末端执行器及手术系统技术方案

本公开公开了一种末端执行器，包括主体和示踪器；主体具有第一接口、第二接口和动力机构，第一接口用于连接机器人臂，第二接口用于连接锯片，动力机构设置于主体内部，动力机构用于向第二接口提供动力；示踪器设置于主体，用于指示锯片的方位；其中，第二接口被配置为其与锯片之间具有第一连接关系和第二连接关系，在第一连接关系下锯片与主体之间具有第一相对方位关系，第二连接关系下锯片与主体之间具有第二相对方位关系。通过这样的设置，锯片与第二接口分别具有第一连接关系和第二连接关节时，锯片相对于主体的两种方位关系使得末端执行器可以适应不同的手术入路及手术类型。端执行器可以适应不同的手术入路及手术类型。端执行器可以适应不同的手术入路及手术类型。

【技术实现步骤摘要】
末端执行器及手术系统


[0001]本公开涉及医疗器械领域，具体涉及末端执行器及手术系统。

技术介绍

[0002]先天发育引起的膝关节畸形或膝骨关节炎引起的膝关节病变、畸形，都会严重影响患者下肢的正常站立、行走功能。当前，全膝关节置换手术是治疗上述病症的较为成熟的治疗方法。全膝关节置换手术(Total Knee Arthroplasty，简称TKA)可以直接去除病变的膝关节并更换人工关节以达到彻底治疗病变的目的。TKA需要先对股骨远端和胫骨近端进行整形，整形后安装假体。整形后的骨骼形状与假体适配。高效的整形方式为摆锯截骨。术中患者仰卧，膝关节弯曲，切开软组织使关节骨骼显露，锯片可以从膝关节上方(人体前方)以不同的角度切入骨骼。
[0003]然而，关节假体的寿命有限，假体寿命到期后，需要进行人工关节假体翻修手术。人工关节假体翻修手术是非常有挑战的手术，手术过程中可能遇到很多难题，如膝关节局部软组织瘢痕松解困难、关节暴露困难，需要医生有很好的技术储备和翻修手术设备才能获得较满意的手术效果。
[0004]另外，随着临床膝关节研究的不断深入、人们保膝意识的不断加强，通过胫骨高位截骨术(High Tibial Osteotomy，简称HTO)、股骨远端截骨术(Distal Femur Osteotomy，简称DFO)或腓骨近端截骨术(Proximal Fibular Osteotomy简称PFO)矫正下肢力线的术式逐渐得到临床工作者的推崇。以膝内翻HTO为例说明手术原理。HTO手术需要从膝关节内侧方向将胫骨近端进行切割形成切口，切口以扩张器扩开一定角度，外加以坚强的内固定,使得双腿变直，力线穿过膝关节外侧间室，减缓膝关节内侧磨损。DFO与HTO手术方式大致相同，同样是从侧方对股骨远端产生一切口来调整下肢力线。上述两种手术能够对下肢力线进行有效矫正，众多的临床实践和研究试验证实了胫骨高位截骨术、股骨远端截骨术治疗膝骨关节炎的有效性和可靠性。而腓骨近端截骨术是指通过截断腓骨近端部分骨质以改善内侧间室压力，从而延缓膝骨关节炎发展的手术方法。该手术基于“膝关节不均匀沉降理论”，使膝关节内侧的压力转移一部分至外侧，以减轻膝关节内侧关节面的过度负荷。并且，上述三种手术方式已经在膝骨关节炎并畸形的临床治疗中得到越来越多的应用。关节的磨损是不可避免的，也许最终患者仍需要进行TKA手术，但HTO、DFO和PFO能使患者避免过早进行TKA手术，可减小患者在生命期内需进行人工关节假体翻修的可能性。
[0005]随着计算机辅助手术(Computer
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Assisted Surgery，CAS)技术的发展，越来越多的原本需要依靠人工的手术正逐步向半自动化的计算机辅助手术方向靠拢，使得医生能够较为轻松且精准地实施外科手术。现在的思路是利用计算机生成的图形图像进行手术方案规划，通过配准技术将术中患者组织与载有手术方案的图形图像进行对准，术中使用导航系统追踪手术工具与患者组织的相对位置并以图像显示在显示器中，使用机器人辅助手术工具精准定位至规划的位置。如骨科手术中使用CT/MRI/DSA/PET/CTA/MRA等图像数据进行患者骨组织的三维重建，医生可以在三维模型上规划手术方案，确定要截骨的平面的方位
信息。配准后，术中医生可以通过对计算机上图像的观察来了解手术的进程并指导手术，机器人可以替代医生把持和定位手术工具。甚至可以由计算机进行手术规划，在经过医生的确认后全自动或半自动地完成手术。这种半自动化的手术方式能够很大程度上避免对医生丰富经验的依赖，且手术方法的学习曲线短，手术精度高，真正为患者和医生带来了便利。
[0006]但目前临床中对于膝关节的治疗，计算机辅助手术技术主要应用于TKA，并没有能够进行HTO、DFO或PFO的系统进行膝关节治疗。，专门为TKA设计的手术机器人，会基于TKA的需求和术中限制进行配置。如，TKA手术中膝关节的暴露区域开口朝向仰卧位人体的上方，摆锯需从膝关节上方进入人体；TKA过程中需6次不同角度的截骨操作，因此应保证机器人有足够的灵活性以便在6次截骨过程中调整(摆锯执行器的)锯片相对于关节的位置。需要说明的是，机器人不仅需要将锯片与目标截骨面对准，还需保证摆锯执行器可在用户推动下沿该平面移动。这就需要刚性连接锯片的机器人末节臂具有这种灵活性。为了达到这种效果，机器人的其他臂和关节应有足够的灵活性，以避免任意一节臂到达极限位置。而机器人相对于手术床的位置则是保证上述效果的重要因素。然而，术中不仅要考虑手术机器人的位置，首要考虑的是医生的操作便利性，手术机器人不能过分挤占医生的操作空间。另外，摆锯执行器需要连接机器人、锯片、示踪器及操作把手，术中要保证执行器的灵活性、医生握持把手的舒适性、锯片进入骨骼方向的合理性及示踪器不被遮挡。而HTO、DFO或PFO的需求及术中限制于TKA的并不相同，如HTO截骨时骨骼上的开口方向位于膝关节内侧或外侧，执行器相应地需在膝关节侧面，这就造成机器人更难以到达该位置，且示踪器更容易被遮挡。因此本申请旨在提供一种外科手术机器人用的执行器及外科手术系统，其能够更方便地执行TKA、HTO、DFO或PFO。

技术实现思路

[0007]本公开提供一种末端执行器及手术系统，解决了现有手术机器执行器不能适应多种手术的问题。
[0008]本公开的第一方面提供一种末端执行器，包括主体和示踪器；主体具有第一接口、第二接口和动力机构，第一接口用于连接机器人臂，第二接口用于连接锯片，动力机构设置于主体内部，动力机构用于向第二接口提供动力；示踪器设置于主体，用于指示锯片的方位；其中，第二接口被配置为其可以与锯片之间形成第一连接关系或第二连接关系，在第一连接关系下锯片与主体之间具有第一相对方位关系，第二连接关系下锯片与主体之间具有第二相对方位关系。
[0009]在第一种可能的实施方式中，第一相对方位关系为锯片与主体具有第一夹角值，第二相对方位关系为锯片与主体具有第二夹角值。
[0010]结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实施方式中，第一相对方位关系为锯片垂直于主体。
[0011]结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实施方式中，第二相对方位关系为锯片平行于主体。
[0012]结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实施方式中，第一接口位于主体的第一端，第二接口位于主体的第一侧。
[0013]结合上述可能的实现方式，在第五种可能的实施方式中，第二接口位于主体的第
一侧的靠近第二端的位置，第二端和第一端为主体的两个末端。
[0014]结合上述可能的实现方式，在第六种可能的实施方式中，在第一连接关系下，锯片的切削端从主体的第一侧远离主体延伸。
[0015]结合上述可能的实现方式，在第七种可能的实施方式中，在第二连接关系下，锯片的切削端的指向与主体的第一端的朝向相反。
[0016]结合上述可能的实现方式，在第八种可能的实施方式中，锯片的平面与主体的虚拟纵剖面平行设置。
[0017]结合上述可能的实现方式，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种末端执行器，其特征在于，包括：主体，具有第一接口、第二接口和动力机构，所述第一接口用于连接机器人臂，所述第二接口用于连接锯片，所述动力机构设置于所述主体内部，所述动力机构用于向所述第二接口提供动力；示踪器，设置于所述主体，用于指示所述锯片的方位；其中所述第二接口被配置为其可以与所述锯片之间形成第一连接关系或第二连接关系，在所述第一连接关系下所述锯片与所述主体之间具有第一相对方位关系，所述第二连接关系下所述锯片与所述主体之间具有第二相对方位关系。2.根据权利要求1所述的末端执行器，其特征在于，所述第一相对方位关系为所述锯片与所述主体具有第一夹角值，所述第二相对方位关系为所述锯片与所述主体具有第二夹角值。3.根据权利要求2所述的末端执行器，其特征在于，所述第一相对方位关系为所述锯片垂直于所述主体。4.根据权利要求2所述的末端执行器，其特征在于，所述第二相对方位关系为所述锯片平行于所述主体。5.根据权利要求1所述的末端执行器，其特征在于，所述第一接口位于所述主体的第一端，所述第二接口位于所述主体的第一侧。6.根据权利要求5所述的末端执行器，其特征在于，所述第二接口位于所述主体的所述第一侧的靠近第二端的位置，所述第二端和所述第一端为所述主体的两个末端。7.根据权利要求5所述的末端执行器，其特征在于，在所述第一连接关系下，所述锯片的切削端从所述主体的所述第一侧远离所述主体延伸。8.根据权利要求5所述的末端执行器，其特征在于，在所述第二连接关系下，所述锯片的切削端的指向与所述主体的所述第一端的朝向相反。9.根据权利要求1所述的末端执行器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓峰，李卫，张钊，张春，霍雨佳，宫照雨，
申请(专利权)人：北京和华瑞博医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：