[發(fā)明專利]一種輔助機(jī)器人脊柱微創(chuàng)手術(shù)定位的手術(shù)床及其定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110020362.7
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112618234B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洪升;張聰;張堅(jiān)
• 申請（專利權(quán)）人: 北京鑄正機(jī)器人有限公司
• 主分類號: A61G13/06
• 分類號: A61G13/06;A61G13/10;A61B34/30
• 代理公司: 北京千壹知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11940
• 代理人: 熊蒙

本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種輔助機(jī)器人脊柱微創(chuàng)手術(shù)定位的手術(shù)床及其定位方法，手術(shù)床包括：手術(shù)床框架；多個(gè)控制移動單元，分別設(shè)置在手術(shù)床框架的上表面，所述的控制移動單元具有可升降的移動床面，各個(gè)控制移動單元的移動床面共同拼接成為手術(shù)床床面；以及控制系統(tǒng)，與各個(gè)控制移動單元電連接，控制各控制移動單元的子床面進(jìn)行升降使得目標(biāo)椎體椎弓根與機(jī)器人定位裝置處于相對靜止?fàn)顟B(tài)。本發(fā)明監(jiān)測患者呼吸頻率及呼吸氣體容量，通過一些計(jì)算方法，獲得目標(biāo)椎體椎弓根的位置變量，傳遞給手術(shù)床的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)移動床面的上下位置來調(diào)節(jié)椎弓根位置，可以有效的降低因呼吸產(chǎn)生的椎弓根定位不準(zhǔn)造成的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種輔助機(jī)器人脊柱微創(chuàng)手術(shù)定位的手術(shù)床及其定位方法。

背景技術(shù)

近些年，脊柱外科手術(shù)中廣泛采用機(jī)器人輔助醫(yī)生進(jìn)行脊柱微創(chuàng)手術(shù)，例如脊柱椎間植骨融合內(nèi)固定術(shù)、經(jīng)皮腰椎椎體成形術(shù)(PVP)等各種脊柱微創(chuàng)外科手術(shù)，此類手術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于機(jī)器人能否精準(zhǔn)定位患疾椎體的椎弓根，一旦椎弓根定位出現(xiàn)較大誤差，造成手術(shù)器械傷及椎體以外的其他組織，會對患者會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

現(xiàn)有某脊柱外科手術(shù)系統(tǒng)，包括三部分：①光學(xué)跟蹤系統(tǒng)；②機(jī)械手臂；③操作平臺；其中：光學(xué)跟蹤系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)捕捉患者的空間位置信息；機(jī)械手可按照術(shù)中規(guī)劃的位置進(jìn)行空間定位；操作平臺幫助術(shù)者對獲得的影像信息進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃。該脊柱外科手術(shù)系統(tǒng)手術(shù)過程簡述：

1)手術(shù)過程中，對患者進(jìn)行麻醉之后，患者以俯臥位靜置在手術(shù)床上，利用C型臂X線機(jī)透視確定置釘椎體即目標(biāo)椎體。

2)在目標(biāo)椎體的上一椎體或者下一椎體的棘突上用棘突夾將患者示蹤器固定在棘突上，然后給機(jī)械臂套上無菌套和機(jī)器人失蹤器。

3)利用C型臂X線機(jī)對患者腰椎進(jìn)行環(huán)形掃描，并將椎體三維數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲僮髌脚_，根據(jù)三維椎體影像數(shù)據(jù)進(jìn)行椎弓根置釘路徑規(guī)劃。

4)置釘路徑規(guī)劃完畢之后，在操作平臺上點(diǎn)擊執(zhí)行后，機(jī)械臂會按照規(guī)劃的路徑運(yùn)動至設(shè)定的位置，然后用工具依次打入導(dǎo)針，移開機(jī)械臂后，用C型臂X線機(jī)進(jìn)行導(dǎo)針位置確認(rèn)。

5)沿著導(dǎo)針進(jìn)行攻絲，然后再擰入椎弓根螺釘，椎弓根置釘手術(shù)結(jié)束。

通過對現(xiàn)有椎弓根定位機(jī)器人技術(shù)的方案分析，我們可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的問題：

雖然在患者椎體棘突位置和機(jī)器人末端都安裝有失蹤器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測因軀體移動導(dǎo)致的椎體的較大位移量，從而重新規(guī)劃機(jī)器臂路徑，一定程度上降低了椎弓根定位失敗的風(fēng)險(xiǎn)。但是在該方案中，如果沒有監(jiān)測到椎體產(chǎn)生較大位置變化，而且機(jī)械臂路徑規(guī)劃完畢且移動到相應(yīng)位置，此時(shí)是默認(rèn)椎體靜止不變的。

實(shí)際上人體是不斷的在呼吸的，胸腹部會產(chǎn)生規(guī)律性的擴(kuò)張或收縮，椎體的位置是在不斷的變化過程中的；而且因人個(gè)體年齡性別體質(zhì)等種種差異，其呼吸頻率呼氣容量也是有所差距的，所以胸腹部擴(kuò)張或收縮導(dǎo)致的椎體位置的變化量也是不同的。如果椎體在位置不斷變化的過程中，對椎弓根進(jìn)行導(dǎo)針打入，此時(shí)椎弓根位置與術(shù)前規(guī)劃位置發(fā)生偏差，極有可能導(dǎo)致導(dǎo)針打入方向偏差，嚴(yán)重者會出現(xiàn)穿透出椎弓根，傷及其他組織，對患者產(chǎn)生極大的危害。

因此，在現(xiàn)有的一些輔助人工定位的機(jī)器人設(shè)備中，考慮了手術(shù)中軀體移動而導(dǎo)致的椎體位置變化，但并未考慮到呼吸產(chǎn)生的胸腹部擴(kuò)張或者收縮對椎體位置的影響，而且由于人個(gè)體的差異性，其呼吸頻率和肺部擴(kuò)張程度不一致，所以目前的椎弓根定位機(jī)器人難以有效的適應(yīng)不同個(gè)體差異的患者。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于目前脊柱微創(chuàng)手術(shù)中，機(jī)器人輔助椎弓根定位系統(tǒng)并未有效的考慮人體呼吸運(yùn)動對椎弓根精準(zhǔn)定位的影響，而且也難以適用不同個(gè)體差異的患者。

本發(fā)明的第一發(fā)明目的是提供一種輔助機(jī)器人脊柱微創(chuàng)手術(shù)定位的手術(shù)床，具體地，采用了如下的技術(shù)方案：