[發明專利]一種激光截骨輔助全膝關節置換手術機器人

在審

• 申請號: 202110173708.7
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN112842521A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 王敏;冉天飛;張瑗;柯松;秦銀銀
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍軍醫大學第二附屬醫院
• 主分類號: A61B18/20
• 分類號: A61B18/20;A61B34/30;A61B34/20;A61B34/10
• 代理公司: 重慶樂泰知識產權代理事務所(普通合伙) 50221
• 代理人: 李啟林

本發明公開了一種激光截骨輔助全膝關節置換手術機器人，包括控制計算機主體，本發明該機器人的核心部件為使用激光切割末端執行器，還包括有控制計算機主體、導航定位器和噴水吹氣輔助切割裝置，激光為硬組織激光器，不同于普通的激光光源，其在消融骨組織時產生的熱量低；直徑只有微米數量級的激光光束可以方便地通過計算機控制機械設備進行精確定位和切割深度控制，可進行任意幾何形狀的切割，這使得激光能更精準截骨且在消融切割時損耗的骨組織更少，可以提前獲取患者的下肢CT數據，通過術前規劃設計切割的型態，術中定位后直接使用激光手術機器人切割，省去了傳統手術方式安裝截骨導板的時間，同時避免破壞髓腔，減少醫源性損傷。

技術領域

本發明涉及截骨器械相關領域，具體是一種激光截骨輔助全膝關節置換手術機器人。

背景技術

截骨是全膝關節置換術最重要且最耗費時間的步驟，目前股骨側最常用的截骨方式是通過髓內定位后，安裝截骨導板截取股骨遠端皮質，再重新定位，安裝“4合一截骨導板”截取剩下的骨組織；脛骨則通過髓外定位后安裝截骨導板進行截骨，截骨的角度及精度直接影響假體安放的位置、角度以及軟組織平衡情況，而目前截骨主要依靠機械裝置進行髓內、外定位后截骨，手術者根據骨性標志，憑肉眼、手感和經驗來決定導板的放置，許多主觀因素直接影響手術的精確性，甚至導致手術的失敗，尤其是沒有實戰經驗或者實戰經驗較少初學者。同時現有的截骨方式為擺鋸截骨，而擺鋸截骨也面臨著許多問題：

1、金屬截骨導板組件安裝復雜，是手術中耗費時間最長的步驟，安裝導板時髓內定位會破壞髓腔，創傷較大，且破壞髓腔后可能會導致脂肪栓塞等嚴重的并發癥。

2、鋸片自身較厚，以及金屬導軌無法完全貼合鋸片，會產生上下擺動，越遠離導軌部位上下擺動帶來的截骨誤差越大。

3、同時截骨導板更換不及時，截骨槽會因為磨損擴大，鋸片上下擺動更大，加上擺動不均衡，截骨損耗厚度往往超過2mm，降低了截骨精度，而且還容易出現截骨面不平整的情況，從而造成膝關節假體裝上后與截骨面不貼合，影響術后效果。

4、擺鋸通過機械破壞骨小梁從而實現切割的方式，會造成切割面的骨組織的細微結構破壞，機體修復這樣的破壞需要一定的時間，在實現切割的原理上就不可避免的造成醫源性損傷。

發明內容

因此，為了解決上述不足，本發明在此提供一種激光截骨輔助全膝關節置換手術機器人。

本發明是這樣實現的，構造一種激光截骨輔助全膝關節置換手術機器人，該裝置包括控制計算機主體，所述控制計算機主體頂部前端安裝有底座，所述底座頂部與機器人主體相接，所述控制計算機主體左側設置有連接線，所述控制計算機主體前方設置有支座，所述支座頂部固定有手術臺，所述機器人主體前端安裝有激光切割末端執行器，所述激光切割末端執行器右側與輔助噴水吹氣裝置相接，所述連接線另一端與輔助裝置相連接，所述激光切割末端執行器包括激光發射端、光路傳輸結構、切割端、背板和壓件，所述激光發射端右側與機器人主體左側前端進行連接，所述激光發射端頂部通過光路傳輸結構與切割端相接，所述切割端背面與背板相接，所述背板前端面四端通過螺栓與壓件進行固定。

優選的，所述輔助噴水吹氣裝置包括固定塊、氣源接頭、水源接頭、閥門、萬向管和噴出頭，所述固定塊左側與背板相接，所述固定塊頂端中部安裝有氣源接頭，所述固定塊右側設置有水源接頭，所述水源接頭背面與閥門進行連接，所述固定塊底部與萬向管進行連接，所述萬向管另一端與噴出頭相通。

優選的，所述輔助裝置包括支架、第一萬向連接架、第二萬向連接架、顯示器和導航定位器，所述支架外徑表面上端依次安裝有第一萬向連接架和第二萬向連接架，所述第一萬向連接架另一端與顯示器通過螺栓進行固定，所述第二萬向連接架另一端與導航定位器相連接。

優選的，所述機器人主體與控制計算機主體電連接，并且控制計算機主體通過連接線分別與顯示器和導航定位器對接。

優選的，所述背板內前端呈內凹狀，并且切割端嵌入至背板內前端內凹位置。