[发明专利]椎板自适应安全减压脊柱手术机械臂

说明书

本发明属于一种医疗手术器械。

提起脊柱手术，如椎间盘突出、脊柱滑脱、脊柱骨折、感染、畸形、肿瘤等，人们可谓是“谈虎色变”，唯恐手术过程中损伤神经造成瘫痪。椎板开窗减压作为主要治疗手段，是手术过程中最为重要的环节之一。因此，安全的椎板切除减压在脊柱外科手术领域具有非常重要的意义。目前用于椎板切除减压的手术器械主要有椎板咬骨钳、电动磨钻、超声刀、机器人等。椎板咬骨钳咬合时如有不慎即可能夹伤神经，人工操作也有可能失手损伤神经。电动磨钻虽可降低医生工作的强度，但由于转速高，存在许多危险因素，如磨头与切割面之间摩擦产生高温、易缠绕椎管内软组织、人工磨削难以准确控制磨头进入的深度、不稳定易失手等，均有可能造成神经损伤，因而它通常用于将椎板磨薄而不能直接用于椎板全厚度切除减压。超声刀效率较低，切骨过程中也会产热，通常用于小块骨组织的雕磨。基于力反馈的脊柱外科机器人系统在刀具上施加一定压力，当椎板骨组织磨薄至一定厚度时，压力下降通过力反馈控制停止磨骨，同电动磨钻一样，也不能直接用于椎板全厚度切除减压。

本发明的目的是提供一种可自动适应椎板下表面凸凹变化的、直接进行椎板全厚度切除减压的、安全高效的脊柱手术机械臂。

本发明的技术方案是这样实现的。椎板自适应安全减压脊柱手术机械臂由连接固定机构、伸缩机构、刀具旋转机构、导向保护托、环形水幕机构等组成。连接固定机构用于和机器人本体连接固定。伸缩机构可伸缩调节该机械臂的长度。刀具旋转机构由电机、轴承、旋转轴等组成。刀具的侧面和下端面均有刀刃，能进行侧面和下端面切削。导向保护托在机械臂下面可360度自由旋转，其前段呈球面。导向保护托与刀具下端面呈一定角度，侧面观二者呈上唇长、下唇短的“鸭嘴”状。环形水幕机构由加压泵、进水口、环形分布的细导管、喷水口等组成。手术前将该机械臂连接固定于机器人本体，机械臂即能绕X(手术台长轴方向)、Y(手术台短轴方向)轴旋转运动。手术时通过机器人本体下降刀具，使其下端面直接触及椎板或在其上所开锥形小孔的近边缘处的骨质上表面，如此可避免刀具进入椎管，以保证手术安全。以刀具下端面为圆心向背离近边缘骨质的方向旋转该机器臂，导向保护托前段球面即伸至椎板下方少许，沿X和/或Y轴方向少许平移该机器臂使骨质紧密触及导向保护托侧支撑片，导向保护托即自动“找正”，其前段刚好全部进入欲切削处椎板的正下方，这样导向保护托和刀具下端面就犹如“鸭嘴”一样将椎板夹住。启动刀具旋转并令该机械臂绕X和/或Y轴方向旋转摆动，由于刀具的侧面和下端面均可切削，椎板骨质即被部分磨除，其剩余部分边缘呈“>”状，由于该椎板剩余部分骨质具有一定强度，它挤压导向保护托并自动将机器臂拉长，导向保护托即能自动适应椎板下表面的凸凹情况而调整高度。导向保护托在此适应调整过程中，始终保持与椎板下表面的紧密接触，将黄韧带、硬膜囊等组织与椎板和刀具隔开。如椎板剩余部分骨质强度降低，被拉长的机器臂即自动回缩，导向保护托上移远离神经组织。此时重复上述操作，即能实现“边移动、边切削、边保护”，从而保证手术安全。在启动刀具旋转的同时启动环形水幕机构，它在刀具周围喷出细水柱形成环形水幕，将椎管内的软组织与刀具隔离，这样椎板剩余骨组织、导向保护托及水幕即能从底部与四周将高速旋转的刀具保护起来，避免椎管内的软组织与之接触而发生缠绕而损伤神经，同时环形水幕机构喷出的水还能避免刀具与切割面之间摩擦产生高温而可能造成的神经损伤，保证机械臂直接进行椎板全厚度切除减压手术的安全。

本发明的结构结合附图详述如下。