本发明涉及一种为外科手术骨磨削过程中高温钻头及骨组织提供有效低温冷却的装置，尤其是涉及一种用于骨磨削的生理盐水低温喷雾冷却装置。
背景技术：
微创手术是当代医学发展的重要趋势，经鼻路进入颅底进行肿瘤摘除手术是近十几年逐步发展起来的微创神经外科手术技术，该手术通过鼻腔等正常生理孔道进入颅底摘除肿瘤，避免了开颅过程对身体产生的损伤和破坏。为充分暴露肿瘤的位置，在颅底肿瘤摘除手术中常需要使用高转速的小型磨具去除部分骨结构。骨组织高速磨削过程中会产生大量的热量，当温度高于50℃，骨组织会出现不同程度的热损伤，神经组织对温度更为敏感，其热损伤的临界温度值为43℃。目前，在临床医学中最常使用的生理盐水滴灌的方式对磨削区域进行冷却，从而冷却高温区域。这种方式冷却效率较低，而且冷却液用量较多，易降低内镜下手术区域的能见度。Kondo等人的研究表明，即使采用足量的流量为720ml/h的生理盐水滴灌磨削区，采用金刚石磨具连续磨削引起的最高骨头温度还是会达到临界值43℃。采用低温冷却液可以提高换热性能，但临床中担心采用低温生理盐水进行滴灌冷却会引起流血不止的问题。
技术实现要素：
为了克服在外科手术骨磨削过程中存在因磨削热量积聚易造成骨组织和神经组织的热损伤的缺陷，本发明提供了一种用于骨磨削的生理盐水低温喷雾冷却装置，目的就是要尽量降低产生热损伤的风险；采用低温生理盐水喷雾的形式对磨削区域持续稳定地降温，通过调节节流阀获得适当的喷雾流量和温度，使磨削区域温度控制在43℃以内，同时不因冷却液的使用而影响手术环境，减少手术所带来的二次风险。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于骨磨削的生理盐水低温喷雾冷却装置，包括液体供给系统、气体供给系统、低温冷却系统和超声雾化系统，所述液体供给系统包括高压氮气瓶、截止阀Ⅰ、生理盐水容器、截止阀Ⅱ和可调节流阀Ⅰ，所述高压氮气瓶的气体出口与所述生理盐水容器的上端进口连接，所述高压氮气瓶的气体出口还设置有压力表I，所述压力表I与生理盐水容器之间设有截止阀I；
所述气体供给系统包括高压清洁空气瓶、截止阀Ⅲ和可调节流阀Ⅱ，所述高压清洁空气瓶的气体出口处设有压力表II；
所述低温冷却系统包括低温室、气体冷却管道和液体冷却管道，所述低温室内设有上冷却腔和下冷却腔，所述气体冷却管道设置在所述上冷却腔内，所述液体冷却管道设置在所述下冷却腔内；
所述生理盐水容器的下端出口通过可调节流阀Ⅰ与所述液体冷却管道的进口连接，所述截止阀Ⅱ设置在所述生理盐水容器的下端出口与可调节流阀Ⅰ之间；液体供给系统利用高压氮气瓶的高压将生理盐水容器中的生理盐水输送至低温冷却系统的液体冷却管道内；所述高压清洁空气瓶的气体出口通过所述可调节流阀Ⅱ与所述气体冷却管道的进口连接，所述截止阀Ⅲ设置在所述高压清洁空气瓶的气体出口与所述可调节流阀Ⅱ之间；
所述超声雾化系统包括气液混合器、超声雾化器、喷雾管道和喷嘴，所述超声雾化器包括超声发生器和雾化囊，所述气液混合器位于所述低温室的外侧，所述液体冷却管道的出口与所述气液混合器的下端链接，所述气体冷却管道的出口与所述气液混合器的上端连接，在液体冷却管道的出口与气液混合器之间、气体冷却管道的出口与气液混合器之间分别设有温度传感器，温度传感器也均位于所述低温室外，所述气液混合器与喷雾管道的一端连接，所述喷雾管道的另一端安装有所述喷嘴，所述雾化囊设置在喷雾管道上且布置在所述超声发生器内，所述超声发生器安装在支撑架上。
进一步，所述气体冷却管道内的气体冷却后的温度为-10℃～0℃，液体冷却管道内的生理盐水冷却后的温度为5℃。
再进一步，所述喷嘴的直径为3mm。
再进一步，所述气体冷却管道、液体冷却管道上均设置有翅片，相邻翅片之间的间距为5-10mm。
再进一步，所述喷雾管道外有保温材料包裹。
更进一步，所述超声发生器由超声发生控制器控制。
本发明的有益效果是：所述装置包括四个部分：液体供给系统、气体供给系统、低温冷却系统以及超声雾化系统。液体供给系统利用高压氮气瓶的高压将生理盐水容器的生理盐水输送至低温冷却系统的液体冷却管道内，其流量通过可调节流阀精确控制，高压氮气瓶安装有压力表，可实时监控高压氮气瓶的压力；气体供给系统将瓶内压缩的清洁空气输送至低温冷却系统的气体入口管道，其流量通过可调节流阀精确控制，高压空气瓶安装有压力表，可实时监控高压空气瓶的压力；其气、液供给系统不采用离心泵等电器元件，大大减少了液、气输送过程中产生的噪音，为手术过程创造了安静的环境；低温冷却系统包括液、气体冷却管道，液、气体冷却管道外表面均分布翅片以强化换热能力，液冷却管道所处温度为5℃，有效避免生理盐水结冰，气冷却管道所处温度为-10℃～0℃；该系统采用不同的温度分别对液、气体进行冷却后再混合；超声雾化系统主要包括气液混合器及超声雾化器，气体和液体在气液混合器混合后得到颗粒较大的雾气，该雾气在雾化囊内因受到超声振动作用生理盐水雾滴颗粒进一步细化，从而提高了喷雾在骨表面的吸附能力以及带走热量的能力。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的等轴侧视图。
图3为图2中A的放大图。
图4为本发明的原理图。
图5为生理盐水容器的主视图。
图6为超声发生器和雾化囊装配示意图。
图7为图6的截面图。
图8为冷却管道的主视图。
图9为喷嘴与手术刀具的装配关系示意图。
图10为喷嘴的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图10，一种用于骨磨削的生理盐水低温喷雾冷却装置，包括液体供给系统、气体供给系统、低温冷却系统和超声雾化系统，所述液体供给系统包括高压氮气瓶1、截止阀Ⅰ6、生理盐水容器3、截止阀Ⅱ9和可调节流阀Ⅰ10，所述高压氮气瓶1的气体出口与所述生理盐水容器3的上端进口连接，所述高压氮气瓶1的气体出口还设置有压力表I4，所述压力表I4与生理盐水容器3之间设有截止阀I6；
所述气体供给系统包括高压清洁空气瓶2、截止阀Ⅲ7和可调节流阀Ⅱ8，所述高压清洁空气瓶2的气体出口处设有压力表II5；
所述低温冷却系统包括低温室13、气体冷却管道11和液体冷却管道12，所述低温室13内设有上冷却腔和下冷却腔，所述气体冷却管道11设置在所述上冷却腔内，所述液体冷却管道12设置在所述下冷却腔内；
所述生理盐水容器3的下端出口通过可调节流阀Ⅰ10与所述液体冷却管道12的进口连接，所述截止阀Ⅱ9设置在所述生理盐水容器3的下端出口与可调节流阀Ⅰ10之间；液体供给系统利用高压氮气瓶1的高压将生理盐水容器3中的生理盐水输送至低温冷却系统的液体冷却管道12内；所述高压清洁空气瓶2的气体出口通过所述可调节流阀Ⅱ8与所述气体冷却管道11的进口连接，所述截止阀Ⅲ7设置在所述高压清洁空气瓶2的气体出口与所述可调节流阀Ⅱ8之间；
所述超声雾化系统包括气液混合器15、超声雾化器、喷雾管道和喷嘴17，所述超声雾化器包括超声发生器19和雾化囊20，所述气液混合器15位于所述低温室13的外侧，所述液体冷却管道12的出口与所述气液混合器15的下端链接，所述气体冷却管道11的出口与所述气液混合器15的上端连接，在液体冷却管道12的出口与气液混合器15之间、气体冷却管道11的出口与气液混合器15之间分别设有温度传感器，温度传感器也均位于所述低温室13外，所述气液混合器15与喷雾管道的一端连接，所述喷雾管道的另一端安装有所述喷嘴17，所述雾化囊20设置在喷雾管道上且布置在所述超声发生器19内，所述超声发生器19安装在支撑架21上。
进一步，所述气体冷却管道11内的气体冷却后的温度为-10℃～0℃，液体冷却管道12内的生理盐水冷却后的温度为5℃。
再进一步，所述喷嘴17的直径为3mm。
再进一步，所述气体冷却管道11、液体冷却管道12上均设置有翅片22，相邻翅片22之间的间距为5-10mm。
再进一步，所述喷雾管道外有保温材料包裹。
更进一步，所述超声发生器19由超声发生控制器18控制。
如图1所示，所述装置包括四个部分：液体供给系统、气体供给系统、低温冷却系统、超声雾化系统。液体供给系统利用高压氮气瓶1的高压将生理盐水容器3的生理盐水输送至低温冷却系统的液体冷却管道12，6是截止阀Ⅰ，9是截止阀Ⅱ，截止阀Ⅰ可控制高压氮气瓶1的开关，截止阀Ⅱ、可调节流阀10精确控制流量，4是高压氮气瓶的压力表Ⅰ，可通过实时监控高压氮气瓶的压力达到及时更换氮气瓶的目的。气体供给系统利用高压空气瓶的压缩清洁空气输送至低温冷却系统的气体冷却管道11，7是截止阀Ⅲ，8是可调节流阀Ⅱ，5是压力表，可实时监控高压空气瓶的压力。中间低温冷却系统为一双层小型冰箱，其内部包括液体冷却管道12和气体冷却管道11，液、气体冷却管道均分布翅片22以强化换热，液体冷却管道12所处环境温度为5℃，气体冷却管道11所处环境温度为-10℃～0℃。温度传感器14是用于检测气体冷却管道11出来的气体的温度，温度传感器16是用于检测液体冷却管道12出来的液体的温度；超声雾化系统包括气、液混合器15、超声发生器19、超声发生控制器18、雾化囊20以及喷嘴17，冷却后的气体和液体在气、液混合器15中混合并初步雾化，雾化囊布置于超声发生器19中央，雾化囊20内部的气液混合物进一步受超声发生器影响雾化成均匀薄雾输送至喷嘴25.
如图2所示，雾化囊20的较大腔体部分在圆柱形超声发生器19的内部，大颗粒水雾在雾化囊中被超声波进一步细化成小颗粒，超声发生器19由支撑架21支撑固定在合适的位置。
如图3所示，该图为低温喷雾系统的原理图。所述超声雾化系统的管道均有保温材料包裹。所述各管道、阀门、喷嘴均由气动快接头连接。所述气、液供给系统单独的将气、液输送至冷却系统，冷却后的气液经气、液混合器雾化后通过超声雾化器进一步得到细腻的薄雾，薄雾由喷嘴喷出。
如图4所示，生理盐水容器3前后管道均为标准管道，可通过气动快接头连接，方便拆卸和更换生理盐水。
如图5所示，雾化囊20为膨胀腔结构，气液混合气体在腔体内被超声发生器19产生的超声波作用进一步细化成均匀薄雾。
如图6所示，冷却管道23包括气体冷却管道11和液体冷却管道12，气体冷却管道11和液体冷却管道12均由液翅片22镶嵌冷却管道23上构成。为了简化，图6只画出少数翅片22，其真实结构为翅片均匀分布在管道23上，且翅片间距不大于10mm。翅片增大了换热面积，有效强化冷却管道的换热。
如图7所示，喷嘴17由卡爪24和喷嘴管道25组成，卡爪24主要是方便喷嘴固定在骨磨削的主轴上面，方便同磨削刀具26一同进入鼻腔。喷嘴管道25末端可弯曲，雾气以一定角度从喷嘴喷出至切削区域，最大程度地降低磨削温度。
本发明适用于骨头磨削的低温喷雾冷却系统，采用少量低温生理盐水(3℃～5℃)以喷雾的形式集中喷射在磨削区，形成局部区域的强制对流换热，从而有效加强冷却液带走磨削热的能力。该喷雾系统还要求：为使喷嘴和钻头能顺利进入颅底，钻头+喷嘴的总直径≤6mm；为满足医生对切削区域的能见度要求，喷雾必须薄且均匀。
如上所述,对本发明的实施例进行了详细地说明,但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形,这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此,这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。