本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種用于顱面外科整形手術(shù)的輔助裝置，包括支撐模塊，位置控制模塊姿態(tài)控制模塊，電機(jī)運動模塊和手術(shù)操作模塊。支撐模塊包括底座支架、橫梁桿、工字型支撐架及圓形套固定件；位置控制模塊由階梯桿與轉(zhuǎn)動桿組成，通過螺栓聯(lián)接調(diào)整手術(shù)所需的空間位置；姿態(tài)控制模塊則由兩個相互正交的弧形桿件通過軸承聯(lián)接，通過空間轉(zhuǎn)動構(gòu)成手術(shù)所需要的末端姿態(tài)；電機(jī)運動模塊包括伺服電機(jī)，聯(lián)軸器，絲杠、光杠、軸承、固定架及聯(lián)接板，聯(lián)接聯(lián)軸器通過絲杠與聯(lián)接板、光杠等機(jī)構(gòu)實現(xiàn)沿軸向的運動。手術(shù)操作模塊包括手柄、導(dǎo)軌固定塊、滑塊、光杠、夾具及刀具。夾具內(nèi)貼有應(yīng)變片傳感器，術(shù)中實時顯示力的大小，以此判斷截骨的深度。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種顱面外科整形手術(shù)輔助裝置
本專利技術(shù)涉及微創(chuàng)外科整形手術(shù)機(jī)器人領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于顱面外科整形手術(shù)的輔助裝置。
技術(shù)介紹
計算機(jī)輔助技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，近20年來己成為外科領(lǐng)域研究應(yīng)用的常規(guī)方向之一。機(jī)器人手術(shù)逐漸成為外科微創(chuàng)手術(shù)的主流。機(jī)器人系統(tǒng)具有人手無法比擬的穩(wěn)定性與精確性，術(shù)中可精確定位，減少手術(shù)創(chuàng)傷及并發(fā)癥，提高手術(shù)成功率。整形外科手術(shù)主要的治療對象是各種先、后天因素造成的顱面骨及相應(yīng)軟組織的嚴(yán)重畸形。由于顱頜面部解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生命感覺器官密布，多數(shù)情況下顱頜面手術(shù)視野有限，重要神經(jīng)血管的結(jié)構(gòu)位于骨組織內(nèi)，或位于后方；同時必須做到容貌和功能兼顧。傳統(tǒng)整形手術(shù)中，顱面整形手術(shù)為醫(yī)生徒手操作手術(shù)刀具，目前仍停留在傳統(tǒng)的手工測量、目測估計和拓制模型手術(shù)設(shè)計方法上，手術(shù)方案受醫(yī)生個人經(jīng)驗、習(xí)慣等主觀思維因素影響甚大。因此，建立的適用于整形外科的輔助機(jī)器人裝置對于減輕醫(yī)生作業(yè)疲勞，減少手術(shù)創(chuàng)傷，提高精確定位及手術(shù)成功率具有十分重要的意義。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)專利檢索發(fā)現(xiàn)，只檢索到名為“一種用于鼻尖整形手術(shù)的鼻軟骨支架輔助裝置”，中國專利號為200880019014.0。未發(fā)現(xiàn)關(guān)于顱面整形手術(shù)相關(guān)專利。由于顱頜面部解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜且內(nèi)含有動脈血管，稍有偏差就有引起動脈出血。經(jīng)驗豐富的醫(yī)生手持手術(shù)刀對下頜骨進(jìn)行切削手術(shù)，由于術(shù)中手術(shù)刀切向受力復(fù)雜且不均勻，醫(yī)生需花大力維持手術(shù)刀的穩(wěn)定；長時間操作醫(yī)生極易疲勞，難以確保手術(shù)穩(wěn)定精確進(jìn)行。基于上述原因，技術(shù)人員致力于研發(fā)一款精確定位的顱面整形外科手術(shù)機(jī)器人輔助裝置。在此輔助裝置中，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)在狹小手術(shù)視野范圍內(nèi)的精確定位，從而提高手術(shù)的成功率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本專利技術(shù)的目的是提供一種顱面外科整形手術(shù)輔助裝置，在使用咬合板作為固定坐標(biāo)的顱面整形手術(shù)中，該輔助裝置是一種輔助精確定位機(jī)器人系統(tǒng)，能夠在有限的空間內(nèi)精確定位到達(dá)完成手術(shù)目的。[0011 ] 為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供一種顱面外科整形手術(shù)輔助裝置，包括支撐模塊，位置控制模塊，姿態(tài)控制模塊，電機(jī)運動模塊和手術(shù)操作模塊；其中位置控制模塊固定在支撐模塊上，兩者連接部位的中心軸線與底座支架中心軸平行；姿態(tài)控制模塊與位置控制模塊通過側(cè)邊兩對稱連接件固定；電機(jī)運動模塊與姿態(tài)控制模塊聯(lián)接，且電機(jī)運動模塊中心軸線與姿態(tài)控制模塊上側(cè)軸線共線；手術(shù)操作模塊聯(lián)接在電機(jī)運動模塊底部，兩者中心軸線共線。所述的支撐模塊包括底座支架、橫梁桿、工字型支撐架及圓形套固定件，支撐架分別固定在底座支架與橫梁桿上，用來保持橫梁桿的穩(wěn)定，圓形套固定件固定在底座支架上。工字型支撐架末端與位置控制模塊相連接。所述的位置控制模塊由階梯桿與轉(zhuǎn)動桿組成，階梯桿一端聯(lián)接上述工字型支撐架上，階梯桿另一端則與轉(zhuǎn)動桿聯(lián)接，調(diào)整手術(shù)所需的空間位置，轉(zhuǎn)動桿另一端則與姿態(tài)控制模塊上弧形桿件聯(lián)接。所述的姿態(tài)控制模塊則由兩個相互正交的弧形桿件通過軸承聯(lián)接，通過空間轉(zhuǎn)動構(gòu)成手術(shù)所需要的末端姿態(tài)。兩個弧形桿件中:上端弧形桿件與上述轉(zhuǎn)動桿聯(lián)接，下端弧形桿件與電機(jī)運動模塊固定架聯(lián)接。 所述的電機(jī)運動模塊包括伺服電機(jī)，聯(lián)軸器，絲杠，第一光杠，軸承，固定架及兩個聯(lián)接板。電機(jī)聯(lián)接在固定架上與聯(lián)軸器聯(lián)接，聯(lián)軸器另一端聯(lián)接絲杠，通過軸承固定在固定架底部，絲杠與聯(lián)接凸板通過螺紋咬合，另一端則固定在聯(lián)接凹板上；第一光杠一端聯(lián)接固定架，另一端則固定在聯(lián)接凹板，其中聯(lián)接凹板固定，聯(lián)接凸板與絲桿螺紋配合。當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，通過絲杠傳遞運動，使得聯(lián)接凸板實現(xiàn)軸向運動。所述的手術(shù)操作模塊包括手柄、導(dǎo)軌固定塊、滑塊、第二光杠、夾具及手術(shù)刀具。導(dǎo)軌固定塊與聯(lián)接凸板聯(lián)接，手柄聯(lián)接導(dǎo)軌固定塊側(cè)面，第二光杠在導(dǎo)軌固定塊底部固定滑塊，而后固定夾具夾持刀具。夾具內(nèi)貼有四片應(yīng)變片，術(shù)中實時顯示力的大小，以此判斷截骨的深度。本專利技術(shù)通過階梯桿、轉(zhuǎn)動桿與正交的弧形桿件組成笛卡爾坐標(biāo)系運動軸，實現(xiàn)三維空間的運動。通過這樣的機(jī)構(gòu)運動，很容易實現(xiàn)在狹小有限的口腔范圍內(nèi)的手術(shù)視角精確定位，從而順利完成手術(shù)。本專利技術(shù)整個機(jī)器人輔助裝置采用鋁合金制造，保證強(qiáng)度與剛度的前提下，可有效減輕裝置的重量，該裝置還配有重力補償機(jī)構(gòu)即:兩側(cè)相對應(yīng)的彈簧聯(lián)接工字型支撐架與位置控制模塊轉(zhuǎn)動桿，運動過程中彈簧拉緊補償由于重力因素導(dǎo)致位置精度的誤差。優(yōu)選地，所述手術(shù)操作模塊具有I自由度來實現(xiàn)顱骨面的鉆孔要求，此外還需具有力反饋環(huán)節(jié)，手術(shù)時，根據(jù)醫(yī)學(xué)圖像，操作手柄進(jìn)行鉆孔手術(shù)；當(dāng)?shù)竭_(dá)第一鉆孔點時，開動手術(shù)刀具中的電鉆與電機(jī)開關(guān)，電機(jī)驅(qū)動電鉆向下運動，此時，應(yīng)變片會有力信號傳出，以此判斷鉆孔深度及鉆頭所到的位置；再完成第一個鉆孔后，電機(jī)反轉(zhuǎn)，鉆頭遠(yuǎn)離，到達(dá)上述電機(jī)零點后停止轉(zhuǎn)動。優(yōu)選地，所述伺服電機(jī)運動具有零點位置以及緊急停止裝置；所述零點位置通過外接的附加電路判斷，當(dāng)聯(lián)接凸板運動到指定點時，外聯(lián)電路接通，通過示波器顯示一個與開路狀態(tài)相反的電信號，由此確定零點位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下的有益效果:本專利技術(shù)在進(jìn)行顱面整形手術(shù)過程中，機(jī)器人輔助系統(tǒng)能快速精確定位，拓寬顱面外科醫(yī)生有限的視覺范圍并輔助完成手術(shù)。因此，其對于提高手術(shù)定位精度、減少手術(shù)損傷、優(yōu)化手術(shù)路徑及提高手術(shù)成功率等具有十分重要的意義。本專利技術(shù)適用于微創(chuàng)外科領(lǐng)域，并可以實時檢測術(shù)中力值，克服了傳統(tǒng)治療局限性，以提高整形手術(shù)的精確性和安全性，具有重要的臨床意義。【附圖說明】通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本專利技術(shù)的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:圖1是顱面整形手術(shù)輔助裝置裝配的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是支撐模塊結(jié)構(gòu)前視圖。圖3是位置控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是姿態(tài)控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是電機(jī)運動模塊結(jié)構(gòu)示圖。圖6是手術(shù)操作模塊結(jié)構(gòu)示圖。圖7是機(jī)器人系統(tǒng)中的力反饋回路。重要部件參考符號說明:支撐模塊10，位置控制模塊20，姿態(tài)控制模塊30，電機(jī)運動模塊40和手術(shù)操作模塊50 ；底座支架101，橫梁桿105，工字型支撐架103，圓形套固定件102，螺紋螺母聯(lián)接104、106 ；階梯桿203，轉(zhuǎn)動桿201，螺栓聯(lián)接202，螺紋孔204、205 ；直立桿304，環(huán)形桿302，螺紋303、305，軸承301、306 ；伺服電機(jī)401，聯(lián)軸器404，絲杠410，光杠405，固定架403，聯(lián)接凸板409，聯(lián)接凹板 408，軸承 404、406，螺紋 402、407、411 ；手柄501，導(dǎo)軌固定塊508，滑塊502，光杠503，夾具505、506，手術(shù)刀504，螺紋507,509ο【具體實施方式】下面結(jié)合具體實施例對本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本專利技術(shù)，但不以任何形式限制本專利技術(shù)。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本專利技術(shù)構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。如圖1所示，本專利技術(shù)一實施例提供的顱面外科整形手術(shù)輔助裝置，其包括支撐模塊10，位置控制模塊20，姿態(tài)控制模塊30，電機(jī)運動模塊40和手術(shù)操作模塊50，見圖1。其中位置控制模塊20通過螺栓螺母聯(lián)接固定在支撐模塊10上，兩者連接部位的中心軸線與支撐模塊中底座支架101中心軸平行；姿態(tài)控制模塊30與位置控制模塊20本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種顱面外科整形手術(shù)輔助裝置，其特征在于：包括支撐模塊，位置控制模塊，姿態(tài)控制模塊，電機(jī)運動模塊和手術(shù)操作模塊；其中位置控制模塊固定在支撐模塊上，兩模塊連接部位中心軸線與底座支架中心軸平行；姿態(tài)控制模塊與位置控制模塊通過側(cè)邊兩對稱連接件固定；電機(jī)運動模塊與姿態(tài)控制模塊聯(lián)接，且電機(jī)運動模塊中心軸線與姿態(tài)控制模塊上側(cè)軸線共線；手術(shù)操作模塊聯(lián)接在電機(jī)運動模塊底部，兩者中心軸線共線；所述的支撐模塊包括底座支架、橫梁桿、工字型支撐架及圓形套固定件，支撐架分別固定在底座支架與橫梁桿上，用來保持橫梁桿的穩(wěn)定，圓形套固定件固定在底座支架上，工字型支撐架末端與位置控制模塊相連接；所述的位置控制模塊由階梯桿與轉(zhuǎn)動桿組成，階梯桿一端聯(lián)接上述工字型支撐架上，階梯桿另一端則與轉(zhuǎn)動桿聯(lián)接，調(diào)整手術(shù)所需的空間位置，轉(zhuǎn)動桿另一端則與姿態(tài)控制模塊上弧形桿件聯(lián)接；所述的姿態(tài)控制模塊則由兩個相互正交的弧形桿件通過軸承聯(lián)接，通過空間轉(zhuǎn)動構(gòu)成手術(shù)所需要的末端姿態(tài)；兩個弧形桿件中：上端弧形桿件與上述轉(zhuǎn)動桿聯(lián)接，下端弧形桿件與電機(jī)運動模塊固定架聯(lián)接；所述階梯桿、轉(zhuǎn)動桿與正交的弧形桿件組成笛卡爾坐標(biāo)系運動軸，實現(xiàn)三維空間的運動；所述的電機(jī)運動模塊包括伺服電機(jī)，聯(lián)軸器，絲杠，第一光杠，軸承，固定架、聯(lián)接凹板及聯(lián)接凸板，電機(jī)聯(lián)接在固定架上與聯(lián)軸器聯(lián)接，聯(lián)軸器另一端聯(lián)接絲杠，通過軸承固定在固定架底部，絲杠與聯(lián)接凸板通過螺紋咬合，另一端則固定在聯(lián)接凹板上；第一光杠一端聯(lián)接固定架，另一端也固定在聯(lián)接凹板上，其中聯(lián)接凹板固定，聯(lián)接凸板與絲桿螺紋配合；當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，通過絲杠傳遞運動，使得聯(lián)接凸板實現(xiàn)軸向運動；所述的手術(shù)操作模塊包括手柄、導(dǎo)軌固定塊、滑塊、第二光杠、夾具及手術(shù)刀具；導(dǎo)軌固定塊與聯(lián)接凸板聯(lián)接，手柄聯(lián)接導(dǎo)軌固定塊側(cè)面，第二光杠在導(dǎo)軌固定塊底部固定滑塊，第二光杠聯(lián)接夾具固定在滑塊底部，手術(shù)刀具由夾具夾緊固定，夾具內(nèi)貼有四片應(yīng)變片，術(shù)中實時顯示力的大小，以此判斷截骨的深度。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種顱面外科整形手術(shù)輔助裝置，其特征在于:包括支撐模塊，位置控制模塊，姿態(tài)控制模塊，電機(jī)運動模塊和手術(shù)操作模塊；其中位置控制模塊固定在支撐模塊上，兩模塊連接部位中心軸線與底座支架中心軸平行；姿態(tài)控制模塊與位置控制模塊通過側(cè)邊兩對稱連接件固定；電機(jī)運動模塊與姿態(tài)控制模塊聯(lián)接，且電機(jī)運動模塊中心軸線與姿態(tài)控制模塊上側(cè)軸線共線；手術(shù)操作模塊聯(lián)接在電機(jī)運動模塊底部，兩者中心軸線共線； 所述的支撐模塊包括底座支架、橫梁桿、工字型支撐架及圓形套固定件，支撐架分別固定在底座支架與橫梁桿上，用來保持橫梁桿的穩(wěn)定，圓形套固定件固定在底座支架上，工字型支撐架末端與位置控制模塊相連接； 所述的位置控制模塊由階梯桿與轉(zhuǎn)動桿組成，階梯桿一端聯(lián)接上述工字型支撐架上，階梯桿另一端則與轉(zhuǎn)動桿聯(lián)接，調(diào)整手術(shù)所需的空間位置，轉(zhuǎn)動桿另一端則與姿態(tài)控制模塊上弧形桿件聯(lián)接； 所述的姿態(tài)控制模塊則由兩個相互正交的弧形桿件通過軸承聯(lián)接，通過空間轉(zhuǎn)動構(gòu)成手術(shù)所需要的末端姿態(tài)；兩個弧形桿件中:上端弧形桿件與上述轉(zhuǎn)動桿聯(lián)接，下端弧形桿件與電機(jī)運動模塊固定架聯(lián)接；所述階梯桿、轉(zhuǎn)動桿與正交的弧形桿件組成笛卡爾坐標(biāo)系運動軸，實現(xiàn)三維空間的運動； 所述的電機(jī)運動模塊包括伺服電機(jī)，聯(lián)軸器，絲杠，第一光杠，軸承，固定架、聯(lián)接凹板及聯(lián)接凸板，電機(jī)聯(lián)接在固定架上與聯(lián)軸器聯(lián)接，聯(lián)軸器另一端聯(lián)接絲杠，通過軸承固定在固定架底部，絲杠與聯(lián)接凸板通過螺紋咬合，另一端則固定在聯(lián)接凹板上；第一光杠一端聯(lián)接固定架，另一端也固定在聯(lián)接凹板上，其中聯(lián)接凹板固定，聯(lián)接凸板與絲桿螺紋配合；當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，通過絲杠傳遞運動，使得聯(lián)接凸板實現(xiàn)軸向運動； 所述的手術(shù)操作模塊包括手柄、導(dǎo)軌固定塊、滑塊、第二光杠、夾具及手術(shù)刀具；導(dǎo)軌固定塊與聯(lián)接凸板聯(lián)接，手柄聯(lián)接導(dǎo)軌固定塊側(cè)面，第二光杠在導(dǎo)軌固定塊底部固定滑塊，第二光杠聯(lián)接夾具固定在滑塊底部，手術(shù)刀具由夾具夾緊固定，夾具內(nèi)貼有四片應(yīng)變片，術(shù)中實時顯示力的大小，以此判斷...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝叻，柴崗，張艷，周朝政，朱明，
申請(專利權(quán))人：謝叻，柴崗，
類型：發(fā)明
國別省市：
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