[實用新型]機器人輔助超聲骨動力系統

有效

• 申請號: 201920194940.7
• 申請日: 2019-02-14
• 公開（公告）號: CN209951391U
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 曹群;戰松濤;胡曉明
• 申請（專利權）人: 北京水木天蓬醫療技術有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B17/16;A61B17/3209
• 代理公司: 11602 北京市漢坤律師事務所
• 代理人: 王其文;張濤

一種機器人輔助超聲骨動力系統，其包括超聲骨動力系統、機器人輔助手術系統和控制器，骨動力系統包括用于將電能轉換為機械能的超聲換能器用于將機械能傳遞至骨骼的超聲骨刀，機器人輔助手術系統包括基座和機械臂，機械臂安裝在基座上，超聲骨動力系統能夠拆卸地連接到機械臂的能夠運動的端部，機械臂用于控制超聲骨動力系統的切割端部的位置、空間角度及施加至待切割的骨骼的力；控制器通信連接到超聲骨動力系統，用于控制超聲骨動力系統的切割功率；其中，控制器根據骨骼的剩余切割厚度、密度、鄰接的組織類型等控制超聲骨動力系統的輸出功率。本實用新型的機器人輔助超聲骨動力系統提高了骨科手術、特別是微創骨科手術系統的安全性和精確性。

技術領域

本實用新型涉及一種機器人輔助超聲骨動力系統，尤其是通過機器人精確操縱超聲骨動力系統完成骨骼的整形、切割等手術操作，同時也適用于內窺鏡下的采用該裝置完成整形、切割等手術操作。

背景技術

在骨切割的外科手術中，常常通過超聲骨動力系統進行切割。超聲骨動力系統是通過超聲換能器將電能轉化為機械能，經高頻超聲振動使所接觸骨組織徹底破壞，由于其振動幅值通常為100μm左右，對血管和神經組織等的損傷能力弱，因此在脊柱手術及神經外科手術等應用中具有較高的手術安全性。

然而，目前主要單純依賴醫生手動操作超聲骨動力系統來完成骨科、神經外科手術，由于醫生手術操作時不可避免施加大體垂直于骨骼的縱向壓力，但手動操作存在對縱向方向的控制能力差的難題，當超聲骨動力系統切透骨骼時由于醫生縱向施力過大容易引起骨骼下面的神經、脊髓等組織的損傷，存在一定的手術風險。同時，醫生手動操作時由于超聲振動與骨骼的相互作用以及骨骼本身的不規則曲面形狀，在切割時，超聲骨動力系統會存在一定的橫向振動和位移，這導致醫生難以精確地控制超聲骨動力系統，從而導致切割準確性降低。

機器人輔助手術系統主要依賴位置傳感器、角度傳感器、力反饋傳感器等傳感技術控制電機實現高精度的反饋控制，可有效解決醫生手動操作存在的控制性差、抖動性問題，提高手術操作的安全性，但傳統的機器人手術系統缺乏有效的骨組織切割工具，難以完成骨科手術特別是骨科微創手術。

因此，需要一種集成了超聲骨動力系統和機器人手術系統的機器人輔助超聲骨動力系統。

實用新型內容

本實用新型的一個目的在于提供一種集成了超聲骨動力系統和機器人手術系統的機器人輔助超聲骨動力系統，所述機器人輔助超聲骨動力系統至少能夠部分地解決或減輕以下技術問題中的一個或多個：

1)超聲骨動力系統的力反饋問題：目前，骨科手術的骨骼切割操作完全依賴醫生的臨床經驗和手感，這種經驗難以進行有效傳遞，特別是在危險區域如脊柱、神經外科手術時，由于患者骨骼組織的力學特性差異較大，特別是某些鈣化區域硬度較高，而其他區域由于缺鈣可能硬度較小，單獨依賴醫生的經驗施加控制超聲骨動力系統時容易出現施加壓力過大造成超聲刀頭快速穿透骨骼，引起骨骼下方的神經、脊髓等組織損傷，造成醫療事故；

2)超聲骨動力系統的切割抖動問題：當采用超聲骨動力系統進行切割時，當醫生操控手柄進行切割骨組織時，由于骨骼的不規則的曲面形狀，超聲系統的振動容易引起超聲刀頭的橫向滑動。在超聲振動與骨骼的相互作用下，超聲骨動力系統存在一定的橫向振動，因而，醫生需要施加較大的力量進行把持防止刀頭的橫向移動，該橫向移動容易增大骨骼切口大小，在一定程度上影響病患部位的力學特性，更容易引起切割部位的橫向損傷；

3)傳統的骨科手術機器人缺乏有效的骨組織切割工具，依然采用傳統的骨組織切割工具，導致在切割時需要施加巨大的壓力或旋轉摩擦，因而存在較大的安全隱患，難以順利完成骨科手術、尤其是骨科微創手術，這也導致采用傳統的骨組織切割工具的骨骼手術機器人難以廣泛應用。

本實用新型提供了一種機器人輔助超聲骨動力系統，所述機器人輔助超聲骨動力系統包括：

超聲骨動力系統，所述超聲骨動力系統包括：