CN108836485A - 一种用于椎体成形手术的医疗机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明属于医疗设备技术领域，涉及一种用于椎体成形手术的医疗机器人，包括安装于六自由度机械臂端部的穿刺机构，所述穿刺机构包括平移机构、旋转机构和执行机构；所述平移机构安装在六自由度机械臂的端部，用于对旋转机构和执行机构的前后位置进行水平调整；所述旋转机构安装在平移机构上，用来带动执行机构进行旋转；所述执行机构一端可拆卸的安装在旋转机构上，另一端贯穿平移机构上的定心导向孔板，所述执行机构用来进行穿刺操作。本发明结构简单，操作方便，稳定性好，精确度高，既能节省手术时间，降低病患痛苦，又能降低医护人员的劳动强度，同时避免医护人员不受辐射危害，具有很大的市场价值，值得推广应用。

Description

一种用于椎体成形手术的医疗机器人
技术领域
本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及一种用于椎体成形手术的医疗机器人。
背景技术
中国已经步入老龄化社会，老龄人口众多，据调查显示目前有骨质疏松患者约6,944万，非常普遍，有研究人员对北京等6个地区8142名年龄在20-89岁之间的女性进行骨密度测量，其中50-59岁脊柱或股骨的骨质疏松症的发病率为15.5％。随着中国老龄化和高龄化的人口数量日益增加，骨质疏松和其引发的椎体压缩性骨折的患者数量也会随之逐年增长。
骨质疏松时，由于患者骨量含量低，患者椎体会在轻微或无暴力作用下发生压缩性骨折，即称为骨质疏松性椎体压缩性骨折。椎体压缩性骨折可导致椎体后凸畸形或慢性后背痛，会导致消化和呼吸***的功能障碍，多数伴有强烈的疼痛感，甚至会因压迫神经而导致瘫痪、丧失自理能力，严重影响患者的生活质量，是骨质疏松引发的最为常见和严重的并发症之一。近年来椎体成形术已成为最常用的微创介入治疗方法。
椎体成形术，是一种在X线闭路电视监视指导下，经椎弓根穿刺到达病变椎体，向椎体内灌注骨水泥，通过骨水泥流注充填骨缝和空隙的医疗技术，可以起到稳固椎体的作用，缓解或消除疼痛，手术期间需要CT透视来观测病人以确定穿刺位置和角度，而CT过程中的医护人员一直接触辐射，虽然穿着防护衣但长此以往依然会对身体有所影响，且期间多次更换针头，工作步骤繁杂，工作强度高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷与不足，提供了一种可辅助医护人员进行椎体成形穿刺手术的医疗机器人，能够保护医护人员不受辐射危害，并且大大减轻了医护人员的工作强度。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于椎体成形手术的医疗机器人，包括安装于六自由度机械臂端部的穿刺机构，所述穿刺机构包括平移机构、旋转机构和执行机构；
所述平移机构安装在六自由度机械臂的端部，用于对旋转机构和执行机构的前后位置进行水平调整；
所述旋转机构安装在平移机构上，用来带动执行机构进行旋转；
所述执行机构一端可拆卸的安装在旋转机构上，另一端贯穿平移机构上的定心导向孔板，所述执行机构用来进行穿刺操作。
优选的，所述平移机构包括单轴驱动器和第一电机，所述单轴驱动器的丝杆通过第一联轴器与第一电机连接。
优选的，所述单轴驱动器通过“L”型连接件固定在六自由度机械臂的末端，所述第一电机通过第一固定座安装在六自由度机械臂上。
优选的，所述旋转机构包括第二电机和夹具，所述夹具的连接轴通过第二联轴器与第二电机连接，所述第二电机通过第二固定座安装在单轴驱动器丝杆的连接板上，所述连接板能够在第一电机的驱动下前后运动。
优选的，所述执行机构包括针头和针管，所述针头和针管均夹持在夹具内，且针头、针管以及夹具的连接轴均同心设置。
优选的，所述定心导向孔板上设有凸出阶梯孔，且该阶梯孔与针管同心设置。
优选的，所述定心导向孔板垂直设置在单轴驱动器远离第一电机的一端。
优选的，所述第一电机和第二电机平行设置，所述单轴驱动器与执行机构平行设置。
采用上述技术方案后，本发明提供的一种用于椎体成形手术的医疗机器人具有以下有益效果：
本发明的技术方案，与现有骨水泥注射装置相比，可以代替医护人员进行穿刺手术，减小主观操作出错几率，穿刺手术期间只需医生更换注射针头即可，而更换过程中不需要进行CT透视，减少医护人员在手术过程中的辐照积累量，改善医护人员的手术操作环境，保障医护人员的健康，并且大大减轻了医护人员的工作强度；采用六自由度机械臂结构能够自由灵活的调整高度和角度，占地面积小，操作方便灵活；采用电机驱动，具有更好的精度和准确性，提高手术质量和成功率，也便于手术过程中的数据观察与记录；同一个位置平移更换针头，无需再次调整，节省了手术时间，减少了病患人员的痛苦，提高了手术效率，且骨水泥灌注效果更好。
附图说明
图1为本发明一种用于椎体成形手术的医疗机器人的结构示意图；
图2为本发明穿刺机构部分放大图；
图3为本发明一种用于椎体成形手术的医疗机器人的立体图。
其中：单轴驱动器1、“L”型连接件2、六自由度机械臂3、第一固定座4、第一电机5、第二固定座6、第二电机7、第二联轴器8、夹具9、定心导向孔板10、针管11、针头12。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-3所示，本发明一种用于椎体成形手术的医疗机器人，包括安装于六自由度机械臂3端部的穿刺机构，穿刺机构通过六自由度机械臂3可以自由动作以确定合适的穿刺角度和位置，穿刺机构包括平移机构、旋转机构和执行机构；
平移机构包括单轴驱动器1和第一电机5，单轴驱动器1通过“L”型连接件2固定在六自由度机械臂3的末端，“L”型连接件2与单轴驱动器1和六自由度机械臂3之间均采用螺栓连接，稳定性极高，且“L”型连接件2的直角处还设有加强筋以增强连接强度，第一电机5通过第一固定座4安装在六自由度机械臂3上，单轴驱动器1的丝杆通过第一联轴器与第一电机5连接；
旋转机构包括第二电机7和夹具9，第二电机7通过第二固定座6安装在单轴驱动器1丝杆的连接板上，连接板能够在第一电机5的驱动下前后运动，从而带动第二电机7前后运动，夹具9的连接轴通过第二联轴器8与第二电机7连接，因此旋转机构能够在第一电机5的作用下前后运动的同时，夹具9可以在第二电机7的驱动下旋转；
执行机构包括针头12和针管11，针头12和针管11均夹持在夹具9内(夹具9可夹持多种不同型号的针管和针头)，且针头12、针管11以及夹具9的连接轴均同心设置，可以保证针头12和针管11可以与第二电机7同轴心旋转，夹具9在第二电机7的驱动下旋转的同时可以带动执行机构旋转，因此执行机构可以在第一电机5的驱动下平移的同时可以在第二电机7的作用下旋转；
针头12和针管11一端夹持在夹具9内，另一端贯穿垂直设置在单轴驱动器1末端(即远离第一电机5的一端)的定心导向孔板10上的凸出阶梯孔，且针头12和针管11与凸出阶梯孔同心设置，可以延长加深凸出阶梯孔，能够起到很好的定位和导向作用。
第一电机5和第二电机7平行设置，单轴驱动器1与执行机构平行设置。
本发明一种用于椎体成形手术的医疗机器人使用时，首先第一步医护人员将针管11和针头12贯穿定心导向孔板10并夹装在夹具9内，通过六自由度机械臂3灵活自由的调整高度和角度确定好合适的穿刺位置后固定不动，启动第一电机5，在第一电机5的驱动下，单轴驱动器1丝杆上的连接板带动第二电机7直线移动，从而带动针管11和针头12进行直线精准穿刺，针管11和针头12***病人身体后松开夹具9对针管11的夹持，反转第一电机5使得单轴驱动器1丝杠上的连接板带动第二电机7回到初始位置，针管11与针头12分离，针管11留在病人体内，针头12随着第二电机7和夹具9回到初始位置后停止第一电机5；然后开始第二步操作，医护人员更换针头12，换上的针头带有铰刀，进行第二次穿刺操作第一电机5和第二电机7一起启动，带动铰刀针头旋转穿入骨骼，松开针头专用夹具9，将铰刀针头分离，单轴驱动器1带动旋转机构回归原位，医护人员通过针管11***椎体扩张球囊导管，扩张球囊使骨内组织腾出空间以注入骨水泥，最后第三次操作，医护人员更换骨水泥注射针头，用夹具9夹紧，启动第一电机5，将骨水泥通过骨水泥注射针头推入即可。
本发明提供的一种用于椎体成形手术的医疗机器人与现有骨水泥注射装置相比，可以代替医护人员进行穿刺手术，减小主观操作出错几率，穿刺手术期间只需医生更换注射针头即可，而更换过程中不需要进行CT透视，减少医护人员在手术过程中的辐照积累量，改善医护人员的手术操作环境，保障医护人员的健康，并且大大减轻了医护人员的工作强度；采用六自由度机械臂结构能够自由灵活的调整高度和角度，占地面积小，操作方便灵活；采用电机驱动，具有更好的精度和准确性，提高手术质量和成功率，也便于手术过程中的数据观察与记录；同一个位置平移更换针头，无需再次调整，节省了手术时间，减少了病患人员的痛苦，提高了手术效率，且骨水泥灌注效果更好。
综上所述，本发明结构简单，操作方便，稳定性好，精确度高，既能节省手术时间，降低病患痛苦，又能降低医护人员的劳动强度，同时避免医护人员不受辐射危害，具有很大的市场价值，值得推广应用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于椎体成形手术的医疗机器人，包括安装于六自由度机械臂(3)端部的穿刺机构，其特征在于：所述穿刺机构包括平移机构、旋转机构和执行机构；
所述平移机构安装在六自由度机械臂(3)的端部，用于对旋转机构和执行机构的前后位置进行水平调整；
所述旋转机构安装在平移机构上，用来带动执行机构进行旋转；
所述执行机构一端可拆卸的安装在旋转机构上，另一端贯穿平移机构上的定心导向孔板(10)，所述执行机构用来进行穿刺操作。
2.根据权利要求1所述的一种用于椎体成形手术的医疗机器人，其特征在于：所述平移机构包括单轴驱动器(1)和第一电机(5)，所述单轴驱动器(1)的丝杆通过第一联轴器与第一电机(5)连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于椎体成形手术的医疗机器人，其特征在于：所述单轴驱动器(1)通过“L”型连接件(2)固定在六自由度机械臂(3)的末端，所述第一电机(5)通过第一固定座(4)安装在六自由度机械臂(3)上。
4.根据权利要求2所述的一种用于椎体成形手术的医疗机器人，其特征在于：所述旋转机构包括第二电机(7)和夹具(9)，所述夹具(9)的连接轴通过第二联轴器(8)与第二电机(7)连接，所述第二电机(7)通过第二固定座(6)安装在单轴驱动器(1)丝杆的连接板上，所述连接板能够在第一电机(5)的驱动下前后运动。
5.根据权利要求4所述的一种用于椎体成形手术的医疗机器人，其特征在于：所述执行机构包括针头(12)和针管(11)，所述针头(12)和针管(11)均夹持在夹具(9)内，且针头(12)、针管(11)以及夹具(9)的连接轴均同心设置。
6.根据权利要求5所述的一种用于椎体成形手术的医疗机器人，其特征在于：所述定心导向孔板(10)上设有凸出阶梯孔，且该阶梯孔与针管(11)同心设置。
7.根据权利要求5所述的一种用于椎体成形手术的医疗机器人，其特征在于：所述定心导向孔板(10)垂直设置在单轴驱动器(1)远离第一电机(5)的一端。
8.根据权利要求2所述的一种用于椎体成形手术的医疗机器人，其特征在于：所述第一电机(5)和第二电机(7)平行设置，所述单轴驱动器(1)与执行机构平行设置。
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