脊柱微创定位穿刺系统的制作方法

本实用新型涉及微创外科手术技术领域，尤其是涉及一种脊柱微创定位穿刺系统。

背景技术：

20世纪90年代，计算机科技和医学影像技术的不断进步使得导航技术开始应用到脊柱外科领域。手术导航系统的首先应用于腰椎部位的椎弓根螺钉植入。导航系统可以完善术前准备计划，了解椎弓根解剖形态有无变异，设计螺钉型号，植入方向和角度。CT三维影像导航给术者提供清晰，多维可视的图像，提高了螺钉植入的准确性。该系统还提供了一个无X线辐射的椎弓根钉植入引导环境，减少了放射危险性。另外，导航系统还可以在术中判断螺钉植入准确性，及时调整进钉的方向。导航的应用提高了螺钉植入通道的安全性和精确性，减少了患者和医护人员的X线辐射，减少了患者的失血量和并发症的发生，无论给医生还是患者都带来了很大的益处。

尽管导航技术可以提高螺钉植入的精确度和安全性，但是导航也存在着很多的缺点。比如，患者术前CT扫描和手术中体位可能不同，这引起脊柱相邻阶段间的位置关系发生改变，在脊柱不稳定的患者更加明显。而通常术者在相邻的两个椎体置人椎弓根螺钉时只对其中一个椎体进行注册配准，其上下紧相邻的椎体则参考该椎体的配准结果进行导航，而实际椎体位置关系与术前CT的差异即会导致精度降低及较大误差的出现。使用CT导航前需要进行配准注册：术前在三维重建图像上选定的注册点，术中需在患者的脊柱骨性结构上点出来，即使不考虑上述体位的影响，这一过程也难免存在误差。CT导航系统繁琐的配准注册过程及“理想化”的注册点实际判断有一定困难，导致螺钉的植入时间明显延长。导航还存在着费用高昂、兼容性不足、稳定性差、缺乏规范等缺点。

由于脊柱周围的复杂解剖结构，脊柱导航辅助机器人领域一直是个禁地。而如今，脊柱导航辅助机器人的研究终于取得了突破性的进展，也展示了其在辅助手术方面优良的能力。根据已经发表的文章，与脊柱外科相关的手术辅助机器人一共有18款。韩国的SPINEBOTv2机器人在尸体标本的14枚椎体上进行了28枚螺钉的植入实验，术后CT证实28枚螺钉中的26枚(92.86％)螺钉位置满意。SpineAssist机器人将术前影像学资料和术中C形臂扫描的影像学资料相互对应，从而将术前设计的螺钉植入通路导入到术中的图像中，并依靠工作平台中的操作系统进行控制置钉。这种机器人获得美国FDA(Food andDrug Administration)及欧洲CE(CommunateEuroppene)的认证，已经应用于临床手术。自从脊柱导航辅助机器人面世以来，大量的文章以及实验不断证实脊柱导航辅助机器人存在以下的优点：①减少医生和护士的辐射暴露；②螺钉植入的精确性更高；③根据术前CT提前制定手术方案；④更容易注册并减少了手术时间。

尽管脊柱导航辅助机器人取得了一些突破，但是仍旧处于其初步发展阶段，还有很长的路要走。脊柱机器人要完善的不足也还很多，比如：机器人体积较大，占据了手术室有限的空间；机械臂的稳定性不够；硬件及软件设计复杂，设计周期长；精确度还有待提高等等。和导航系统一样，机器人同样造价昂贵。

导航及机器人系统造价昂贵，并且操作复杂，暂时难以推广。有一些研究致力设计造价便宜、简易实用的定位仪，用于脊柱手术穿刺及定位，有的定位仪已经进行了临床试验，并取得了较好的效果。但是这些定位仪也存在着一些缺点，比如：有些定位仪过于庞大，安装后对手术及术中C型臂透视应用造成干扰；有些定位仪对于患者体位要求较高，患者稍有体位变化就会造成较大定位误差；有些定位仪过度依靠术前的CT，实际手术与制定计划之间有较大误差等。因为这些缺点，这些定位仪在实际工作中应用比较困难，目前还没有一种定位仪在临床工作中普遍应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在提供一种脊柱微创定位穿刺系统，使得测量及定位、穿刺更加精确。该定位穿刺系统应用于MIS-TLIF手术中时，可以根据术中的X线进行定位，按照术中影像实时调整定，可以设定穿刺方向以及穿刺深度，从而可以进行精确穿刺。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，提供了一种脊柱微创定位穿刺系统，用于将穿刺针定位至预定的穿刺方位，其包括：

定位模块，其包括呈直角L型的XY轴不锈钢滑轨，以及呈直角L型的穿刺针架支撑架，该XY轴不锈钢滑轨上设置有具有刻度的XY轴标尺；XY轴不锈钢滑轨的X轴和Y轴上分别滑动套设有X轴滑座和Y轴滑座，通过两个滑座与穿刺针架支撑架固定组成矩形结构，并且通过两个滑座沿XY轴不锈钢滑轨的X轴和Y轴上的滑动来调节X轴和Y轴尺寸。穿刺模块，其设置在定位模块的穿刺针架支撑架上；穿刺模块包括穿刺针、穿刺针架、用于固定穿刺针的穿刺针固定块以及穿刺针角度调节对照盘；纵向升降模块，用于调节定位模块在纵向上的高度。

进一步地，纵向升降模块包括：纵向设置的主支撑柱和夹头固定柱，且两者通过万向机构活动连接；主体固定块，其设置在主支撑柱上，用于固定L型的XY轴不锈钢滑轨，且主体固定块上设置有与主支撑柱平行的Z轴标尺。

进一步地，脊柱微创定位穿刺系统还包括：辅助支撑件，其设置在XY轴不锈钢滑轨上与主体固定块对角的一端，用于辅助穿刺针架支撑架；辅助支撑件与XY轴不锈钢滑轨滑动固定，且其底部设置有接触硅胶垫。

进一步地，XY轴标尺直接刻在XY轴不锈钢滑轨上；或者XY轴标尺为独立制作的标尺，且其分别镶嵌在XY轴不锈钢滑轨的两个臂上。

本实用新型中滑动固定的固定方式均是由手拧钉实现固定与放松。手拧钉可以采用梅花手拧钉。

进一步地，脊柱微创定位穿刺系统还包括万向机构，用于调节主支撑柱的倾斜方向；该万向机构包括万向球头和两个万向球头夹块，并通过拧紧或松开万向球头调节锁定使得两个万向球头夹块加紧或松开万向球头。

进一步地，穿刺针固定块包括：相对设置的穿刺固定块基座和穿刺外部拆卸模块，以及分别卡设在穿刺固定块基座和穿刺外部拆卸模块内部凹槽内的穿刺针内部固定组件；两个穿刺针内部固定组件相对设置，在其相接触的两个面上分别开设有与穿刺针形状和大小适配的卡槽，通过穿刺针内部固定组件的相互配合对穿刺针进行固定；穿刺针角度调节对照盘包括X轴角度盘、Y轴角度盘以及与其紧密贴合设置的Y轴角度盘指针；穿刺固定块基座上设置有用于指示X轴角度盘刻度的指针针星，并通过其旋转来指示X轴角度盘上不同的刻度。

进一步地，穿刺模块还包括：零点金属镶嵌件，由两个相对的半圆环组成，分别卡设在相对设置的两个穿刺针内部固定组件的接触面的卡槽内。X轴旋转锁定，设置在X轴角度盘上；外部拆卸模块锁紧钉，设置在穿刺外部拆卸模块上，通过所述X轴旋转锁定和外部拆卸模块锁紧钉的紧密配合，将穿刺针进行固定。

进一步地，X轴角度盘为直接刻在穿刺针架上，或者X轴角度盘为独立制作的角度盘镶嵌在穿刺针架上；Y轴角度盘指针与穿刺针架一体成型，为穿刺针架的一部分；或者Y轴角度盘指针独立制作，固定在穿刺针架上。

进一步地，Y轴角度盘与所述穿刺针架支撑架一体成型；或者Y轴角度盘为独立制作且固定在穿刺针架支撑架上，并且与其保持不动。

进一步地，XY轴不锈钢滑轨为一体成型，或者由两根滑轨活动连接组成，并由XY轴装配夹块和XY轴装配夹块锁定件固定。

本实用新型的有益效果：该脊柱微创定位穿刺系统灵活程度高，并不局限于水平面，可以满足脊椎手术时对于各种角度的需求。该支架辅助支撑件支撑在病患躯体上，从而形成两个定位点，可以使定位穿刺更加精确，避免了以往的定位穿刺系统因单臂悬挂导致的触碰或操作时的晃动，从而避免晃动带来穿刺时的误差和干扰；同时标尺固定，可以精确地穿刺并且穿刺多个目标；设置了穿刺零点，对于穿刺针各角度和XYZ三个方向上的度量更精确，市场前景无限。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1为本实用新型一种实施例的脊柱微创定位穿刺系统的结构示意图；

图2是图1中的空间立体XYZ三维坐标体系示意图；

图3为穿刺模块的结构示意图。

附图标记：

1、XY框架安装锁定

2、主支撑柱

3、主体固定块

4、主支撑柱锁定

5、万向球头调节锁定

6、万向球头

7、万向球头夹块一

8、万向球头夹块二

9、夹头固定柱

10、Z轴标尺

11、Z轴标尺锁定钉

12、X轴支架锁定钉

13、穿刺针角度调节对照盘

14、刻度盘指针件

15、穿刺针架

16、穿刺针

17、穿刺针角度调节锁紧钉

18、穿刺针架调节锁定钉

19、穿刺针架支撑架

20、穿刺针固定块

21、辅助支撑件

22、Y轴支架锁定钉

23、接触硅胶垫

24、Y轴滑座

25、XY轴标尺

26、XY轴装配夹块

27、XY轴装配夹块锁定件

28、XY轴不锈钢滑轨

29、X轴滑座

101、穿刺固定块基座

102、X轴旋转锁定

103、X轴角度盘

104、内部固定组件一

106、Y轴角度盘

107、Y轴角度盘指针

108、零点金属镶嵌件

109、内部固定组件二

119、外部拆卸模块

120、外部拆卸模块锁紧钉。

具体实施方式

本实用新型提供了一种脊柱微创定位穿刺系统，用于将穿刺针定位至预定的穿刺方位。如图1-3所示，该脊柱微创定位穿刺系统包括如下部件：定位模块，穿刺模块和纵向升降模块。

其中，定位模块包括XY轴不锈钢滑轨28以及穿刺针架支撑架19。XY轴不锈钢滑轨28和穿刺针架支撑架19均可以呈直角L型。在XY轴不锈钢滑轨28上可以设置有具有刻度的XY轴标尺25。如图3所示，在一个实施例中，XY轴标尺25可以是直接刻在XY轴不锈钢滑轨28上。在其他的实施例中，XY轴标尺25也可以为独立制作的标尺，比如可以是由多个预制好的标尺镶嵌在滑轨上，即分别镶嵌在XY轴不锈钢滑轨28的两个臂上。本领域技术人员很容易能够想象到该结构，此处不再一一用图示出。

在本实用新型中，呈直角L型的XY轴不锈钢滑轨28可以为一体成型，如图1所示。在其他实施例中，呈直角L型的XY轴不锈钢滑轨28也可以是由两根滑轨活动连接组成，并由XY轴装配夹块26和XY轴装配夹块锁定件27固定。

在本实用新型的一个优选实施例中，XY轴不锈钢滑轨28的X轴和Y轴上分别滑动套设有X轴滑座29和Y轴滑座24。具体地，XY轴不锈钢滑轨28的X轴滑轨上设置有X轴滑座29，X轴滑座29在X轴方向上滑动固定穿刺针架支撑架19，由X轴支架锁定钉12实现锁定。XY轴不锈钢滑轨28的Y轴滑轨上设置有Y轴滑座24，Y轴滑座24在Y轴方向上滑动固定穿刺针架支撑架19，由Y轴支架锁定钉22实现锁定。

本实用新型的XY轴不锈钢滑轨28可以通过上述的两个滑座与穿刺针架支撑架19固定组成矩形结构，并且通过两个滑座沿XY轴不锈钢滑轨28的X轴和Y轴上的滑动来调节X轴和Y轴尺寸。穿刺针架支撑架19呈直角的L型结构，并在拐角内部区域设置穿刺模块。

如图1所示，穿刺模块设置在定位模块的穿刺针架支撑架19上。穿刺模块包括穿刺针16、穿刺针架15、用于固定穿刺针16的穿刺针固定块20以及穿刺针角度调节对照盘。

在本实用新型的一个典型实施例中，如图3所示，穿刺针固定块20包括：相对设置的穿刺固定块基座101和穿刺外部拆卸模块119，以及穿刺针内部固定组件104，109。在穿刺固定块基座101和穿刺外部拆卸模块119相对的面上设置有向内凹进去的凹槽，两个穿刺针内部固定组件就分别卡设在凹槽内。在两个穿刺针内部固定组件104，109相接触的两个面上还分别开设有卡槽，且卡槽组合在一起后与穿刺针16的形状和大小相适配。具体地，从图3中可以看出，卡槽可以呈圆柱形，穿刺针16卡设在卡槽内进行固定。由于卡槽在穿刺针16的方向上具有一定的长度，这样会使得穿刺针16固定的更加牢固。本实用新型通过穿刺针内部固定组件104，109的相互配合完成了对穿刺针16的牢固固定。

优选地，穿刺模块还可以包括零点金属镶嵌件108、X轴旋转锁定102以及外部拆卸模块锁紧钉120。其中，零点金属镶嵌件108由两个相对的半圆环组成，分别卡设在相对设置的两个穿刺针内部固定组件104，109的接触面的卡槽内。X轴旋转锁定102设置在X轴角度盘103上，外部拆卸模块锁紧钉120设置在穿刺外部拆卸模块119上，且与X轴旋转锁定102相对设置。通过X轴旋转锁定102和外部拆卸模块锁紧钉120的紧密配合，将穿刺针16进行固定。

在本实用新型的典型实施例中，穿刺针角度调节对照盘包括X轴角度盘103、Y轴角度盘106以及与其紧密贴合设置的Y轴角度盘指针107。穿刺固定块基座101上设置有用于指示X轴角度盘103刻度的指针针星，并通过穿刺固定块基座101的旋转来指示X轴角度盘103上不同的刻度。

根据本实用新型，该脊柱微创定位穿刺系统还包括辅助支撑件21，其设置在XY轴不锈钢滑轨28上与主体固定块3对角的一端，用于辅助穿刺针架支撑架19。具体地，辅助支撑件21可以与XY轴不锈钢滑轨28滑动固定，且其底部设置有接触硅胶垫23。辅助支撑件21在使用时支撑在病患身体上，实现另一端的固定，避免穿刺针架支撑架19的晃动。

纵向升降模块，用于调节定位模块在纵向上的高度。在本实用新型的一个优选实施例中，纵向升降模块可以包括纵向设置的主支撑柱2和夹头固定柱9以及主体固定块3。主支撑柱2和夹头固定柱9通过万向机构活动连接。如图1所示，主体固定块3的一端设置在主支撑柱2上，用于固定L型的XY轴不锈钢滑轨28；另一端滑动固定有XY轴不锈钢滑轨28。在XY轴不锈钢滑轨28的附近还固定设置有与主支撑柱2平行的Z轴标尺10。主体固定块3由主支撑柱锁定4实现其在主支撑柱2上的锁定和解锁。XY轴不锈钢滑轨28的固定由XY框架安装锁定1实现。Z轴标尺10的固定由Z轴标尺锁定钉11实现。

根据本实用新型，脊柱微创定位穿刺系统还可以包括万向机构，用于调节主支撑柱2的旋转和倾斜方向。具体地，万向机构可以包括万向球头6和两个万向球头夹块7，8。万向球头6设置在主支撑柱2的底部，可以通过拧紧或松开万向球头调节锁定5以使得两个万向球头夹块7，8加紧或松开万向球头6，从而固定在夹头固定柱9上，并实现了角度调节。

根据本实用新型，X轴角度盘103可以是直接刻在穿刺针架15上，或者X轴角度盘103为独立制作的角度盘镶嵌在穿刺针架15上。在本实用新型的实施例中，Y轴角度盘可以与穿刺针架支撑架19一体成型。在其他实施例中也可以是Y轴角度盘为独立制作且固定在穿刺针架支撑架19上，并且与其保持不动。同样，Y轴角度盘指针107可以是与穿刺针架15一体成型，为穿刺针架15的一部分。或者Y轴角度盘指针107也可以是独立制作，固定在穿刺针架15上。

在具体的定位穿刺操作过程中，当调整穿刺针16的角度时，穿刺固定块基座101随之转动，并通过其上面的指针针星可以在X轴角度盘103上的刻度读出角度，同时Y轴角度盘指针107也随之转动，可以根据Y轴角度盘106上的刻度读出角度。Y轴角度盘指针107的转动是在XOZ平面内转动，穿刺固定块基座101上的指针针星是在YOZ平面内转动，O指的是XYZ三维坐标体系中的坐标原点。

调整穿刺针16的角度时，需要分别调整穿刺固定块X轴旋转锁定102和穿刺针架调节锁定钉18。穿刺固定块基座101上有穿刺固定块X轴旋转锁定102相对应的螺纹，当调整好角度后，拧紧穿刺固定块X轴旋转锁定102。穿刺针架支撑架19上有突出销伸入穿刺针架15内，通过穿刺针架调节锁定钉18锁定穿刺针架支撑架19与穿刺针架15的转动。当调整好角度后，拧紧穿刺针架调节锁定钉18。

在本实用新型中，XY框架安装锁定1、主支撑柱锁定4、Z轴标尺锁定钉11均采用M6梅花手拧钉。X轴支架锁定钉12、穿刺针角度调节锁紧钉17、穿刺针架调节锁定钉18、Y轴支架锁定钉22均采用M4梅花手拧钉。万向球头调节锁定5采用M8梅花手拧钉。

主体固定块3、穿刺针角度调节对照盘13、刻度盘指针件14、穿刺针架15、穿刺针架支撑架19、穿刺针固定块20、刺针模块架支撑架辅助支撑件21、Y轴滑座24、X轴滑座29为医用POM材质。

主支撑柱2、万向球头6、万向球头夹块7，8、夹头固定柱9、XY轴标尺25、XY轴装配夹块26、XY轴装配夹块锁定件27为金属材质。具体可以为不锈钢、铝合金等金属材质。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。