CN111317542B - 骨切割设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种骨切割设备，属于医疗手术设备，该骨切割设备包括用以屏蔽磁共振环境所产生的高强度磁场的壳体、设置在所述壳体内的驱动件、以及连接在所述驱动件的输出轴上且用以安装切割刀具的夹持组件。本申请骨切割设备通过设置用以屏蔽磁共振环境所产生的高强度磁场的壳体，使得当该骨切割设备使用在磁共振环境中时，不会受磁场的影响，所以，本申请的骨切割设备与现有技术相比，其应用环境不收约束，适用性广，实用性强，且在磁共振手术环境中有助于提高手术效率。

Description

骨切割设备

技术领域

本发明涉及一种骨切割设备，属于医疗手术设备。

背景技术

核磁共振成像(MRI)是20世纪80年代应用于临床的影像诊断新技术。MRI能够多方位、多平面、多参数成像,有优良的软组织分辨力并具有精确几何学特性；与X射线及CT相比,MRI无电离辐射,对病人和医生都没有伤害。相比其它成像方式,由于MRI在微创手术操作中具有的优点,因此,医生和工程师们决定将机器人技术移植到MRI中去,具有无辐射、多方位成像、优良的软组织分辨力、精确定位、工作时间长等优点的核磁共振图像引导机器人的辅助微创外科手术应运而生,它代表着微创手术在当今至今后一段很长时间内的发展方向。在磁共振环境环境中，由于核磁共振会产生强磁场，致使电动的骨切割设备无法在磁共振环境中使用，使得在现有的磁共振系统中仅能通过手动骨切割设备完成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可应用于磁共振环境中的骨切割设备。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种骨切割设备，包括用以屏蔽磁共振环境所产生的高强度磁场的壳体、设置在所述壳体内的驱动件、以及连接在所述驱动件的输出轴上且用以安装切割刀具的夹持组件。

进一步的，所述壳体包覆在所述驱动件的外侧并延伸至所述夹持组件。

进一步的，所述骨切割设备还包括用以与外部控制设备信号连接的信号接口，所述信号接口接收外部控制设备控制驱动件工作。

进一步的，所述骨切割设备还包括控制所述驱动件工作的控制模块和使所述控制模块与外部控制设备信号连接的信号接口，所述信号接口插接在所述外部控制设备上后由所述控制模块根据所述外部控制设备所发出的指令控制所述驱动件工作。

进一步的，所述壳体包括供手术操作者手持的支撑壳体。

进一步的，所述壳体包括用以与手术机器人或外部支撑机构实现可拆卸地机械连接的支撑壳体。

进一步的，所述壳体包括机械外壳和设置在所述机械外壳内的用以屏蔽磁共振环境所产生的高强度磁场的屏蔽内壳。

进一步的，所述骨切割设备还包括设置在所述驱动件与夹持组件之间的减速机，所述减速机与所述驱动件的输出轴连接以将所述驱动件的驱动力传递至所述夹持组件，所述壳体同时包覆在所述减速机外侧。

进一步的，所述夹持组件通过导向模块与所述减速机连接，所述导向模块包括连接轴和设置在所述连接轴上的轴承，所述连接轴的两端分别与减速机和夹持组件连接。

进一步的，所述连接轴、轴承所采用的材料为核磁兼容材料。

本发明的有益效果在于：本申请骨切割设备通过设置用以屏蔽磁共振环境所产生的高强度磁场的壳体，使得当该骨切割设备使用在磁共振环境中时，不会受磁场的影响，所以，本申请的骨切割设备与现有技术相比，其应用环境不收约束，适用性广，实用性强，且在磁共振手术环境中有助于提高手术效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本实用新一实施例所述的骨切割设备的透视图；

图2为图1所示的骨切割设备去除部分壳体后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参见图1和图2，本发明一实施例所示的骨切割设备10可应用于磁共振环境中。所述骨切割设备10包括用以屏蔽磁共振环境中所产生的高强度磁场的壳体1、设置在壳体1内的驱动件2、以及连接在所述驱动件2的输出轴(未标号)上用以安装切割刀具20的夹持组件3。在本实施例中，该驱动件2为电机。

所述壳体1包覆在电机2的外侧并延伸至夹持组件3，该夹持组件3位于壳体1的外侧。在本实施例中，所述壳体1既可以实现屏蔽高强度磁场的作用，又可以起到保护及支撑作用。该壳体1由高磁导率材料所制成。在其他实施例中，该壳体可以分为两部分，具体为：所述壳体包括机械外壳和设置在所述机械外壳内的用以屏蔽磁共振环境所产生的高强度磁场的屏蔽内壳。该机械外壳仅起到保护内部组件(如电机等)和支撑作用。该屏蔽内壳由高磁导率材料所制成。

高磁导率材料为现有技术中常规采用的实现屏蔽高强度磁场的材料，其目的是要达到减少所规定的磁场，这样使其对所屏蔽的器件或系统不形成威胁。现有的磁屏蔽材料如80％的镍合金Mumetal等合金材料，其可满足MIL-N-14411C部分1和ASTM A753-97样式4的要求。其可得到的相对较薄的厚度为0.002到0.125英寸，并极易被有经验的屏蔽加工者加工出来；又如超低碳钢(ULCS)，其成本材料的碳含量典型小于0.01％，与其它钢相比，其有较高的磁导率和极优的饱和性能。这些材料具有较小的柔韧性，并比硅钢较容易制造，这就允许在大面积屏蔽项目中容易安装和以同样的方式加工出小型组件等。

壳体1贴合所述电机2的电机壳体(未标号)以避免场泄漏，所述壳体1内侧的结构可设计成最接近于圆形，使其可以建立一个半闭合的磁路，壳体1可由多块屏蔽材料的板材拼接而成，多块板材件之间可通过机械式(利用磨擦组件)或焊接保持磁连续性。在拐角或过渡连接，使用焊接可获得最佳性能。维持表面间的连续性就可以保证磁力线连续沿其低磁阻路径前进，这样可以提高屏蔽效能，当然，该壳体1也可以由两块屏蔽材料的板材弯折或机加工形成。在本实施例中，所述壳体1包括主机壳体11和支撑壳体12，该主机壳体11由用以屏蔽磁共振环境中所产生的高强度磁场，该支撑壳体12可以不具有屏蔽功能，支撑壳体12用以与手术机器人(未图示)实现可拆卸地机械连接。当然，在其他实施方式中，该支撑壳体12也可以不与手术机器人对接，而是安装在其他外部支撑机构上。或者，该支撑壳体12为供手术操作者手持的握持部件。

所述骨切割设备10通过外部控制设备控制其工作，具体的，所述骨切割设备还包括用以与外部控制设备信号连接的信号接口7，所述信号接口7插接在所述外部控制设备上后接收所述外部控制设备所发出的外部控制信号以控制电机2工作。该信号接口7设置在主机壳体11的后端面上。在本实施例中，骨切割设备10内未设置控制模块，直接通过外部控制设备实现控制，但是，其他实施例中，也可以在骨切割设备10内设置控制模块，以通过控制模块接收外部控制设备的指令而进行操作。如，所述骨切割设备还包括控制所述电机工作的控制模块和使所述控制模块与外部控制设备信号连接的信号接口，该信号接口可以本实施例的信号接口相同，所述信号接口插接在所述外部控制设备上后由所述控制模块根据所述外部控制设备所发出的指令控制所述电机工作。该外部控制设备可以为手术机器人，其可采用现有的控制方式及机械结构实现，在此不对其进行详细描述。

所述骨切割设备10还包括设置在所述电机2与夹持组件3之间的减速机4和导向模块，夹持组件3通过导向模块以与所述减速机4连接。导向模块包括连接轴5和设置在所述连接轴5上的轴承6。该减速机4、连接轴5和轴承6设置在主机壳体11内。所述减速机4与所述电机2的输出轴连接以将所述电机2的驱动力传递至所述夹持组件3。所述夹持组件3通过连接轴5以与所述减速机4连接。所述连接轴5的两端分别与减速机4和夹持组件3连接，所述轴承设置在主机壳体11以支撑所述连接轴5在所述主机壳体11内转动。在本实施例中，为了降低磁共振环境的磁场对骨切割设备的影响，所述连接轴、轴承所采用的材料为核磁兼容材料，该核磁兼容材料可以为陶瓷等不受磁共振环境中的磁场影响的材料。

综上所述，上述骨切割设备10通过设置用以屏蔽磁共振环境所产生的高强度磁场的壳体1，使得当该骨切割设备10使用在磁共振环境中时，不会受磁场的影响，所以，该骨切割设备10与现有技术相比，其应用环境不收约束，适用性广，实用性强，且在磁共振手术环境中有助于提高手术效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种骨切割设备，其特征在于，包括用以屏蔽磁共振环境所产生的高强度磁场的壳体、设置在所述壳体内的驱动件、以及连接在所述驱动件的输出轴上且用以安装切割刀具的夹持组件；所述驱动件为电机，所述壳体贴合所述电机的电机壳体以避免场泄漏，所述壳体内侧的结构设计成接近于圆形，以建立一个半闭合的磁路；所述壳体由多块屏蔽材料的板材拼接而成，多块板材件之间通过机械式或焊接保持磁连续性，且在拐角或过渡处采用焊接方式连接；

其中，所述壳体由高磁导率材料所制成以实现屏蔽高强度磁场的作用。

2.如权利要求1所述的骨切割设备，其特征在于，所述壳体包覆在所述驱动件的外侧并延伸至所述夹持组件。

3.如权利要求1或2所述的骨切割设备，其特征在于，所述骨切割设备还包括用以与外部控制设备信号连接的信号接口，所述信号接口接收外部控制信号以控制驱动件工作。

4.如权利要求3所述的骨切割设备，其特征在于，所述骨切割设备还包括控制所述驱动件工作的控制模块和使所述控制模块与外部控制设备信号连接的信号接口，所述信号接口插接在所述外部控制设备上后由所述控制模块根据所述外部控制设备所发出的指令控制所述驱动件工作。

5.如权利要求1或2所述的骨切割设备，其特征在于，所述壳体包括供手术操作者手持的支撑壳体。

6.如权利要求1或2所述的骨切割设备，其特征在于，所述壳体包括用以与手术机器人或外部支撑机构实现可拆卸地机械连接的支撑壳体。

7.如权利要求1或2所述的骨切割设备，其特征在于，所述骨切割设备还包括设置在所述驱动件与夹持组件之间的减速机，所述减速机与所述驱动件的输出轴连接以将所述驱动件的驱动力传递至所述夹持组件，所述壳体同时包覆在所述减速机外侧。

8.如权利要求7所述的骨切割设备，其特征在于，所述夹持组件通过导向模块与所述减速机连接，所述导向模块包括连接轴和设置在所述连接轴上的轴承，所述连接轴的两端分别与减速机和夹持组件连接。

9.如权利要求8所述的骨切割设备，其特征在于，所述连接轴、轴承所采用的材料为核磁兼容材料。