專利名稱：防神經(jīng)損傷脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人的制作方法
防神經(jīng)損傷脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人 本發(fā)明屬于一種醫(yī)療手術(shù)器械。 眾所周知，脊柱疾患是常見病、多發(fā)病，如脊柱骨折、脊柱腫瘤、脊柱側(cè)彎、椎間盤 突出、椎管狹窄、脊柱滑脫等，其手術(shù)治療方法很多，如傳統(tǒng)的開放手術(shù)以及近年來發(fā)展起 來的各種微創(chuàng)手術(shù)(如化學(xué)溶核術(shù)、經(jīng)皮椎間盤切除術(shù)、激光椎間盤切除術(shù)、等離子射頻髓 核成形術(shù)、內(nèi)鏡下椎間盤手術(shù))等。盡管這些方法有其各自的優(yōu)點，但不論是傳統(tǒng)的開放手 術(shù)還是微創(chuàng)手術(shù)，均面臨一個同樣的風(fēng)險，即手術(shù)可能發(fā)生神經(jīng)損傷、造成災(zāi)難性的后果。
本發(fā)明的目的是提供一種脊柱手術(shù)時能有效防止神經(jīng)損傷的、既安全高效且創(chuàng)傷 又小的脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人。 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的。防神經(jīng)損傷脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人由機械臂、移 動單元和主控系統(tǒng)三部分組成。機械臂包括機座板、工作通道、吸引器及上下移動傳動機 構(gòu)和電機、神經(jīng)牽開器及上下移動傳動機構(gòu)和電機、手術(shù)器械座、手術(shù)器械上下移動及旋轉(zhuǎn) 傳動機構(gòu)和電機、內(nèi)窺鏡及人體內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)顯示系統(tǒng)等。移動單元包括手術(shù)臺車、x方向 移動和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌和電機、Y方向移動導(dǎo)軌和電機、Z方向移動和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌和電機。主控系統(tǒng) 由控制臺、計算機、手控器、外部場景顯示系統(tǒng)、電機驅(qū)動器、控制軟件等組成。以腰椎間盤 突出手術(shù)為例，手術(shù)時，先于患者腰部后正中作一長約1.5cm的小切口，再由手控器發(fā)出指 令，移動機械臂使工作通道由切口進入人體內(nèi)，再沿棘突左或右側(cè)下降至椎板表面并輕輕 壓緊，以防止肌肉組織進入工作通道內(nèi)。繼續(xù)由手控器控制吸引器以及手術(shù)器械的姿態(tài)和 進入深度，當(dāng)手術(shù)器械(如鉆頭)的端部輕輕觸碰椎板表面某一點時，啟動主控系統(tǒng)由控 制軟件生成的"區(qū)域防護"功能，即以該觸碰點為中心形成一個手術(shù)器械在其內(nèi)可自由運動 但不能逾越其四周和底面的區(qū)域，觸碰點到該區(qū)域底面的深度以及區(qū)域四周的距離均可設(shè) 定，例如設(shè)定觸碰點到該區(qū)域底面的深度略大于術(shù)前CT測量的椎板厚度，這樣鉆頭開"骨 窗"鉆透椎板時可順利突破椎板骨質(zhì)，但不可能進入椎管太深而觸壓神經(jīng)或者略為觸壓也 在神經(jīng)允許受壓的范圍內(nèi)，不致于使神經(jīng)受到損傷。由于神經(jīng)為近圓形結(jié)構(gòu)，該"防護區(qū)域" 位于其切線位置，觸碰點到該區(qū)域底面的深度為最小，手術(shù)器械由觸碰點向該區(qū)域四周運 動即"擴大骨窗"時，距離神經(jīng)組織也就越遠，如此也就更加安全。"區(qū)域防護"大小的設(shè)定 隨欲保護神經(jīng)表面情況的不同而有所不同，即表面較平坦時"區(qū)域防護"范圍可以大一些、 深一點；表面起伏變化較大時(如神經(jīng)根起始部)"區(qū)域防護"范圍要小一些、淺一點。主 控系統(tǒng)也可以取貼近神經(jīng)表面的多個點為參照點形成一個與神經(jīng)外形相近的"區(qū)域防護網(wǎng) 或屏障"，手術(shù)器械可以在該"區(qū)域防護網(wǎng)或屏障"上自由運動但不能向下逾越該網(wǎng)或屏障， 同樣也可防止損傷神經(jīng)，確保神經(jīng)安全。對有可能傷及神經(jīng)的每一步手術(shù)，操作前必須如此 作防護設(shè)定，這樣即可在保護下清除黃韌帶、顯露硬脊膜、神經(jīng)根和切除突出的椎間盤，從 而避免損傷神經(jīng)、保證神經(jīng)的安全。此外，手術(shù)器械旋轉(zhuǎn)工作時采用小角度正反轉(zhuǎn)的方式， 以防纏繞損傷神經(jīng)，確保神經(jīng)的安全。 同理，控制手術(shù)器械進入椎間隙的深度，使其不能越過椎體前緣，即可防止損傷腹 腔內(nèi)大血管。 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)結(jié)合附圖詳述如下。
脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人由機械臂2、移動單元3和主控系統(tǒng)4三部分組成。機械臂包 括機座板12、工作通道9、吸引器7及上下移動傳動機構(gòu)和電機、神經(jīng)牽開器8及上下移動 傳動機構(gòu)和電機、手術(shù)器械座11 、手術(shù)器械10上下移動及旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)和電機、內(nèi)窺鏡6及 人體內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)顯示系統(tǒng)等。移動單元包括手術(shù)臺車1、X方向移動和a角旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌和 電機、Y方向移動導(dǎo)軌和電機、Z方向移動和13角旋轉(zhuǎn)(推桿14推動機座板12繞回轉(zhuǎn)軸13 轉(zhuǎn)動)導(dǎo)軌和電機。主控系統(tǒng)4由控制臺5控制臺、計算機、手控器15、外部場景顯示系統(tǒng) 16、電機驅(qū)動器以及控制軟件等組成。以腰椎間盤突出手術(shù)為例，手術(shù)時，先于患者腰部后 正中作一長約1. 5cm的小切口 ，再由手控器發(fā)出指令，移動機械臂2使工作通道9由切口進 入人體內(nèi)，再沿棘突左或右側(cè)下降至椎板表面并輕輕壓緊，以防止肌肉組織進入工作通道9 內(nèi)。繼續(xù)由手控器控制吸引器7以及手術(shù)器械10的姿態(tài)和進入深度，當(dāng)手術(shù)器械IO(如鉆 頭)的端部輕輕觸碰椎板表面某一點時，啟動主控系統(tǒng)4由控制軟件生成的"區(qū)域防護"功 能，即以該觸碰點為中心形成一個手術(shù)器械IO在其內(nèi)可自由運動但不能逾越其四周和底 面的區(qū)域，觸碰點到該區(qū)域底面的深度以及區(qū)域四周的距離均可設(shè)定，例如設(shè)定觸碰點到 該區(qū)域底面的深度略大于術(shù)前CT測量的椎板厚度，這樣鉆頭開"骨窗"鉆透椎板時可順利 突破椎板骨質(zhì)，但不可能進入椎管太深而觸壓神經(jīng)或者略為觸壓也在神經(jīng)允許受壓的范圍 內(nèi)，不致于使神經(jīng)受到損傷。由于神經(jīng)為近圓形結(jié)構(gòu)，該"防護區(qū)域"位于其切線位置，觸碰 點到該區(qū)域底面的深度為最小，手術(shù)器械10由觸碰點向該區(qū)域四周運動即"擴大骨窗"時， 距離神經(jīng)組織也就越遠，如此也就更加安全。"區(qū)域防護"大小的設(shè)定隨欲保護神經(jīng)表面情 況的不同而有所不同，即表面較平坦時"區(qū)域防護"范圍可大一些、深一點；表面起伏變化較 大時(如神經(jīng)根起始部)"區(qū)域防護"范圍要小一些、淺一點。控制軟件也可以取貼近神經(jīng)表 面的多個點為參照點形成一個與神經(jīng)外形相近的"區(qū)域防護網(wǎng)"，手術(shù)器械10可以在該"區(qū) 域防護網(wǎng)"上自由運動但不能向下逾越該網(wǎng)，同樣也可防止損傷神經(jīng)，確保神經(jīng)安全。對有 可能傷及神經(jīng)的每一步手術(shù)，操作前必須如此作防護設(shè)定，這樣即可在保護下清除黃韌帶、 顯露硬脊膜、神經(jīng)根和切除突出的椎間盤，從而避免損傷神經(jīng)、保證神經(jīng)的安全。此外，手術(shù) 器械10旋轉(zhuǎn)工作時采用小角度正反轉(zhuǎn)的方式，以防纏繞損傷神經(jīng)，確保神經(jīng)的安全。
同理，控制手術(shù)器械進入椎間隙的深度，使其不能越過椎體前緣，即可防止損傷腹 腔內(nèi)大血管。 —側(cè)手術(shù)完成需進行對側(cè)手術(shù)時，將機械臂2轉(zhuǎn)動Y角，即可完成換向進行對側(cè) 手術(shù)操作。 手術(shù)器械10包括"蘑菇頭"鉗子17、磨鉆頭等，由于其件數(shù)少、轉(zhuǎn)換快，且為連續(xù)工 作(不必反復(fù)進出工作通道9)，故可提高手術(shù)效率，縮短手術(shù)時間。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、安全可靠；2、精度高，穩(wěn)定性好；3、效率高，可以縮短手 術(shù)時間；4、能降低醫(yī)生的工作強度；5、便于醫(yī)學(xué)培訓(xùn)；6、可進行遠程手術(shù)。適用于多種脊柱 疾病如脊柱骨折、脊柱腫瘤、脊柱側(cè)彎、椎間盤突出、椎管狹窄、脊柱滑脫等的微創(chuàng)減壓手術(shù) 治療，也可以用于置入椎弓根螺釘及椎體成形術(shù)。
說明書


1.手術(shù)臺車2.機械臂3.移動單元4.主控系統(tǒng)5.控制臺6.內(nèi)窺鏡7.吸引器 8.神經(jīng)牽開器9.工作通道IO.手術(shù)器械ll.手術(shù)器械座12.機座板13.回轉(zhuǎn)軸14.推桿 15.手控器16外部場景顯示系統(tǒng)17 "蘑菇頭"鉗子
圖1 :脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人側(cè)視圖 圖2 :脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人端視圖 圖3 :脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人俯視圖 圖4 :為圖1的機械臂的局部放大圖及測試圖 圖5:主控系統(tǒng)示意圖 圖6 :"蘑菇頭"鉗子頂端示意圖
權(quán)利要求
一種防神經(jīng)損傷脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人，它由機械臂、移動單元和主控系統(tǒng)組成。機械臂包括機座板、工作通道、吸引器及上下移動傳動機構(gòu)和電機、神經(jīng)牽開器及上下移動傳動機構(gòu)和電機、手術(shù)器械座、手術(shù)器械上下移動及旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)和電機、內(nèi)窺鏡及人體內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)顯示系統(tǒng)等。移動單元包括手術(shù)臺車、X方向移動和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌和電機、Y方向移動導(dǎo)軌和電機、Z方向移動和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌和電機。主控系統(tǒng)由控制臺、計算機、手控器、外部場景顯示系統(tǒng)、電機驅(qū)動器以及控制軟件等組成。其特征在于主控系統(tǒng)可由控制軟件生成“區(qū)域防護”功能，即以距神經(jīng)某一點為中心形成一個區(qū)域，手術(shù)器械在該區(qū)域內(nèi)可自由運動但不能逾越其四周和底面，設(shè)定該點到該區(qū)域底面的深度與該點到神經(jīng)表面的最短距離相等或略大于后者，即可防止損傷神經(jīng)，確保神經(jīng)安全。主控系統(tǒng)也可以取貼近神經(jīng)表面的多個點為參照點形成一個與神經(jīng)外形相近的“區(qū)域防護網(wǎng)或屏障”，手術(shù)器械可以在該“區(qū)域防護網(wǎng)或屏障”上自由運動但不能向下逾越該網(wǎng)或屏障，同樣也可防止損傷神經(jīng)，確保神經(jīng)安全。
2. 根據(jù)權(quán)力要求1所述的防神經(jīng)損傷脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人，其特征在于其工作通道 為內(nèi)外兩層，內(nèi)層的內(nèi)壁上有兩個槽，可容兩個神經(jīng)牽開器通過。
3. 根據(jù)權(quán)力要求1所述的防神經(jīng)損傷脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人，其特征在于"蘑菇頭"鉗 子內(nèi)柱前端呈圓形膨大，內(nèi)柱外有一套管。
全文摘要
一種防神經(jīng)損傷脊柱微創(chuàng)手術(shù)機器人，它由機械臂、移動單元和主控系統(tǒng)組成。其特征在于該機器人具有“區(qū)域防護”或“區(qū)域防護網(wǎng)”功能，前者即以距神經(jīng)某一點為中心形成一個區(qū)域，手術(shù)器械在該區(qū)域內(nèi)可自由運動但不能逾越其四周和底面，設(shè)定該點到該區(qū)域底面的深度與該點到神經(jīng)表面的最短距離相等或略大于后者，即可防止損傷神經(jīng)；后者即以貼近神經(jīng)表面的多個點形成一個與神經(jīng)外形相近的“區(qū)域防護網(wǎng)”，手術(shù)器械可以在該網(wǎng)之上自由運動但不能向下逾越，同樣也可防止損傷神經(jīng)。它具有安全可靠、精度高、效率高、能降低醫(yī)生的工作強度、便于醫(yī)學(xué)培訓(xùn)、可進行遠程手術(shù)等優(yōu)勢，適用于多種脊柱疾病如脊柱骨折、脊柱腫瘤等的微創(chuàng)減壓手術(shù)治療。
文檔編號A61B17/00GK101744656SQ20081018415
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者張春霖 申請人:張春霖