分别安装在所述悬梁臂的上下两端；所述滑动块滑动连接在所述第四组件的上表面，并能沿所述第四组件上表面直线滑动；所述第二套筒安装在所述固定管内，所述第二套筒内部与外科手术器械匹配相接。
[0010]进一步地，所述第三组件包括基座、第二齿轮、第二连接杆、第二连接块和顶座；所述顶座和所述基座分别位于所述第三组件上下两端；所述第二齿轮安装在所述基座上，并与所述第二连接杆下端相连，所述第二齿轮与所述第二组件的第一齿轮啮合连接，所述第二组件通过所述第一齿轮和所述第二齿轮的啮合传动带动所述第三组件转动；所述第二连接杆上端通过所述第二连接块安装在所述顶座下方；所述第二连接杆为弓形连接杆，多个所述第二连接杆围绕所述第三组件轴心交叉旋转排列形成所述第三组件的球形铰链结构。
[0011]进一步地，所述第二连接杆由弓形杆和两个U型结构组成，两个所述U型结构分别连接在所述弓形杆的两端；且两个所述U型结构的U型开口分别朝向外侧。
[0012]进一步地，所述弓形杆中部与两端夹角为90
°
～180
°
。
[0013]进一步地，所述第二齿轮由表面相互垂直的扇形齿盘和第一连接块连接组成；所述扇形齿盘与所述基座上的第一轴瓦相连；所述第一连接块与所述第二连接杆相连接。
[0014]进一步地，所述第一组件还包括连接轴、第一连接杆、第一旋转轴、第二旋转轴、固定块、固定钉；所述连接轴与所述支撑轴下方同轴连接，所述固定针由所述连接轴内穿过深入所述支撑轴内；多个所述第一连接杆两两对称设置在所述第一组件的左右两侧，且同侧的所述第一连接杆平行排列，所述第一连接杆上端通过所述第一旋转轴与所述连接轴相连接，所述固定块置于同侧的两个所述第一连接杆之间，并通过所述第二旋转轴与所述第一连接杆连接；两个所述固定钉分别由所述固定块中心穿过交叉置于椎体棘突表面。
[0015]进一步地，所述第二旋转轴上设有垫圈，所述垫圈置于所述第一连接杆与所述固定块之间。
[0016]进一步地，所述第二组件还包括盘状平台、第一齿轮和第一旋转电机；在所述盘状平台上以圆周阵列均布多个第一齿轮槽，多个所述第一旋转电机以圆周阵列均布安装在所述盘状平台上，并位于所述第一齿轮槽一侧；所述第一旋转电机的转轴与所述第一齿轮相连，所述第一齿轮的下部置于所述第一齿轮槽内，所述第一齿轮与所述第三组件啮合传动。
[0017]进一步地，所述第四组件由驱动盘和伸缩盘组成，所述驱动盘设置在所述伸缩盘下方；
[0018]所述驱动盘还包括第一固定盘、第一直线电机；所述第二旋转电机安装在所述第一固定盘下表面，并通过所述第三组件顶端中心设置的第十七固定孔与所述第三组件固定
连接，所述第四组件在所述第二旋转电机驱动下相对所述第三组件轴向旋转；两个所述第一直线电机对称固定在所述第一固定盘上表面；
[0019]所述伸缩盘还包括第二固定盘、第一套筒、第二直线电机和推动杆；两个所述第一套筒对称安装在所述第二固定盘下表面两侧，分别套在所述第一直线电机上，并与所述第一直线电机的输出轴相连接；所述第二直线电机安装在所述第二固定盘上表面上，所述第二直线电机通过所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述导航定位结构包括第一组件(1)、第二组件(2)、第三组件(3)、第四组件(4)和第五组件(5)；所述第一组件(1)、所述第二组件(2)、所述第三组件(3)和所述第四组件(4)由下向上同轴相接；所述第一组件(1)为棘突夹结构，包括支撑轴(11)和固定针(18)，所述固定针(18)上部安装在所述支撑轴(11)内，所述固定针(18)下部用于与椎体棘突表面相接；所述第一组件(1)通过所述支撑轴(11)与所述第二组件(2)、所述第三组件(3)由下向上依次相连；所述第二组件(2)为驱动组件，用于带动所述第三组件(3)转动；所述第三组件(3)为球形铰链组件；所述第四组件(4)为校准组件，通过第二旋转电机(413)与所述第三组件(3)相连接，并在所述第二旋转电机(413)带动下相对所述第三组件(3)转动；所述第五组件(5)为操作组件，由操作臂(51)和第二套筒(53)连接组成；所述操作臂(51)包括悬梁臂(511)、滑动块(512)和固定管(515)；所述滑动块(512)和所述固定管(515)分别安装在所述悬梁臂(511)的上下两端；所述滑动块(512)滑动连接在所述第四组件(4)的上表面，并能沿所述第四组件(4)上表面直线滑动；所述第二套筒(53)安装在所述固定管(515)内，所述第二套筒(53)内部与外科手术器械匹配相接。2.根据权利要求1所述的用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述第三组件(3)包括基座(31)、第二齿轮(32)、第二连接杆(34)、第二连接块(35)和顶座(36)；所述顶座(36)和所述基座(31)分别位于所述第三组件(3)上下两端；所述第二齿轮(32)安装在所述基座(31)上，并与所述第二连接杆(34)下端相连，所述第二齿轮(32)与所述第二组件(2)的第一齿轮(22)啮合连接，所述第二组件(2)通过所述第一齿轮(22)和所述第二齿轮(32)的啮合传动带动所述第三组件(3)转动；所述第二连接杆(34)上端通过所述第二连接块(35)安装在所述顶座(36)下方；所述第二连接杆(34)为弓形连接杆，多个所述第二连接杆(34)围绕所述第三组件(3)轴心交叉旋转排列形成所述第三组件(3)的球形铰链结构。3.根据权利要求2所述的用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述第二连接杆(34)由弓形杆(341)和两个U型结构(342)组成，两个所述U型结构(342)分别连接在所述弓形杆(341)的两端；且两个所述U型结构(342)的U型开口分别朝向外侧。4.根据权利要求3所述的用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述弓形杆(341)中部与两端夹角为90
°
～180
°
。5.根据权利要求2所述的用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述第二齿轮(32)由表面相互垂直的扇形齿盘(321)和第一连接块(323)连接组成；所述扇形齿盘(321)与所述基座(31)上的第一轴瓦(313)相连；所述第一连接块(323)与所述第二连接杆(34)相连接。6.根据权利要求1所述的用于脊柱手术的导航定位结构，其特征在于，所述第一组件(1)还包括连接轴(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙祥耀，鲁世保，张庆明，王居勇，曹立，黄江，
申请(专利权)人：首都医科大学宣武医院，
类型：新型
国别省市：