[发明专利]一种辅助机器人脊柱微创手术定位的手术床及其定位方法

说明书

本发明涉及医疗设备技术领域，提供了一种辅助机器人脊柱微创手术定位的手术床及其定位方法，手术床包括：手术床框架；多个控制移动单元，分别设置在手术床框架的上表面，所述的控制移动单元具有可升降的移动床面，各个控制移动单元的移动床面共同拼接成为手术床床面；以及控制系统，与各个控制移动单元电连接，控制各控制移动单元的子床面进行升降使得目标椎体椎弓根与机器人定位装置处于相对静止状态。本发明监测患者呼吸频率及呼吸气体容量，通过一些计算方法，获得目标椎体椎弓根的位置变量，传递给手术床的控制系统，控制系统实时调节移动床面的上下位置来调节椎弓根位置，可以有效的降低因呼吸产生的椎弓根定位不准造成的手术风险。

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体地，涉及一种辅助机器人脊柱微创手术定位的手术床及其定位方法。

背景技术

近些年，脊柱外科手术中广泛采用机器人辅助医生进行脊柱微创手术，例如脊柱椎间植骨融合内固定术、经皮腰椎椎体成形术(PVP)等各种脊柱微创外科手术，此类手术的关键环节在于机器人能否精准定位患疾椎体的椎弓根，一旦椎弓根定位出现较大误差，造成手术器械伤及椎体以外的其他组织，会对患者会产生严重的后果。

现有某脊柱外科手术系统，包括三部分：①光学跟踪系统；②机械手臂；③操作平台；其中：光学跟踪系统负责实时捕捉患者的空间位置信息；机械手可按照术中规划的位置进行空间定位；操作平台帮助术者对获得的影像信息进行手术规划。该脊柱外科手术系统手术过程简述：

1)手术过程中，对患者进行麻醉之后，患者以俯卧位静置在手术床上，利用C型臂X线机透视确定置钉椎体即目标椎体。

2)在目标椎体的上一椎体或者下一椎体的棘突上用棘突夹将患者示踪器固定在棘突上，然后给机械臂套上无菌套和机器人失踪器。

3)利用C型臂X线机对患者腰椎进行环形扫描，并将椎体三维数据传输到操作平台，根据三维椎体影像数据进行椎弓根置钉路径规划。

4)置钉路径规划完毕之后，在操作平台上点击执行后，机械臂会按照规划的路径运动至设定的位置，然后用工具依次打入导针，移开机械臂后，用C型臂X线机进行导针位置确认。

5)沿着导针进行攻丝，然后再拧入椎弓根螺钉，椎弓根置钉手术结束。

通过对现有椎弓根定位机器人技术的方案分析，我们可以发现现有技术的问题：

虽然在患者椎体棘突位置和机器人末端都安装有失踪器，可以实时监测因躯体移动导致的椎体的较大位移量，从而重新规划机器臂路径，一定程度上降低了椎弓根定位失败的风险。但是在该方案中，如果没有监测到椎体产生较大位置变化，而且机械臂路径规划完毕且移动到相应位置，此时是默认椎体静止不变的。

实际上人体是不断的在呼吸的，胸腹部会产生规律性的扩张或收缩，椎体的位置是在不断的变化过程中的；而且因人个体年龄性别体质等种种差异，其呼吸频率呼气容量也是有所差距的，所以胸腹部扩张或收缩导致的椎体位置的变化量也是不同的。如果椎体在位置不断变化的过程中，对椎弓根进行导针打入，此时椎弓根位置与术前规划位置发生偏差，极有可能导致导针打入方向偏差，严重者会出现穿透出椎弓根，伤及其他组织，对患者产生极大的危害。

因此，在现有的一些辅助人工定位的机器人设备中，考虑了手术中躯体移动而导致的椎体位置变化，但并未考虑到呼吸产生的胸腹部扩张或者收缩对椎体位置的影响，而且由于人个体的差异性，其呼吸频率和肺部扩张程度不一致，所以目前的椎弓根定位机器人难以有效的适应不同个体差异的患者。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

鉴于目前脊柱微创手术中，机器人辅助椎弓根定位系统并未有效的考虑人体呼吸运动对椎弓根精准定位的影响，而且也难以适用不同个体差异的患者。

本发明的第一发明目的是提供一种辅助机器人脊柱微创手术定位的手术床，具体地，采用了如下的技术方案：