CN116250925A - 手术工具导航装置及导航钻 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手术工具导航装置及导航钻。手术工具导航装置包括：至少一个基座固定组件，与手术工具连接，示踪组件，与基座固定组件可拆卸连接，手术导航系统的跟踪端能够实时跟踪定位示踪组件的位置姿态，示踪组件包括：连接支架，与基座固定组件可拆卸连接，第一固定支架和第二固定支架，分别设置在连接支架的两侧，且靠近连接支架侧形成尖角，多个标记点，分布在第一固定支架和第二固定支架上，位于连接支架的外周外侧，该手术工具导航装置能够件传统的手术工具与手术导航机器人/系统联动，实现传统手术工具的导航，术中实时跟踪手术工具与骨骼相对位置，指导医生操作，提升手术安全性，减少医生辐射暴露量。

Description

手术工具导航装置及导航钻

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，更具体地，涉及一种手术工具导航装置及导航钻。

背景技术

创伤手术中，医生需要置入把持针及借助手术工具如顶棒对骨块进行把持及复位操作，复位完成后则会需要使用动力工具置入螺钉对完成复位的骨骼进行固定。传统的复位及固定精度主要依赖于医生经验，需要术中反复透视。近年来，手术导航机器人/系统能够对骨块及机械臂位置进行实时导航，但术中仍需使用传统手术工具辅助手术操作，此过程仍需依赖透视及经验，缺少将传统手术工具与手术导航机器人/系统衔接配合的装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，解决现有的中仍需使用传统手术工具辅助手术操作，此过程仍需依赖透视及经验，缺少将传统手术工具与手术导航机器人/系统衔接配合的装置的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种手术工具导航装置，包括：

一种手术工具导航装置，其特征在于，包括：

至少一个基座固定组件，与手术工具连接；

示踪组件，与所述基座固定组件可拆卸连接，手术导航系统的跟踪端能够实时跟踪定位所述示踪组件的位置姿态；

所述示踪组件包括：

连接支架，与所述基座固定组件可拆卸连接；

第一固定支架和第二固定支架，分别设置在所述连接支架的两侧，且靠近所述连接支架侧形成尖角；

多个标记点，分布在所述第一固定支架和所述第二固定支架上，位于所述连接支架的外周外侧。

可选地，所述跟踪端的任意捕捉角度至少捕捉三个所述标记点。

可选地，所述第一固定支架和所述第二固定支架分别呈放射状，多个所述标记点分别设置在所述第一固定支架和所述第二固定支架的放射端。

可选地，所述第一固定支架和所述第二固定支架的放射端分别不少于3个。

可选地，所述标记点包括反光球体，所述反光球体外露设置在所述第一固定支架和所述第二固定支架上。

可选地，所述第一固定支架和所述第二固定支架靠近所述连接支架侧形成尖角，所述反光球体设置在所述第一固定支架和所述第二固定支架的相互远离侧。

可选地，所述连接支架上设置有定位柱，所述基座固定组件包括：

固定套筒，套设在所述定位柱上；

第一锁紧机构，设置在所述固定套筒上，用于固定所述固定套筒和所述定位柱；

第二锁紧机构，设置在所述固定套筒的下端，用于固定手术工具。

可选地，所述第一锁紧机构包括：

固定旋钮，设置在所述固定套筒远离所述连接支架的一端，所述定位柱上设置有与所述固定旋钮相配合的定位槽；

斜面，设置在所述定位柱远离所述定位槽侧，所述固定套筒内设置有与所述斜面相配的斜台。

可选地，所述第二锁紧机构包括：

环体，设置在所述固定套筒的一端的下侧；

锁紧环，设置在所述固定套筒的另一端的下侧。

可选地，还包括：

定位销，设置在所述定位柱的外周上，所述固定套筒上设置有与所述定位柱相配合的卡槽。

预紧销，所述定位柱的外周设置有预紧槽，所述预紧销的一端穿过所述固定套筒卡接在所述预紧槽内。

本发明还提供一种导航钻，包括所述的手术工具导航装置。

本发明的一种手术工具导航装置，其有益效果在于：

1、该手术工具导航装置能够件传统的手术工具与手术导航机器人/系统联动，实现传统手术工具的导航，术中实时跟踪手术工具与骨骼相对位置，指导医生操作，提升手术安全性，减少医生辐射暴露量。

2、该手术工具导航装置通过第一固定支架和第二固定支架构成双面示踪架结构，兼顾导航有效空间、导航精度与操作空间、成本的需求，整体性能优化，方便医生操作。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种手术工具导航装置的结构示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的一种手术工具导航装置的定位柱的结构示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的一种手术工具导航装置的剖视图。

附图标记说明：

1、连接支架；2、标记点；3、固定组件；4、固定套筒；5、固定旋钮；6、斜面；7、环体；8、锁紧环；9、定位销；10、预紧销；11、预紧槽；12、定位柱。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

如图1-3所示，一种手术工具导航装置，包括：

一种手术工具导航装置，其特征在于，包括：

至少一个基座固定组件3，与手术工具连接；

示踪组件，与基座固定组件3可拆卸连接，手术导航系统的跟踪端能够实时跟踪定位示踪组件的位置姿态；

示踪组件包括：

连接支架1，与基座固定组件3可拆卸连接；

第一固定支架和第二固定支架，分别设置在连接支架1的两侧，且靠近连接支架1侧形成尖角

多个标记点2，分布在第一固定支架和第二固定支架上，位于连接支架1的外周外侧。

具体的，通过基座固定组件3连接手术工具和示踪组件，实现对传统手术工具的跟踪定位，将传统的手术工具与手术导航系统结合，同时基座固定组件3与示踪组件可拆卸连接，适应根据需要更换不同的手术器具，无需每个手术工具各分配一个示踪组件，减少成本，跟踪端通过跟踪多个标记点2的空间位置确认示踪组件的位置姿态，进而确认手术工具的位置，第一固定支架和第二固定支架合理有效分布标记点2，减少标记点2数量，相比多面冗余分布更加简约高效，具有优化多面示踪架的冗余设计，节省成本，性价比更优的效果。

进一步，标记点2为主动式，标记点2主动发射位置信号，跟踪端为接收端接收标记点2的位置信号；

标记点2为被动式，跟踪端主动发射信号，标记点2接收并反馈跟踪端的信号；

例如：近红外(IR)光无线检测装置和(NDI)被动标记球，(NDI)被动标记球设置在手术工具上，用近红外(IR)光无线检测装置扫描到(NDI)被动标记球就能实时定位，达到导航标记跟踪的效果。

更进一步，基座固定组件3与需要导航的手术工具固连，可采用环抱锁死或螺丝紧固等可拆卸固定方式，也可采用焊接、粘接等术中不可拆卸固定方式。

在本实施例中，跟踪端的任意捕捉角度至少捕捉三个标记点2。

具体的，三点一个平面，通过平面内的三点能够两两定位和三角定位相互校准。

在本实施例中，第一固定支架和第二固定支架分别呈放射状，多个标记点2分别设置在第一固定支架和第二固定支架的放射端。

具体的，通过第一固定支架和第二固定支架分别设置标记点2，使标记点2分布在连接支架1的外周外侧，放射状的第一固定支架和第二固定支架可对称或相互交错设置，保证跟踪端能够连续跟踪不同位置姿态下的示踪组件。

在本实施例中，第一固定支架和第二固定支架的放射端分别不少于3个。

具体的，根据三点一面原理确认第一固定支架和第二固定支架的所在平面，进而通过两个平面进行基准定位，确认空间坐标。

在本实施例中，跟踪端包括至少一个红外相机和至少一个红外光源，标记点2包括反光球体，反光球体外露设置在第一固定支架和第二固定支架上。

具体的，利用球状结构反射任意角度的红外线，反光球体反射不同角度的红外线，进而红外相机通过反射的红外线确认标记点2位置，反光球体的外露部分大于一半。

在本实施例中，第一固定支架和第二固定支架靠近连接支架1侧形成尖角，反光球体设置在第一固定支架和第二固定支架的相互远离侧。

具体的，反光球体设置在第一固定支架和第二固定支架的相互远离侧避免第一固定支架和第二固定支架的遮挡，第一固定支架和第二固定支架可相互靠近形成夹角或靠近同时相互交错，以提升不同角度的可跟踪捕捉的标记点2数量。

在本实施例中，连接支架1上设置有定位柱12，基座固定组件3包括：

固定套筒4，套设在定位柱12上；

第一锁紧机构，设置在固定套筒4上，用于固定固定套筒4和定位柱12；

第二锁紧机构，设置在固定套筒4的下端，用于固定手术工具。

具体的，通过定位柱12与固定套筒4套设连接基座固定组件3和示踪组件。

进一步，第二锁紧机构包括拧紧结构或夹爪结构。

在本实施例中，第一锁紧机构包括：

固定旋钮5，设置在固定套筒4远离连接支架1的一端，定位柱12上设置有与固定旋钮5相配合的定位槽；

斜面6，设置在定位柱12远离定位槽侧，固定套筒4内设置有与斜面6相配的斜台。

具体的，通过固定旋钮5挤压固定固定套筒4和定位柱12，通过斜面6和斜台配合避免固定套筒4在定位柱12上转动。

进一步，定位柱12远离连接支架1的一端远离定位槽侧设置有两个斜面6形成尖角结构，斜台设置在固定套筒4的尾端与尖角结构贴合，避免固定套筒4在定位柱12上转动。

在本实施例中，第二锁紧机构包括：

环体7，设置在固定套筒4的一端的下侧；

锁紧环8，设置在固定套筒4的另一端的下侧。

具体的，手术工具的手术端穿过环体7外露，持握端与锁紧环8固定连接，锁紧环8固定连接。

在本实施例中，还包括：

定位销9，设置在定位柱12的外周上，固定套筒4上设置有与定位柱12相配合的卡槽。

预紧销10，定位柱12的外周设置有预紧槽11，预紧销10的一端穿过固定套筒4卡接在预紧槽11内。

具体的，通过定位销9与卡槽配合进行定位防呆，同时预紧销10配合预紧槽11避免固定套筒4与定位柱12滑脱。

本实施例手术工具导航装置使用时，以组装使用为例，

分别将多个手术工具与各个基座固定组件3连接。

根据需要将固定有手术工具的基座固定组件3与示踪组件连接；

调取对应手术工具的补偿参数，该补偿参数和示踪组件姿态信息预先录入手术导航系统；

手术中根据示踪组件的位置姿态确认加载的手术工具的位置姿态；

若手术中更换手术工具则对应替换补偿参数。

根据本发明的另一个实施例，提供一种导航钻，包括所述的手术工具导航装置。将手术工具导航装置安装在现有的手钻上，就可获得具有导航功能的导航钻。手术中导航钻可被实时跟踪定位，指导医生操作手钻，提升手术安全性。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种手术工具导航装置，其特征在于，包括：

至少一个基座固定组件，与手术工具连接；

示踪组件，与所述基座固定组件可拆卸连接，手术导航系统的跟踪端能够实时跟踪定位所述示踪组件的位置姿态；

所述示踪组件包括：

连接支架，与所述基座固定组件可拆卸连接；

第一固定支架和第二固定支架，分别设置在所述连接支架的两侧，且靠近所述连接支架侧形成尖角；

多个标记点，分布在所述第一固定支架和所述第二固定支架上，位于所述连接支架的外周外侧。

2.根据权利要求1所述的手术工具导航装置，其特征在于，所述跟踪端的任意捕捉角度至少捕捉三个所述标记点。

3.根据权利要求1所述的手术工具导航装置，其特征在于，所述第一固定支架和所述第二固定支架分别呈放射状，多个所述标记点分别设置在所述第一固定支架和所述第二固定支架的放射端；

所述第一固定支架和所述第二固定支架的放射端分别不少于3个。

4.根据权利要求3所述的手术工具导航装置，其特征在于，所述标记点包括反光球体，所述反光球体外露设置在所述第一固定支架和所述第二固定支架上。

5.根据权利要求4所述的手术工具导航装置，其特征在于，所述第一固定支架和所述第二固定支架靠近所述连接支架侧形成尖角，所述反光球体设置在所述第一固定支架和所述第二固定支架的相互远离侧。

6.根据权利要求2所述的手术工具导航装置，其特征在于，所述连接支架上设置有定位柱，所述基座固定组件包括：

固定套筒，套设在所述定位柱上；

第一锁紧机构，设置在所述固定套筒上，用于固定所述固定套筒和所述定位柱；

第二锁紧机构，设置在所述固定套筒的下端，用于固定手术工具。

7.根据权利要求6所述的手术工具导航装置，其特征在于，所述第一锁紧机构包括：

固定旋钮，设置在所述固定套筒远离所述连接支架的一端，所述定位柱上设置有与所述固定旋钮相配合的定位槽；

斜面，设置在所述定位柱远离所述定位槽侧，所述固定套筒内设置有与所述斜面相配的斜台。

8.根据权利要求6所述的手术工具导航装置，其特征在于，所述第二锁紧机构包括：

环体，设置在所述固定套筒的一端的下侧；

锁紧环，设置在所述固定套筒的另一端的下侧。

9.根据权利要求6所述的手术工具导航装置，其特征在于，还包括：

定位销，设置在所述定位柱的外周上，所述固定套筒上设置有与所述定位柱相配合的卡槽。

预紧销，所述定位柱的外周设置有预紧槽，所述预紧销的一端穿过所述固定套筒卡接在所述预紧槽内。

10.一种导航钻，其特征在于，包括根据权利要求1-9任一所述的手术工具导航装置。

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