[实用新型]基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复全程精确手术系统

说明书

一种基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复全程精确手术系统，包括机械手臂、颅面截骨铣刀装置、骨瓣抓持装置、脑室镜检测装置、用于临床医生佩戴的AR眼镜、电脑、显示屏、控制系统和定位标志器，所述机械手臂包括主机械手臂和辅助机械手臂，所述脑室镜检测装置安装在所述颅面截骨铣刀装置上，所述颅面截骨铣刀装置安装在所述主机械手臂的末端；所述骨瓣抓持装置安装在所述辅助机械手臂的末端。本实用新型提出一种基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复手术系统，能够实现三维手术方案与小儿患者脑颅叠加并自动跟踪和导航定位、主要由主副机器人相互协调，实现手术操作、医生可适时介入的。

技术领域

本实用新型涉及脑外科手术领域，尤其是一种用于小儿颅面骨畸形整复全程精确手术的主副机器人结合的人机协作手术系统。

背景技术

颅面骨畸形造成的原因有很多，但主要是由先天性颅缝早闭导致的。颅缝早闭是一种颅骨先天发育障碍性疾病，指在婴儿出生前后出现的单一或多个颅缝过早骨化闭合而形成的各种头颅畸形，可伴发或继发慢性颅内压增高，头颅、眼眶、颖骨等的发育异常。严重者可出现一些合并症，如脑积水、颅内高压、小脑扁桃体病，视神经受压、视力减退、斜视等视觉功能障碍。还可因早闭颅缝的不同和严重程度的区别所导致的其它颅面畸形，如眼眶的不对称、眶距过宽等。

目前，手术是治疗颅面骨畸形的最主要方法，根据大脑和颅骨生长发育的规律，只有在2周岁前完成手术对颅骨塑形和大脑发育才有意义，而针对小儿的开颅手术难度大，风险很高，需要提高手术的精准度。

手术治疗颅面骨畸形的历史已有百年余之久。从条状的颅骨和颅缝切除术到扩大的全颅大型截骨重塑，以及后来发展的颅缝截骨牵引成骨技术、内镜下颅缝切除联合头盔矫治术，近年来脑科领域随着电脑辅助设计和制造技术的发展也得到了相应的发展，在手术前通过病人脑颅骨CT数据，运用专业软件设计规划手术方案，然后根据手术方案设计出相对应的手术导板，最后运用3D打印等技术制作出个性化的手术导板，临床手术时只需将手术导板固定在患者头颅上，医生操作手术刀按照导板上设计好的引导路线进行手术，这样就能使预先设计的手术方案在相应的手术中实现。

应用导板引导的电脑辅助技术进行颅缝早闭手术的最大问题是，导板手术只能完成导板引导的截骨，而骨瓣修整、移位和固定只能由医生徒手完成，因此无法实现全程精确手术。另外，手术时截骨的骨瓣大小和形状与手术设计时误差较大，而且截骨时骨瓣发生漂移，造成截骨后骨瓣拼接不精确，矫正效果不理想等。同时手术仍然需要医生实施，劳动强度较大，手术时间长，导致麻醉使用量，造成很多并发症，同时手术创伤大，出血量多，对患者尤其是小儿术后恢复还有很大影响。

目前，机器人手术技术已经有临床应用，其中最为出名的是由美国IntuitiveSurgical公司推出的达芬奇外科手术机器人系统，可以实现腹腔内众多脏器的微创手术。但目前专门针对大型骨科截骨手术尤其是颅面骨畸形矫正手术的机器人系统还处于初期研发阶段，离临床应用还较远。

发明内容

为了解决现有颅面骨畸形整复手术对医生经验的依赖、医生劳动强度较大、手术时间长，麻醉量大，精度低，手术创伤大，以及基于导板的小儿颅面骨畸形整复手术的灵活性不足、且只能完成截骨引导而不能实现修整、移位和固定的全程引导、基于图像的导航手术时不直观等问题，本实用新型提出一种基于主副机器人相互协作的颅面骨畸形整复全程精确手术系统及其手术操作方法，其过程主要是由临床医生手工分离头皮组织，暴露术区脑颅骨，进一步由主机器人根据术前规划的截骨方案在脑颅上按设定路线进行精确截骨骨瓣，同时辅助机器人协助主机器人固定该截骨的骨瓣位置，防止出现因截骨漂移造误差；在主机器人完成截骨后，辅助机器人迅速通过骨瓣抓持器对截骨后的骨瓣进行移位以协助主机器人完成后续的拼接固定，从而实现截骨、骨瓣修整及移位、固定的全程精确手术操作；同时临床医生佩戴设定好的可自动跟踪和导航定位的增强现实眼镜，可适时介入人工干预并协调机器人精确完成整个手术操作过程。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：