WO2019160291A1 - 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법 - Google Patents

의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법 Download PDF

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surgical
screw
medical screw
robot
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차용엽
김홍호
이성
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    • A61B2090/034—Abutting means, stops, e.g. abutting on tissue or skin abutting on parts of the device itself

Definitions

  • the present invention relates to a medical screw surgical device, a surgical robot having the same, and a surgical method using a surgical robot provided with a medical screw surgical device, more specifically, the operation process is simplified to shorten the operation time, in particular,
  • the present invention relates to a medical screw surgical device capable of performing pedicle screw insertion surgery quickly and conveniently, and to improving the accuracy of surgery, a surgical robot having the same, and a surgical robot equipped with a medical screw surgical device. .
  • the spine supporting the human body is composed of 24 bones, and a disk is provided between the bone and the adjacent bone, and the nerve passes through the center of the bone.
  • the pedicle fixator should be inserted in order to correct the position of the spine or to avoid pressing the nerves.
  • Pedicle screw insertion surgery is to insert a pedicle screw (Pedicle screw) in a plurality of pedicles, and combine the pedicle screw and the adjacent pedicle screw with a rod to perform the union of the spine.
  • a pedicle screw Pedicle screw
  • Pedicle screw insertion surgery can prevent the pedicle from squeezing the nerve by correcting the vertebrae to be opened by a rod between the squeezing nerve and the adjacent pedicle.
  • the pedicle screw used for pedicle screw insertion surgery is formed in the cup shape and the screw head is formed with a seating groove, the top of which is open so that the rod can be seated, rotatably coupled to the lower portion of the screw head to the pedicle It consists of a screw body formed with a thread to be screwed.
  • pedicle screw insertion surgery is performed by inserting a rod between the pedicle screw screw head after inserting the pedicle screw into a plurality of pedicles using a fastening tool called a screwdriver.
  • the procedure for inserting a screw into the pedicle is very complicated and has many limitations requiring many kinds of surgical instruments.
  • the pedicle screw insertion step may be performed using a plurality of surgical tools as shown in FIGS. 1A and 1B, as shown in FIG. 1C. Inserting the pedicle screw (s) into the neck (P) can be completed by sequentially performing many procedures and steps of FIGS. 1D and 1E.
  • the pedicle screw insertion process in the conventional pedicle screw insertion surgery is performed using a radiographic apparatus while hammering a guide pin (i1, commonly referred to as a 'VP Needle') as shown in FIGS. 1D and 1E.
  • a guide pin i1, commonly referred to as a 'VP Needle'
  • a fourth step s4 of inserting the sleeve i3 and a sleeve is performed, and a fifth step s5 of inserting a second sleeve i4 into an outer circumferential surface of the first sleeve i3 is performed.
  • the ninth step (s9) the installation of the third sleeve (i5) is completed, the tenth step (s10) for removing the second sleeve (i4), the driver T2 mounting the pedicle screw (c)
  • a twelfth step (s13) of finishing the driver T2 and the third sleeve i5 is performed.
  • the pedicle screw insertion step in the conventional pedicle screw insertion operation is very complicated as 12 steps, and the operation procedure is excessively long, so that the operation time is long, and the fatigue of the medical staff due to the repetitive operation is increased.
  • a screw driver (T2), a hammer (T3), such as many types of surgical tools are required, as well as management and maintenance of such an increase in the cost of surgery, which has the disadvantage of increasing the medical expenses of the patient.
  • the pedicle screw insertion in the conventional pedicle screw insertion surgery depending on the manual path setting, positioning and posture correction of the surgical tool such as the baseline (i2), various sleeves (i3, i4, i5)
  • the accuracy of the surgery, the quality of the surgery, and the degree of recovery of the patient differ according to the level of the medical staff, and the conventional pedicle screw insertion surgery is inadvertently used in the expansion or tapping process using the first to third sleeves and the like.
  • K-Wire was inserted deeper with other surgical instruments, and there was a high limit of the possibility of fatal medical accident.
  • the present invention has been proposed in view of the above, the surgical procedure is simple, the operation time is shortened, the surgical tool is a medical screw surgical device that not only can easily perform the operation as well as reduce the medical cost, It is an object of the present invention to provide a surgical method using a surgical robot having a surgical robot and a medical screw surgical device having the same.
  • Another object of the present invention not only to perform pedicle screw insertion surgery using a robot quickly and conveniently, but also to improve the accuracy of surgery, medical screw surgical apparatus, surgical robot and medical screw surgery having the same It is to provide a surgical method using a surgical robot having a device.
  • the medical screw surgical device the surgical device body is formed in the insertion passage in the rod body; An expansion member installed at a lower portion of the surgical device body and having a guide hole formed therein; A guide member movably installed in the guide hole of the expansion member; And a ball member installed in the insertion path of the surgical device body to control the shanghai movement of the guide member.
  • the medical screw surgical device may further comprise a tool connecting member which is installed on the upper portion of the surgical device body so that the operating tool for applying the tightening force and the release force to the surgical device body is connected.
  • the tool connecting member is inserted into the upper portion of the surgical device body and the connection body consisting of a main body connection portion formed with a fixed bolt insertion hole and a tool connection portion to which the operation tool is connected, and a fixed bolt inserted into the fixed bolt insertion hole of the connection body.
  • the surgical device body may be formed with a fixing bolt fastening hole on the upper portion so that the fixing bolt is fastened.
  • the guide member has a thread formed on the outer peripheral surface of the pin-shaped guide body, the expansion member is characterized in that the thread in the direction opposite to the thread of the guide member on the outer peripheral surface of the pin-shaped expansion member body.
  • the guide member may have a stopper protrusion formed at an upper end of the guide body, and the extension member may have a protrusion moving hole in communication with the guide hole so as to have a cross section corresponding to a cross-sectional shape of the stopper protrusion.
  • the expansion member may have an incision having a stepped portion on an outer surface of the expansion member body, and an incision insertion hole through which the incision is inserted and seated may be formed in an insertion passage of the surgical device body.
  • the ball member may be configured to include a ball member body formed in the shape of a rod, a support rod protruding from the bottom of the ball member body in contact with the top of the guide member, and a moving piece formed on the top of the ball member body,
  • the surgical device body may be formed in such a manner that the movable groove portion for moving the movable piece up and down and the engaging groove portion communicating with the movable groove portion so as to be locked and positioned in communication with the insertion passage.
  • a surgical robot having a medical screw surgical apparatus in the surgical robot having a robot arm, a support arm installed on the robot arm; A surgical device fixing member installed on the support arm; It characterized in that it comprises the above-mentioned medical screw surgical apparatus is installed on the permanent surgical device fixing member.
  • the support arm has a structure in which a binding hole is formed at an end of the support arm body having a bent portion, wherein the surgical device fixing member is inserted into and engaged in the binding hole and has a sleeve insertion hole formed therein, and the sleeve It may be configured to include a sleeve is inserted into the fixture and the surgical device insertion hole is formed.
  • a surgical method using a surgical robot having a medical screw surgical apparatus is a surgical method using a surgical robot provided with a medical screw surgical apparatus, the surgical device on the support arm
  • a guide member insertion step of manipulating the ball member in a forward direction to lower and fix the guide member and inserting the guide member into a surgical part by manipulating the manipulation tool A guide member releasing step of releasing the restraining force applied to the guide member to operate the ball member in a reverse direction to enable the guide member to lift up;
  • the step of inserting the guide member may be performed by rotating in one direction by using a thread formed on the outer peripheral surface of the pin-shaped guide body as the guide member.
  • the expansion member insertion step may be performed by rotating in a direction opposite to the rotation direction for the insertion of the guide member by using a thread formed in a direction opposite to the guide member on the outer peripheral surface of the pin-shaped expansion member body as the expansion member. have.
  • the surgical procedure can be concise and shorten the operation time
  • the surgical tool is concise, simple This eliminates the need for too many types of surgical tools such as guide pins, baselines, first sleeves, second sleeves, third sleeves, expansion tools, and hammers, which are required for conventional surgery, thereby improving surgical efficiency and reducing management and maintenance costs. Therefore, there is an effect that can improve the medical quality and reduce the burden of medical expenses.
  • a surgical robot having the same and a surgical robot equipped with a medical screw surgical device according to the present invention by mounting a specially designed medical screw surgical device on the robot arm of the surgical robot medical screw Because it inserts, you can omit, concise, or simplify the process of using a hammer or the like and relying on manual labor. In addition, it can solve the conventional problems such as unintentionally deeply inserted surgical instruments, and medical screw is inserted through the guide operation of the surgical robot to prevent surgical defects in advance and to ensure accuracy and radiation Since imaging can be minimized, radiation exposure can be reduced.
  • Figure 1a and Figure 1b is a view for explaining a surgical tool used in conventional pedicle screw insertion surgery
  • Figure 1c is a simplified view showing the cross-sectional structure of the surgical site for explaining the conventional pedicle screw insertion surgery
  • Figure 1d and Figure 1e is a schematic flow chart for explaining the surgical procedure of the conventional pedicle screw insertion surgery
  • Figure 2 is a perspective view showing a medical screw surgical device according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view showing a medical screw surgical apparatus according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 4a is a perspective view showing the surgical device body of the medical screw surgical apparatus according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 4b is a perspective view showing the expansion member of the medical screw surgical device according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 4c is a perspective view showing a guide member of the medical screw surgical device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a surgical robot having a medical screw surgical device according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 6 is an exploded perspective view illustrating a surgical robot having a medical screw surgical device according to a first embodiment of the present invention
  • FIGS. 7A and 7B are views for explaining a surgical method using a surgical robot equipped with a medical screw surgical device according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 7a is a guide member is lowered the member of the medical screw surgical device Is a perspective view (a) and a cross-sectional view (b) showing a fixed state
  • Figure 7b is a cross-sectional view showing a state in which the ball member of the medical screw surgical device is raised
  • part (a) is the ball member is raised by the height (h height ) Shows a case where the guide member is in a no-load state
  • part (b) shows a state in which the guide member is raised.
  • FIGS. 8a to 8c are views for explaining a surgical method using a surgical robot equipped with a medical screw surgical device according to a first embodiment of the present invention, a perspective view briefly showing the operation process in sequence.
  • Figure 2 is a perspective view showing a medical screw surgical apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view showing a medical screw surgical apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 4a is a first embodiment of the present invention
  • Figure 4b is a perspective view of the surgical device body of the medical screw surgical apparatus according to the embodiment
  • Figure 4b is a perspective view showing an expansion member of the medical screw surgical apparatus according to the first embodiment of the present invention, the enlarged portion is a partially cut perspective view of the indicated portion.
  • Figure 4c is a perspective view showing a guide member of the medical screw surgical apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the medical screw surgical device 1 according to the first embodiment of the present invention relates to a device for use in the operation of fastening the medical screw (s) to the human body, the surgical device body 11 ), The expansion member 12, the guide member 13 and the ball member (14, firing member) is provided, the operation process is simple and the operation time is shortened, and the surgical tools are concise to perform the operation conveniently There is a characteristic to one point.
  • the medical screw surgical device can be applied to various orthopedic surgery of the human body, but the medical screw (s) usually referred to as a pedicle screw (Pedicle screw) or pedicle screw, etc. It describes on the basis of the example applied to the pedicle screw insertion surgery to be inserted into the neck (P).
  • a pedicle screw Pedicle screw
  • pedicle screw pedicle screw
  • Surgical device body 11 is a component for performing the function of the skeleton as shown in Figure 4a as the insertion path 112 is formed inside the rod body 111, the fixing bolt 152 to be described later on the Fixing bolt fastening hole 115 is formed to be fastened.
  • the operating device body 11 is configured with a tool connecting member 15 on the upper portion to be connected to the operating tool (T1, the expansion tool shown in the background art) to apply the tightening force and the release force.
  • Tool connecting member 15 may be formed integrally with the surgical device body 11, but in this embodiment is composed of a connecting body 151 and a fixing bolt 152 detachably as shown in FIG. .
  • the connecting body 151 is composed of a tool connecting portion 1512 to be connected to the main body connecting portion 1511, the operation tool (T1), etc., which is inserted into the upper portion of the surgical device body 11, the pin on the body connecting portion 1511
  • a fixed bolt insertion hole 1513 is drilled across the body of the shape, and a stop ring portion 1514 protruding in a ring shape is formed to form a boundary with the tool connection part 1512.
  • the tool connecting portion 1512 may be formed in various ways according to the structure of the connecting portion of the operating tool T1 to be connected, but in the present embodiment, a known dilation tool (T1) used for conventional pedicle screw insertion surgery as the operating tool. And a connection bundle T11 having a connection hole (not shown) and a connection bundle (see Fig. 8B (c)) connected to a pedicle screw driver (T2) or a pedicle screw driver (T2). It is formed in the shape of a round bar formed with a stopper 1515 and a locking groove 1516 at the end to be inserted into, connected to the connection hole of the handle (T12) to be used.
  • the fixing bolt 152 is formed in a conventional bolt shape consisting of a fastening force to be inserted into and fastened to the fixed bolt insertion hole 1513 of the connecting body 151 and a head for applying a tightening force.
  • the expansion member 12 performs the expansion and tapping process to form a screw insertion hole (P2) for inserting a medical screw (s) in the surgical site, such as pedicle (P), as shown in Figure 1c
  • a screw insertion hole (P2) for inserting a medical screw (s) in the surgical site, such as pedicle (P)
  • the guide hole 123 is formed in the interior of the expansion member body 121 is installed in the lower portion of the surgical device body 11 having a round bar shape.
  • extension member 12 is formed with a protrusion moving hole 124 in communication with the guide hole 123 to have a cross section corresponding to the cross-sectional shape of the stopper protrusion 133 of the guide member 13 to be described later.
  • the protrusion movement hole 124 is a protruding length of the guide member 13 on the upper portion of the expansion member body 121 (means the protruding length of the guide member protruding to the outside through the lower end of the expansion member 12) range
  • the stopper protrusion 133 of the guide member 13 has a rectangular cross section
  • the stopper protrusion 133 is formed as a hole having a rectangular cross section so as to be movable to be joined.
  • the expansion member 12 is formed with a screw portion for expansion and tapping in the lower portion of the expansion member body 121, the screw portion is formed with a right screw on the outer peripheral surface of the pin-shaped expansion member body 121, It is important to form the thread 122 in the direction opposite to the screw direction of the guide member.
  • the reason why the thread 122 in the direction opposite to the screw direction of the guide member is formed as the threaded portion of the expansion member 12 is that the expansion member 12 is connected to the guide member 13 as shown in FIGS. 7A to 8C.
  • High technical considerations are inherent in order to prevent the guide member 13 from being unintentionally deeper by blocking the expansion member and the guide member from being inserted and moved in the same direction even when they are rotated in conjunction. More specifically, as will be described later, since the threaded portion of the guide member 13 is formed of the left screw portion 132, the expansion member 12 is not formed of the right screw portion, but is formed of the left screw portion in the same direction. This is because the guide member 13 also rotates in conjunction with the member 12, causing unscheduled deep insertion and inadvertent operation.
  • the expansion member 12 is formed with an incision 127 having a step 126 on the outer surface of the expansion member body 121 so that a portion is inserted into the surgical device body 11 and fixed.
  • the cutout 127 is formed on both sides of the expansion member body 121 in a symmetrical structure, and thus, as the cutout 127 is formed on both sides, the extension member 12 in the shape of the cutout is formed.
  • the surgical device body 11 is formed in communication with the incision insertion hole 113 in which the incision 127 is inserted into the insertion passage 112 and the incision insertion hole 113 is operated. It is formed of a hole having a substantially elliptical cross-sectional structure so as to match the shape of the cutout from the lower end of the apparatus main body 11.
  • the guide member 13 is inserted into the surgical site at the beginning of the operation function of the guide pin to set the formation position of the screw insertion hole (P2) and the basic hole generating function to facilitate the expansion and tapping operation using the expansion member
  • the guide hole 123 and the protrusion movement hole 124 of the expansion member 12 is installed to be movable.
  • the guide member 13 is formed with a screw portion inserted into the surgical site on the lower portion of the pin-shaped guide body 131, the stopper protrusion 133 is formed on the upper end of the guide body 131.
  • the thread formed in the guide member 13 is formed with a left screw and is characterized in that it is formed with a thread 132 in a direction opposite to the thread of the expansion member 12, and thus the thread of the expansion member 12.
  • the reason why the thread 132 in the opposite direction is formed is because the guide member 13 and the expansion member 12 are interlocked and rotated as can be seen from the reason that the right screw part 122 is formed in the expansion member 12. This is to prevent the member and the expansion member from being inserted and moved in the same direction.
  • the stopper protrusion 133 is formed to have a rectangular cross-sectional structure so as to be moved up and down along the protrusion moving hole 124 of the expansion member 12.
  • the ball member 14 is installed in the insertion path 112 of the surgical device body 11 is a component provided for applying or releasing a restraining force to the guide member 13 to control the shanghai movement of the guide member 13
  • a rod-shaped support member body 141 protruded to the lower portion of the ball member body 141 to contact the upper end of the guide member 13 and formed of a rod-shaped structure having a smaller outer diameter than the ball member body 141 ( 142 and a moving piece 143 connected to the upper end of the ball member body 141.
  • the moving piece 143 is provided to apply an external force to move the ball member 14 up and down as long as the structure can be easily grabbed by the user there is no particular limitation in the form but in the present embodiment is formed of a head and a screw It is formed in the form of a screw for the handle, the fastening hole 1411 to which the handle screw is fastened to the upper end of the ball member body 141 is formed.
  • the surgical device body 11 to move the above-mentioned moving piece 143 up and down so that the support rod 142 of the ball member 14 to press the upper end of the guide member 13 to restrain or release the binding force
  • the moving groove 117 and the locking groove 118 are formed to communicate with the insertion passage 112 of the surgical device body 11.
  • the moving groove 117 is cut and formed up and down so as to communicate with the insertion path 112 of the surgical device body 11 to enable the vertical movement of the moving piece 143.
  • the locking groove 118 may be configured in plural in communication with the moving groove 117, and the moving groove for maintaining the state in which the supporting rod 142 of the ball member 14 presses the upper end of the guide member 13.
  • the first engaging groove 118a formed in the direction orthogonal to the lower end of the 117 and the supporting rod 142 of the ball member are in a direction orthogonal to the upper end of the moving groove 117 so as to be spaced apart from the upper end of the guide member 13. It is comprised by the formed 2nd locking groove part 118b.
  • Figure 5 is a view for explaining a surgical robot having a medical screw surgical apparatus according to a first embodiment of the present invention, a perspective view showing only a portion in which the medical screw surgical apparatus is mounted, the pedicle (P) schematically schematically Shown.
  • Figure 6 is an exploded perspective view illustrating a surgical robot having a medical screw surgical device according to a first embodiment of the present invention.
  • the surgical robot having a medical screw surgical device relates to a surgical robot for performing the operation by mounting the above-described medical screw surgical device (1), It is provided with a support arm (2) installed on the robot arm (not shown), a surgical device fixing member (3) installed on the support arm (2) on which the medical screw surgical device (1) is mounted.
  • the support arm 2 may be formed in various shapes to suit the surgical site.
  • the binding hole 22 is formed at the end of the support arm body 21 having the bent portion to be suitable for pedicle screw insertion surgery. It consists of a formed structure.
  • the surgical device fixing member (3) is inserted into and fixed to the binding hole (22) of the support arm (2), and the sleeve fixing tool (31) having a sleeve inserting hole (312) formed therein, and inserted into and fixed to the sleeve fixing tool (31). And a sleeve 32 in the form of a pipe in which a surgical device insertion hole is formed.
  • the sleeve fastener 31 has a cylindrical fastener 311 inserted into the binding hole 22, and protrudes in a ring shape at the upper end of the fastening hole 311 so that It is composed of a seating jaw 313 seated on the peripheral edge.
  • the surgical robot (not shown) is not limited to a known surgical surgical robot configured to perform a surgical operation such as moving and turning the robot arm in the x-axis, y-axis and z-axis direction by a drive (not shown) Since it can be selected and applied, a detailed description thereof will be omitted.
  • FIGS. 7A and 7B are views for explaining a surgical method using a surgical robot equipped with a medical screw surgical device according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 7a is a guide member is lowered the member of the medical screw surgical device Is a perspective view (a) and a cross-sectional view (b) showing a fixed state
  • Figure 7b is a cross-sectional view showing a state in which the ball member of the medical screw surgical device is raised
  • part (a) is the ball member is raised by the height (h height ) Shows a case where the guide member is in a no-load state
  • part (b) shows a state in which the guide member is raised.
  • FIGS. 8a to 8c are views for explaining a surgical method using a surgical robot equipped with a medical screw surgical device according to a first embodiment of the present invention, a perspective view briefly showing the operation process in sequence.
  • a surgical method using a surgical robot equipped with a medical screw surgical device is a surgical device mounting step, guide member insertion step, guide member release step, expansion member insertion Step, and the step of inserting the medical screw in order to install the medical screw (s) in the spinal cord (P) surgical site.
  • the support arm 2 is mounted on the robot arm of the surgical robot, the robot arm is operated to be positioned at the surgical site, and then the sleeve 32 is attached to the support arm 2 using the sleeve fastener 31.
  • the sleeve 32 is inserted into and fixed to the sleeve 32.
  • the moving piece 143 of the ball member 14 is operated downward in the forward direction, thereby lowering and positioning the guide member 13 and applying an operating force to the operation tool. By inserting the guide member 13 to the surgical site.
  • the moving piece 143 is moved downward through the moving groove 117, and then drawn and fixed to the first locking groove 118a.
  • the support rod 142 of the ball member 14 presses the upper end of the stopper protrusion 133 of the guide member 13 to maintain a state in which the upward movement of the guide member is blocked.
  • the operation tool T1 is rotated counterclockwise, the left screw portion 132 of the guide member 13 is inserted into the pedicle by a predetermined depth.
  • the guide member releasing step is a step of releasing the restraining force applied to the guide member to allow the upward movement of the guide member 13 by operating the ball member 14 in the reverse direction. That is, as shown in part (a) of FIG. 7B, when the moving piece 143 is moved upward through the moving groove 117, the moving piece 143 is inserted and fixed into the second locking groove 118b, and the ball member ( As the support bar 142 of 14) is released from the top of the stopper protrusion 133 of the guide member 13, the restraining force is released, so that the guide member 13 is in a no-load state capable of moving upward.
  • the expansion member insertion step is to apply a tightening force to the operating tool (T1) to expand and tap the surgical site to form a screw insertion hole (P2), as shown in part (e) of Figure 8c.
  • T1 operating tool
  • P2 screw insertion hole
  • the right screw 122 of the expansion member 12 is inserted into the pedicle by a predetermined depth, thereby expanding and tapping the screw insertion hole.
  • the guide member 13 is not in a no-load state by the releasing step of the guide member, and the left screw portion 132 is formed so that the inside of the pedicle is no longer intentionally turned in the clockwise direction to the operating tool T1. It is not inserted into and is in the state shown in part (b) of FIG. 7B.
  • the medical screw insertion step is to remove the operating tool (T1) including the above-mentioned medical screw surgical device (1) and to fix the surgical fastening device (T2, commonly referred to as screw driver) equipped with the medical screw (s) surgical device Inserting through the sleeve 32 of the member (3) to perform the fastening operation, and when the insertion of the medical screw (s) is a step of removing the screw fastening tool (T2).
  • T1 including the above-mentioned medical screw surgical device (1) and to fix the surgical fastening device (T2, commonly referred to as screw driver) equipped with the medical screw (s) surgical device Inserting through the sleeve 32 of the member (3) to perform the fastening operation, and when the insertion of the medical screw (s) is a step of removing the screw fastening tool (T2).
  • the surgical device mounting step, guide Surgery can be performed through a simple, simple step consisting of a member insertion step, a guide member release step, an expansion member insertion step, and a medical screw insertion step.
  • the surgical procedure and the operation time can be significantly shortened, and the surgical tool is only about the general screw (T1) used as a medical screw surgical device (1) and an expansion tool and a screw fastening tool (T2), which is called a screw driver.
  • T1 used as a medical screw surgical device
  • T2 an expansion tool and a screw fastening tool
  • many kinds of surgical tools such as guide pins, baselines, first sleeves, second sleeves, third sleeves, expansion tools, and hammers, which are required for conventional surgery, are not required, thereby reducing management and maintenance costs. The burden can be reduced.
  • the medical screw surgical device (1) is assembled to the support arm (2) mounted on the robot arm of the surgical robot, and the operation tool is assembled and rotated as described above to form a screw insertion hole. Since it is possible to omit a manual operation such as hitting the guide pin using a hammer as in the prior art, and the guide member 13 is inserted only a predetermined depth can solve the conventional problems caused by unintentionally deep insertion. In addition, since the medical screw is inserted through the guiding action of the surgical robot, surgical defects can be prevented in advance, accuracy can be secured, and radiography can be minimized to reduce radiation exposure.

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Abstract

본 발명은 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇, 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 수술과정이 단순하여 수술시간이 단축되고, 수술도구가 간결하여 편리하게 수술을 수행할 수 있고 의료비를 절감할 수 있으며, 척추경 나사못 삽입수술을 로봇을 이용하여 신속하고 편리하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 수술의 정확도를 향상시킬 수 있는 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇, 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치는 의료용스크류 수술장치에 있어서, 봉상몸체의 내부에 삽입통로가 형성된 수술장치본체; 상기 수술장치본체의 하부에 설치되고 내부에 안내공이 형성된 확장부재; 상기 확장부재의 안내공에 이동 가능하게 설치되는 가이드부재; 및 상기 수술장치본체의 삽입통로에 설치되어 상기 가이드부재의 상하이동을 제어하는 공이부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇은 로봇팔을 구비한 수술로봇에 있어서, 상기 로봇팔에 설치되는 지지아암; 상기 지지아암에 설치되는 수술장치고정부재; 상시 수술장치고정부재에 설치되는 전술한 의료용스크류 수술장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법
본 발명은 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇, 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 수술과정이 단순화되어 수술시간이 단축되고, 특히, 척추경 나사못 삽입수술을 신속하고 편리하게 수행할 수 있고, 수술의 정확도를 향상시킬 수 있는 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇, 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 관한 것이다.
일반적으로, 인체를 지지하는 척추는 24개의 뼈로 구성되며 뼈와 인접한 뼈의 사이에는 디스크가 구비되고, 뼈의 중앙으로는 신경이 지나가도록 되어 있다.
그리고 척추는 인위적으로 손상되거나 퇴행성 또는 잘못된 자세로 인해 손상되거나 틀어질 경우 척추를 지나가는 신경을 압박함으로써 심한 통증을 유발하게 되는데, 통증이 경미한 경우에는 물리치료를 통한 치료방법을 사용하고 있지만 통증이 심한 경우에는 척추경을 고정하는 고정장치를 삽입하여 척추의 위치를 바로잡거나 신경을 압박하는 부분을 압박하지 않도록 수술을 해야 한다.
척추경 나사못 삽입수술은 복수의 척추경에 척추경 나사못(Pedicle screw)을 삽입하고, 척추경 나사못과 인접한 척추경 나사못을 로드로 결합하여 척추의 유합을 수행한다.
척추경 나사못 삽입수술은 신경을 압박하는 척추경과 인접한 척추경의 사이를 로드에 의해 벌어지도록 척추를 교정함으로써, 척추경이 신경을 압박하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 척추경 나사못 삽입수술에 사용되는 척추경 나사못은 컵형상으로 형성되고 로드가 안착될 수 있도록 상부가 개방된 안착홈이 형성된 스크류헤드와, 스크류헤드의 하부로 회동 가능하게 결합되며 척추경에 나사체결될 수 있도록 나사산이 형성된 스크류몸체로 구성된다.
한편, 전술한 바와 같이 척추경 나사못 삽입수술은 척추경 나사못을 드라이버라고 호칭되는 체결공구를 이용하여 복수의 척추경에 삽입한 후 척추경 나사못 스크류헤드 간에 로드를 결합하는 방식으로 시행하게 되지만 척추경 나사못을 척추경에 삽입하기까지의 절차가 매우 복잡하고 많은 종류의 수술도구가 필요한 한계점을 가지고 있다.
예컨대, 종래 척추경 나사못 삽입수술의 과정과 수술도구에 대해 간략하게 살펴보면, 척추경 나사못 삽입단계는 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이 복수의 수술도구를 이용하여 도1c에 도시된 바와 같이 척추경(P)에 척추경 나사못(s)을 삽입하는 것으로서 도1d 및 도1e의 많은 절차와 단계를 순차적으로 시행함으로써 완료할 수 있다.
종래 척추경 나사못 삽입수술에서의 척추경 나사못 삽입 과정은 방사선 촬영장비를 이용하여 촬영하면서 도1d 및 도1e에 도시된 바와 같이 손잡이붙이 가이드핀(i1,통상 'VP Needle'이라 함)을 망치(T3)로 타격하여 척추경(P)에 삽입하는 제1 단계(s1), 제1 단계(s1)를 통해 삽입된 가이드핀(i1)의 바늘부위에 형성된 중공을 통해 척추경 나사못(s)의 정확한 삽입을 안내하는 기준선(i2,K-Wire)을 삽입하는 제2 단계(s2), 기준선(i2)으로부터 가이드핀(i1)을 제거하는 제3단계(s3), 기준선의 외주면을 통해 제1 슬리브(i3,Sleeve)를 삽입하는 제4단계(s4), 제1 슬리브(i3)의 외주면에 제2 슬리브(i4)를 삽입하는 제5 단계(s5)를 수행한다.
이후, 제2 슬리브(i4)의 내부에 위치한 제1 슬리브(i3)를 제거하는 제6 단계(s6), 제2 슬리브(i4)의 내부에 확공툴(T1, 조작공구)을 삽입하여 확공 및 탭핑하는 제7 단계(s7), 제7 단계의 수행을 완료된 확공툴(T1)을 분리, 제거하는 제8 단계(s8), 제2 슬리브(i4)의 외부에 제3 슬리브(i5)를 삽입하는 제9 단계(s9), 제3 슬리브(i5)의 설치가 완료되면 제2 슬리브(i4)를 제거하는 제10 단계(s10), 척추경 나사못(c)을 장착한 드라이버(T2)를 제3 슬리브(i5)의 내부에 삽입하고 척추경(P)에 형성된 스크류체결공(P2)에 척추경 나사못을 탑재(s11)하고 체결동작(s12)을 수행하는 제11 단계(s11, s12), 드라이버(T2) 및 제3 슬리브(i5)를 제거하는 등 마무리 하는 제12 단계(s13)를 수행한다.
전술한 바와 같은 종래 척추경 나사못 삽입수술에서의 척추경 나사못의 삽입단계는 12단계 정도로 매우 복잡하고 수술절차가 지나치게 많아서 수술시간이 오래 걸리고, 반복적인 작업을 수행함에 따르는 의료진의 피로도가 높아지는 문제점이 있고, 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이 수술시 가이드핀(i1), 기준선(i2), 제1 슬리브(i3), 제2 슬리브(i4), 제3 슬리브(i5), 확공툴(T1), 스크류드라이버(T2), 햄머(T3) 등 많은 종류의 수술도구가 요구될 뿐만 아니라 이를 관리 및 유지하여야 하는 등 수술비용의 상승을 초래하므로 환자의 의료비 부담을 가중시키는 단점이 있었다.
특히, 종래 척추경 나사못 삽입수술에서의 척추경 나사못 삽입은 기준선(i2), 각종 슬리브(i3, i4, i5) 등 수술도구의 삽입경로 설정, 위치 및 자세의 교정 및 유지 등을 수작업에 의존하여 시행하므로 의료진의 수준에 따라 수술의 정확도, 수술 품질, 환자의 회복 정도가 다를 뿐만 아니라 종래 척추경 나사못 삽입수술은 제1 내지 제3 슬리브 등을 이용한 확공과정이나 탭핑과정에서 의도하지 않게 케이와이어(K-Wire)가 다른 수술도구들과 함께 더 깊게 삽입되는 문제, 심할 경우 치명적인 의료사고가 발생될 염려가 높은 한계점이 있었다.
또한, 종래 척추경 나사못 삽입수술은 케이와이어(i2) 등을 삽입하기 위한 과정에서 반복적인 방사선 촬영을 수반하게 되므로 환자나 의료진이 방사선에 피폭되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 수술과정이 단순하여 수술시간이 단축되고, 수술도구가 간결하여 편리하게 수술을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 의료비를 절감할 수 있도록 한 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 척추경 나사못 삽입수술을 로봇을 이용하여 신속하고 편리하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 수술의 정확도를 향상시킬 수 있도록 한 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치는 의료용스크류 수술장치에 있어서, 봉상몸체의 내부에 삽입통로가 형성된 수술장치본체; 상기 수술장치본체의 하부에 설치되고 내부에 안내공이 형성된 확장부재; 상기 확장부재의 안내공에 이동 가능하게 설치되는 가이드부재; 및 상기 수술장치본체의 삽입통로에 설치되어 상기 가이드부재의 상하이동을 제어하는 공이부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치는 상기 수술장치본체에 조임력 및 해제력을 인가하는 조작공구가 접속되도록 상기 수술장치본체의 상부에 설치되는 공구연결부재가 더 구성될 수 있다.
상기 공구연결부재는 상기 수술장치본체의 상부에 삽입되고 고정볼트삽입공이 형성된 본체연결부 및 상기 조작공구가 접속되는 공구연결부로 이루어진 연결몸체와, 상기 연결몸체의 고정볼트삽입공에 삽입되는 고정볼트를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 수술장치본체는 상기 고정볼트가 체결되도록 상부에 고정볼트체결공이 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 가이드부재는 핀 형상의 가이드몸체 외주면에 나사산이 형성되어 있고, 상기 확장부재는 핀 형상의 확장부재몸체 외주면에 상기 가이드부재의 나사산과 반대 방향의 나사산이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 가이드부재는 상기 가이드몸체의 상단에 스토퍼돌부가 형성되고, 상기 확장부재는 상기 스토퍼돌부의 횡단면 형상과 대응하는 횡단면을 갖도록 상기 안내공과 연통되게 돌부이동공이 형성될 수 있다.
상기 확장부재는 상기 확장부재몸체의 외면에 단턱을 갖는 절개부가 형성되고, 상기 수술장치본체의 삽입통로에는 상기 절개부가 삽입, 안착되는 절개부삽입홀이 형성될 수 있다.
상기 공이부재는 봉상으로 형성된 공이부재몸체, 상기 공이부재몸체의 하부에 돌출되어 상기 가이드부재의 상단에 접촉되는 지지봉, 및 상기 공이부재몸체의 상단에 형성되는 이동편을 포함하여 구성될 수 있고, 수술장치본체에는 상기 이동편이 상하로 이동되는 이동홈부와, 상기 이동편이 걸림되어 정위치하도록 상기 이동홈부에 연통되는 걸림홈부가 삽입통로와 연통되게 형성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇은 로봇팔을 구비한 수술로봇에 있어서, 상기 로봇팔에 설치되는 지지아암; 상기 지지아암에 설치되는 수술장치고정부재; 상시 수술장치고정부재에 설치되는 전술한 의료용스크류 수술장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 지지아암은 굴곡부를 갖는 지지아암몸체의 단부에 결속홀이 형성된 구조로 이루어지고, 상기 수술장치고정부재는 상기 결속홀에 삽입, 걸림되고 슬리브삽입홀이 형성된 슬리브고정구와, 상기 슬리브고정구에 삽입되고 수술장치삽입홀이 형성된 슬리브를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법은 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 있어서, 상기 지지아암에 상기 수술장치고정부재를 설치하고 조작공구를 결속한 상기 의료용스크류 수술장치를 장착하는 수술장치 장착단계; 상기 공이부재를 정방향으로 조작하여 가이드부재를 하강, 고정시키고 상기 조작공구를 조작하여 상기 가이드부재를 수술부위에 삽입하는 가이드부재 삽입단계; 상기 공이부재를 역방향으로 조작하여 상기 가이드부재의 상승동작이 가능하도록 상기 가이드부재에 인가된 구속력을 해제하는 가이드부재 해제단계; 상기 가이드부재 해제단계를 시행한 후에 상기 조작공구에 조임력을 인가하여 상기 확장부재가 수술부위에 확공 및 탭핑하여 스크류삽입공을 형성하는 확장부재 삽입단계; 및 상기 의료용스크류 수술장치를 포함하는 상기 조작공구를 제거하고 의료용스크류를 탑재한 스크류체결공구를 상기 수술장치고정부재에 설치하여 체결작업을 시행하고, 상기 스크류체결공구를 제거하는 의료용스크류 삽입단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 가이드부재 삽입단계는 상기 가이드부재로서 핀 형상의 가이드몸체 외주면에 나사부가 형성된 것을 이용하여 일 방향으로 회동시키는 동작에 의해 시행할 수 있다.
상기 확장부재 삽입단계는 상기 확장부재로서 핀 형상의 확장부재몸체 외주면에 가이드부재와 반대 방향의 나사산이 형성된 것을 이용하여 가이드부재의 삽입을 위한 회동 방향과 반대 방향으로 회동시키는 동작에 의해 시행할 수 있다.
본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 의하면, 수술절차가 간결하고 수술시간을 단축할 수 있으며, 수술도구가 간결, 단순하여 종래 수술시 요구되던 가이드핀, 기준선, 제1 슬리브, 제2 슬리브, 제3 슬리브, 확공툴, 햄머 등 지나치게 많은 종류의 수술도구가 필요 없게 되어 수술효율성 향상과 관리 및 유지비용을 절감할 수 있으므로 의료품질의 향상과 환자의 의료비 부담을 저감할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 의하면, 특별히 고안된 의료용스크류 수술장치를 수술로봇의 로봇팔에 장착하여 의료용스크류를 삽입하는 것이므로 망치 등을 이용하고 수작업에 의존하는 과정을 생략하거나 간결, 단순화할 수 있다. 또한, 수술도구가 의도하지 않게 깊게 삽입되는 등의 종래 문제점을 해소할 수 있고, 수술로봇의 가이드작용를 통해 의료용스크류가 삽입되므로 수술불량을 미연에 방지할 수 있고 정확도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 방사선 촬영을 최소화할 수 있어서 방사선 피폭을 저감할 수 있는 장점이 있다.
도1a 및 도1b는 종래 척추경 나사못 삽입수술에 사용되는 수술도구를 설명하기 위한 도면,
도1c는 종래 척추경 나사못 삽입수술을 설명하기 위한 수술부위의 횡단면 구조를 간략화하여 나타낸 도면,
도1d 및 도1e는 종래 척추경 나사못 삽입수술의 수술절차를 설명하기 위한 개략적인 순서도,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 나타낸 사시도,
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 나타낸 분리사시도,
도4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치의 수술장치본체를 나타낸 사시도,
도4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치의 확장부재를 나타낸 사시도,
도4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치의 가이드부재를 나타낸 사시도,
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 설명하기 위한 도면,
도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 설명하기 위한 분리사시도,
도7a 및 도7b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도7a는 의료용스크류 수술장치의 공이부재가 하강되어 가이드부재가 고정된 상태를 나타낸 사시도(a) 및 단면도(b)이고, 도7b는 의료용스크류 수술장치의 공이부재가 상승된 상태를 나타낸 단면도로서, (a)부분은 공이부재가 상승(h 높이만큼 상승)되어 가이드부재가 무부하 상태인 경우를 나타낸 것이고, (b)부분은 가이드부재가 상승된 상태를 나타낸 것이다.
도8a 내지 도8c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법을 설명하기 위한 도면으로서, 수술과정을 순서적으로 간략하여 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2 내지 도8c에 의거하여 상세히 설명하고, 도2 내지 도8c에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 나타낸 사시도, 도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 나타낸 분리사시도, 도4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치의 수술장치본체를 나타낸 사시도이고 도4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치의 확장부재를 나타낸 사시도로서 확대부는 지시된 부분의 부분절개 사시도이다. 도4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치의 가이드부재를 나타낸 사시도이다.
도2 내지 도4c를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치(1)는 인체에 의료용스크류(s)를 체결하는 수술에 사용하는 장치에 관한 것으로, 수술장치본체(11), 확장부재(12), 가이드부재(13) 및 공이부재(14,firing member)가 구비되어 있고, 수술과정이 단순하여 수술시간이 단축될 뿐만 아니라 수술도구가 간결하여 편리하게 수술을 수행할 수 있도록 한 점에 특징이 있다.
그리고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치는 인체의 다양한 정형외과 수술에 적용할 수 있지만 통상 페디클 스크류(Pedicle screw) 또는 척추경 나사못 등으로 호칭되는 의료용스크류(s)를 척추경(P)에 삽입하는 척추경 나사못 삽입수술에 적용한 예를 기준으로 설명한다.
수술장치본체(11)는 도4a에 도시된 바와 같이 골격의 기능을 수행하는 구성요소로서 봉상몸체(111)의 내부에 삽입통로(112)가 형성된 것으로, 상부에 후술되는 고정볼트(152)가 체결되도록 고정볼트체결공(115)이 형성되어 있다.
그리고, 수술장치본체(11)에는 조임력 및 해제력을 인가하는 조작공구(T1, 배경기술에 나타난 확공툴을 적용할 수 있음)가 접속되도록 상부에 공구연결부재(15)가 구성되어 있다.
공구연결부재(15)는 수술장치본체(11)에 일체로 형성될 수도 있지만, 본 실시예에서는 도3에 도시된 바와 같이 착탈 가능하게 연결몸체(151)와 고정볼트(152)로 구성되어 있다.
여기서, 연결몸체(151)는 수술장치본체(11)의 상부에 삽입되는 본체연결부(1511), 조작공구(T1) 등이 접속되는 공구연결부(1512)로 이루어진 것으로, 본체연결부(1511)에는 핀 형상의 몸체를 가로질러 고정볼트삽입공(1513)이 천공되고 공구연결부(1512)와의 경계를 이루도록 링 형상으로 돌출된 멈춤링부(1514)가 형성되어 있다.
공구연결부(1512)는 접속되는 조작공구(T1)의 접속부 구조에 맞게 다양하게 형성될 수 있지만, 본 실시예에서는 조작공구로서 종래 척추경 나사못 삽입수술에 이용되는 공지의 확장툴(Dilation tool, T1)이나 페디클 스크류 드라이버(Pedicle screw driver, T2)에 접속되는 조작핸들(도8b (c) 참조)에 도시된 바와 같이 접속홀(미도시)이 형성된 접속뭉치(T11)와 이 접속뭉치에 결합되는 손잡이(T12)로 구성됨)의 접속홀에 삽입, 접속하여 사용할 수 있도록 단부에 멈춤돌기(1515) 및 걸림홈(1516)이 형성된 환봉 형상으로 형성되어 있다.
고정볼트(152)는 연결몸체(151)의 고정볼트삽입공(1513)에 삽입, 체결되는 체결부와 조임력을 인가하는 머리부로 구성된 통상의 볼트 형상으로 형성되어 있다.
한편, 확장부재(12)는 도1c에 도시된 바와 같이 척추경(P)과 같은 수술부위에 의료용스크류(s)를 삽입하기 위한 스크류삽입공(P2)을 형성하기 위해 확공 및 탭핑과정을 수행하는 구성요소로서, 수술장치본체(11)의 하부에 설치되고 환봉 형상을 갖는 확장부재몸체(121)의 내부에 안내공(123)이 형성되어 있다.
그리고, 확장부재(12)는 후술되는 가이드부재(13)의 스토퍼돌부(133)의 횡단면 형상과 대응하는 횡단면을 갖도록 안내공(123)과 연통되게 돌부이동공(124)이 형성되어 있다.
여기서, 돌부이동공(124)은 확장부재몸체(121)의 상부에 가이드부재(13)의 돌출길이(확장부재(12)의 하단을 통해 외부로 돌출되는 가이드부재의 돌출길이를 의미함) 범위로 형성되는 것으로서, 가이드부재(13)의 스토퍼돌부(133)가 사각의 횡단면을 가지므로 이 스토퍼돌부(133)가 이동 가능하게 형합되도록 사각의 횡단면을 갖는 홀로 형성되어 있다.
특히, 상기 확장부재(12)는 확장부재몸체(121)의 하측 부위에 확공 및 탭핑을 위해 나사부가 형성되는데, 이 나사부는 핀 형상의 확장부재몸체(121) 외주면에 오른나사가 형성되어 있으며, 가이드부재의 나사방향과 반대 방향의 나사산(122)으로 형성되는 것이 중요하다.
이와 같이 확장부재(12)의 나사부로서 가이드부재의 나사방향과 반대 방향의 나사산(122)이 형성되는 이유는 도7a 내지 도8c에 도시된 바와 같이 확장부재(12)가 가이드부재(13)와 연동되어 회전되더라도 확장부재와 가이드부재가 같은 방향으로 삽입, 이동되는 것을 차단함으로써 가이드부재(13)가 의도하지 않게 더 깊게 삽입되는 것을 방지하기 위해 고도의 기술적 고려사항이 내재된 것이다. 보다 구체적으로 설명하면 후술되는 바와 같이 가이드부재(13)의 나사부가 왼나사부(132)로 형성되어 있으므로 확장부재(12)가 오른나사부로 형성되지 않고 동일한 방향인 왼나사부로 형성된다면 확공 및 탭핑시 확장부재(12)와 함께 가이드부재(13) 또한 연동되어 회전되므로 의도하지 않게 깊게 삽입되면서 수술불량이나 실패를 초래하기 때문이다.
또한, 상기 확장부재(12)는 수술장치본체(11)의 내부로 일부분이 삽입되어 고정되도록 확장부재몸체(121)의 외면에 단턱(126)을 갖는 절개부(127)가 형성되어 있다. 이때 절개부(127)는 확장부재몸체(121)의 양쪽에 대칭구조로 형성되는 것으로, 이와 같이 절개부(127)가 양쪽에 형성됨에 따라 이 절개부가 형성되는 부위의 확장부재(12) 외관 형상은 대략 타원 형상을 갖게 된다.
아울러, 상기한 수술장치본체(11)는 삽입통로(112)에 절개부(127)가 삽입되어 위치하는 절개부삽입홀(113)이 연통되게 형성된 것으로, 이 절개부삽입홀(113)은 수술장치본체(11)의 하단부로부터 절개부의 형상과 일치하도록 대략 타원 형상의 단면구조를 갖는 홀로 형성되어 있다.
한편, 가이드부재(13)는 수술 초기에 수술부위에 삽입되어 스크류삽입공(P2)의 형성위치를 설정하는 가이드 핀의 기능 및 확장부재를 이용한 확공 및 탭핑 작업을 용이하게 하기 위한 기초 홀 생성 기능을 수행하는 구성요소로서, 확장부재(12)의 안내공(123) 및 돌부이동공(124)에 이동 가능하게 설치된다.
그리고, 가이드부재(13)는 핀 형상의 가이드몸체(131)의 하측 부분에 수술부위에 삽입되는 나사부가 형성되고, 가이드몸체(131)의 상단에 스토퍼돌부(133)가 형성되어 있다.
이때, 가이드부재(13)에 형성되는 나사부는 왼나사로 형성되어 있으며 확장부재(12)의 나사산과 반대 방향의 나사산(132)으로 형성된 점에 특징이 있는 것으로, 이와 같이 확장부재(12)의 나사산과 반대 방향의 나사산(132)이 형성된 이유는 위 확장부재(12)에 오른나사부(122)가 형성된 이유에서 알 수 있는 바와 같이 가이드부재(13)와 확장부재(12)가 연동되어 회전 하더라도 가이드부재와 확장부재가 같은 방향으로 삽입, 이동되는 것을 차단하기 위해서이다.
스토퍼돌부(133)는 확장부재(12)의 돌부이동공(124)을 따라 상하로 이동될 수 있도록 사각 형상의 횡단면 구조를 갖도록 형성되어 있다.
한편, 공이부재(14)는 수술장치본체(11)의 삽입통로(112)에 설치되어 가이드부재(13)의 상하이동을 제어하도록 가이드부재(13)에 구속력을 인가 또는 해제하기 위해 마련된 구성요소로서, 봉상으로 형성된 공이부재몸체(141), 공이부재몸체(141)의 하부에 돌출되어 가이드부재(13)의 상단에 접촉되고 공이부재몸체(141)에 비해 외경이 작은 봉상 구조로 형성된 지지봉(142), 및 공이부재몸체(141)의 상단에 접속되는 이동편(143)으로 구성되어 있다.
이동편(143)은 공이부재(14)를 상하로 이동시키는 외력을 인가하기 위해 마련된 것으로서 사용자가 잡고 용이하게 이동시킬 수 있는 구조라면 형태에 특별한 제한이 없으나 본 실시예에서는 머리부와 나사부로 형성된 손잡이용 나사 형태로 형성되어 있고, 공이부재몸체(141)의 상단에는 손잡이용 나사가 체결되는 체결공(1411)이 형성되어 있다.
한편, 수술장치본체(11)에는 전술한 이동편(143)이 상하로 이동되면서 공이부재(14)의 지지봉(142)이 가이드부재(13)의 상단을 가압하여 구속하거나 구속력을 해제할 수 있도록 이동홈부(117)와 걸림홈부(118)가 수술장치본체(11)의 삽입통로(112)와 연통되게 형성되어 있다.
이동홈부(117)는 이동편(143)의 상하 이동이 가능하도록 수술장치본체(11)의 삽입통로(112)와 연통되게 상하로 절개, 형성되어 있다.
걸림홈부(118)는 이동홈부(117)와 연통되게 복수 개로 구성될 수 있는 것으로서, 공이부재(14)의 지지봉(142)이 가이드부재(13)의 상단을 가압한 상태를 유지하기 위해 이동홈부(117)의 하단에 직교되는 방향으로 형성된 제1 걸림홈부(118a)와, 공이부재의 지지봉(142)이 가이드부재(13)의 상단으로부터 이격되도록 이동홈부(117)의 상단에 직교되는 방향으로 형성된 제2 걸림홈부(118b)로 구성되어 있다.
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 설명하기 위한 도면으로, 의료용스크류 수술장치가 장착되는 부분만을 나타낸 사시도로서 척추경(P)은 개략적으로 모식화하여 도시하였다. 도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 설명하기 위한 분리사시도이다.
도5 및 도6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇은 전술한 의료용스크류 수술장치(1)를 탑재하여 수술을 수행하는 수술로봇에 관한 것으로서, 로봇팔(미도시)에 설치되는 지지아암(2), 지지아암(2)에 설치되고 의료용스크류 수술장치(1)가 탑재되는 수술장치고정부재(3)가 구비되어 있다.
상기 지지아암(2)은 수술부위에 맞게 다양한 형상으로 형성될 수 있는 것으로서, 본 실시예에서는 척추경 나사못 삽입수술에 적합하도록 굴곡부를 갖는 지지아암몸체(21)의 단부에 결속홀(22)이 형성된 구조로 이루어져 있다.
상기 수술장치고정부재(3)는 지지아암(2)의 결속홀(22)에 삽입, 걸림되고 슬리브삽입홀(312)이 형성된 슬리브고정구(31)와, 이 슬리브고정구(31)에 삽입, 고정되고 시술장치삽입홀이 형성된 파이프 형상의 슬리브(32)로 구성되어 있다.
슬리브고정구(31)는 결속홀(22)의 내부에 삽입되는 원통 형상의 고정구(311)와, 이 고정구(311)의 상단에 링 형상으로 돌출되어 지지아암(2)의 결속홀(22)의 주연부에 안착되는 안착턱(313)으로 구성되어 있다.
한편, 수술로봇(미도시)은 구동부(미도시)에 의해 로봇팔을 x축, y축 및 z축 방향으로 이동 및 선회 등 수술동작을 수행할 수 있도록 구성된 공지의 외과 수술용 로봇을 제한 없이 선택, 적용할 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
도7a 및 도7b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도7a는 의료용스크류 수술장치의 공이부재가 하강되어 가이드부재가 고정된 상태를 나타낸 사시도(a) 및 단면도(b)이고, 도7b는 의료용스크류 수술장치의 공이부재가 상승된 상태를 나타낸 단면도로서, (a)부분은 공이부재가 상승(h 높이만큼 상승)되어 가이드부재가 무부하 상태인 경우를 나타낸 것이고, (b)부분은 가이드부재가 상승된 상태를 나타낸 것이다.
도8a 내지 도8c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법을 설명하기 위한 도면으로서, 수술과정을 순서적으로 간략하여 나타낸 사시도이다.
도7a 내지 도8c를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법은 수술장치 장착단계, 가이드부재 삽입단계, 가이드부재 해제단계, 확장부재 삽입단계, 및 의료용스크류 삽입단계를 순차적으로 시행하여 의료용스크류(s)를 수술부위인 척수경(P)에 설치한다.
수술장치 장착단계는 수술로봇의 로봇팔에 지지아암(2)를 장착하고, 로봇팔을 작동시켜 수술부위로 정위치한 다음 슬리브고정구(31)를 이용하여 지지아암(2)에 슬리브(32)를 조립하고 도2에 도시된 바와 같이 조립된 의료용스크류 수술장치(1)에 도8a의 (a) 부분에 도시된 바와 같이 조작공구(T1)를 결속한 다음 도8a의 (b) 부분에 도시된 바와 같이 슬리브(32)에 삽입, 고정하는 단계이다.
가이드부재 삽입단계는 도7a 및 도8b에 도시된 바와 같이 공이부재(14)의 이동편(143)을 정방향인 하방으로 조작하여 가이드부재(13)를 하강, 정위치시키고 조작공구에 조작력을 인가하여 가이드부재(13)를 수술부위에 삽입하는 단계이다.
보다 구체적으로 설명하면, 도7a의 (b) 부분에 도시된 바와 같이 이동편(143)이 이동홈부(117)를 경유하여 하방으로 이동되도록 한 후 제1 걸림홈부(118a)로 인입, 고정하게 되면, 공이부재(14)의 지지봉(142)이 가이드부재(13)의 스토퍼돌부(133) 상단을 가압하여 가이드부재의 상방이동을 차단한 상태를 유지하게 된다. 이때 조작공구(T1)를 반시계방향으로 회전시키게 되면 가이드부재(13)의 왼나사부(132)가 척추경 내부로 정해진 깊이만큼 파고들어 삽입된다.
가이드부재 해제단계는 공이부재(14)를 역방향인 상방으로 조작하여 가이드부재(13)의 상승동작이 가능하도록 가이드부재에 인가된 구속력을 해제하는 단계이다. 즉, 도7b의 (a) 부분에 도시된 바와 같이 이동편(143)을 이동홈부(117)를 통해 상방으로 이동되도록 한 후 제2 걸림홈부(118b)로 인입, 고정하게 되면, 공이부재(14)의 지지봉(142)이 가이드부재(13)의 스토퍼돌부(133) 상단으로부터 이탈되면서 구속력이 해제되므로 가이드부재(13)는 상방이동이 가능한 무부하 상태가 된다.
확장부재 삽입단계는 조작공구(T1)에 조임력을 인가하여 확장부재(12)가 수술부위를 확공 및 탭핑하여 스크류삽입공(P2)을 형성하는 단계로서, 도8c의 (e) 부분에 도시된 바와 같이 조작공구(T1)를 시계방향으로 회전시키게 되면 확장부재(12)의 오른나사부(122)가 척추경 내부로 정해진 깊이만큼 파고들어 삽입되므로 스크류삽입공을 확공 및 탭핑하게 된다. 이때, 가이드부재(13)는 가이드부재 해제단계에 의해 무부하 상태에 있을 뿐만 아니라 왼나사부(132)가 형성되어 있으므로 조작공구(T1)에 시계방향으로 회전시키는 과정에서 의도하지 않게 더 이상 척추경 내부로 삽입되지 않고 도7b의 (b)부분에 나타난 바와 같은 상태에 있게 된다.
의료용스크류 삽입단계는 전술한 의료용스크류 수술장치(1)를 포함하는 조작공구(T1)를 제거하고 의료용스크류(s)를 탑재한 스크류체결공구(T2, 통상 스크류드라이버로 호칭됨)를 수술장치고정부재(3)의 슬리브(32)를 통해 삽입하여 체결작업을 시행하고, 의료용스크류(s)의 삽입이 완료되면 스크류체결공구(T2)를 제거하는 단계이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 의해 척추경 나사못 삽입수술에서의 척추경 나사못 삽입을 수행하게 되면, 수술장치 장착단계, 가이드부재 삽입단계, 가이드부재 해제단계, 확장부재 삽입단계, 및 의료용스크류 삽입단계로 이루어진 간결, 단순한 단계를 통해 수술을 수행할 수 있다.
이로 인해 수술절차와 수술시간을 현저히 단축할 수 있고, 수술도구는 의료용스크류 수술장치(1)와 확공툴로 사용되는 일반적인 조작공구(T1)와 스크류드라이버로 호칭되고 있는 스크류체결공구(T2) 정도만 필요하므로 종래 수술시 요구되던 가이드핀, 기준선, 제1 슬리브, 제2 슬리브, 제3 슬리브, 확공툴, 햄머 등 많은 종류의 수술도구가 필요 없게 되어 관리 및 유지비용을 절감할 수 있어서 환자의 의료비 부담을 저감할 수 있다.
그리고, 척추경 나사못 삽입수술시, 수술로봇의 로봇팔에 장착한 지지아암(2)에 의료용스크류 수술장치(1)를 조립하고 전술한 바와 같이 조작공구를 조립, 회전시킨 다음 스크류삽입공을 형성하는 것이므로 종래와 같이 망치를 이용하여 가이드핀을 타격하는 등의 수작업을 생략할 수 있고, 가이드부재(13)가 정해진 깊이만큼만 삽입되므로 의도하지 않게 깊게 삽입됨에 따라 발생되는 종래의 문제점을 해소할 수 있으며, 수술로봇의 안내작용을 통해 의료용스크류가 삽입되므로 수술불량을 미연에 방지할 수 있고 정확도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 방사선 촬영을 최소화할 수 있어서 방사선 피폭을 저감할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 의료용스크류 수술장치, 이를 구비한 수술로봇 및 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
상기한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (11)

  1. 의료용스크류 수술장치에 있어서,
    봉상몸체의 내부에 삽입통로가 형성된 수술장치본체;
    상기 수술장치본체의 하부에 설치되고 내부에 안내공이 형성된 확장부재;
    상기 확장부재의 안내공에 이동 가능하게 설치되는 가이드부재; 및
    상기 수술장치본체의 삽입통로에 설치되어 상기 가이드부재의 상하이동을 제어하는 공이부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수술장치본체에 조임력 및 해제력을 인가하는 조작공구가 접속되도록 상기 수술장치본체의 상부에 설치되는 공구연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공구연결부재는 상기 수술장치본체의 상부에 삽입되고 고정볼트삽입공이 형성된 본체연결부 및 상기 조작공구가 접속되는 공구연결부로 이루어진 연결몸체와, 상기 연결몸체의 고정볼트삽입공에 삽입되는 고정볼트를 포함하고,
    상기 수술장치본체는 상기 고정볼트가 체결되도록 상부에 고정볼트체결공이 형성된 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부재는 핀 형상의 가이드몸체 외주면에 형성되는 나사부를 포함하고,
    상기 확장부재는 핀 형상의 확장부재몸체 외주면에 상기 가이드부재와 반대 방향으로 형성된 나사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가이드부재는 상기 가이드몸체의 상단에 스토퍼돌부가 형성되고,
    상기 확장부재는 상기 스토퍼돌부의 횡단면 형상과 대응하는 횡단면을 갖도록 상기 안내공과 연통되게 돌부이동공이 형성된 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 확장부재는 상기 확장부재몸체의 외면에 단턱을 갖는 절개부가 형성되고,
    상기 수술장치본체의 삽입통로에는 상기 절개부가 삽입, 안착되는 절개부삽입홀이 형성된 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공이부재는 봉상으로 형성된 공이부재몸체, 상기 공이부재몸체의 하부에 돌출되어 상기 가이드부재의 상단에 접촉되는 지지봉, 및 상기 공이부재몸체의 상단에 형성되는 이동편을 포함하고,
    상기 이동편이 상하로 이동되는 이동홈부와, 상기 이동편이 걸림되어 정위치하도록 상기 이동홈부에 연통되는 걸림홈부가 상기 수술장치본체의 삽입통로와 연통되게 형성된 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치.
  8. 로봇팔을 구비한 수술로봇에 있어서,
    상기 로봇팔에 설치되는 지지아암;
    상기 지지아암에 설치되는 수술장치고정부재;
    상시 수술장치고정부재에 설치되는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 의료용스크류 수술장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지아암은 굴곡부를 갖는 지지아암몸체의 단부에 결속홀이 형성된 구조로 이루어지고,
    상기 수술장치고정부재는 상기 결속홀에 삽입, 걸림되고 슬리브삽입홀이 형성된 슬리브고정구와, 상기 슬리브고정구에 삽입되고 수술장치삽입홀이 형성된 슬리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇.
  10. 제8항의 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법에 있어서,
    상기 지지아암에 상기 수술장치고정부재를 설치하고 조작공구를 결속한 상기 의료용스크류 수술장치를 장착하는 수술장치 장착단계;
    상기 공이부재를 정방향으로 조작하여 가이드부재를 하강, 고정시키고 상기 조작공구를 조작하여 상기 가이드부재를 수술부위에 삽입하는 가이드부재 삽입단계;
    상기 공이부재를 역방향으로 조작하여 상기 가이드부재의 상승동작이 가능하도록 상기 가이드부재에 인가된 구속력을 해제하는 가이드부재 해제단계;
    상기 가이드부재 해제단계를 시행한 후에 상기 조작공구에 조임력을 인가하여 상기 확장부재가 시술부위에 확공 및 탭핑하여 스크류삽입공을 형성하는 확장부재 삽입단계; 및
    상기 의료용스크류 수술장치를 포함하는 상기 조작공구를 제거하고 의료용스크류를 탑재한 스크류체결공구를 상기 수술장치고정부재에 설치하여 체결작업을 시행하고, 상기 스크류체결공구를 제거하는 의료용스크류 삽입단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가이드부재 삽입단계는 상기 가이드부재로서 핀 형상의 가이드몸체 외주면에 나사부가 형성된 것을 이용하여 일 방향으로 회동시키는 동작에 의해 시행하고,
    상기 확장부재 삽입단계는 상기 확장부재로서 핀 형상의 확장부재몸체 외주면에 가이드부재와 반대 방향의 나사부가 형성된 것을 이용하여 가이드부재 삽입시 회동 방향의 반대 방향으로 회동시키는 동작에 의해 시행하는 것을 특징으로 하는 의료용스크류 수술장치를 구비한 수술로봇을 이용한 수술방법.
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