專利名稱：一種骨科專用的手術裝置及使用該手術裝置的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種手術裝置及其使用方法，具體涉及一種骨科專用的手術裝置及使用該手術裝置的方法。
背景技術：
現(xiàn)有手術導航裝置多結構復雜，因為價格極其昂貴，只限于國內少數幾個大醫(yī)院中應用，例如脊柱外科和人工關節(jié)置換手術，該類手術導航裝置不能多設施共享，但是尚未開發(fā)出商品化的可用于骨折復位的導航裝置。泰勒公開了一種基于六足雙環(huán)平臺設計的計算機輔助骨折復位裝置，但是該裝置的桿狀結構工藝復雜，使其價格昂貴，而且復雜的制作工藝，不可避免會帶來積累誤差，影響骨折復位精度。此外，此裝置的計算機輔助計算是基于二維X光片，而管球的距離和設置 等因素會影響計算精度。301醫(yī)院的唐佩福公開了一種基于CT的改進設計，但是復雜的結構不僅帶來金屬偽影，為圖像處理增加難度，而且成本高昂，積累誤差加大。顧公開了一種單邊固定架閉合骨折復位裝置，通過多關節(jié)精確操作重建計算機得到的復位六個參數。但是該裝置結構復雜，各關節(jié)工藝要求極高，價格不菲。此外，多關節(jié)復雜的結構使其與專用外固定器相比固定強度等力學性能均降低。綜上所述，現(xiàn)有的手術導航裝置存在結構復雜，價格昂貴，不便于大范圍推廣使用的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的手術導航裝置存在結構復雜，價格昂貴，不便于大范圍推廣使用的問題，進而提供一種廉價而精確的骨科專用手術裝置及其使用方法。本發(fā)明的技術方案是一種骨科專用手術裝置，它包括兩個手術導航器、多個套筒和多根金屬絲，兩個手術導航器均為X光透射性導航器，每個手術導航器均包括導航架、導航固定柄和多個錐狀導航凸起，導航架的一端設有導航固定柄，導航架的另一端設有多個錐狀導航凸起，每個錐狀導航凸起上開有一個通孔，每個通孔內設有一個套筒，兩個手術導航器的錐狀導航凸起端相對設置，且兩個手術導航器之間通過穿設在多個套筒內的多根金屬絲連接。本發(fā)明還提供了一種利用上述手術裝置實現(xiàn)骨科手術的方法，該方法為步驟一利用外固定架固定導航器，用外固定架將兩個導航器分別固定于骨折兩端，使兩個手術導航器的錐狀導航凸起端相向設置，距離為3cm-10cm,步驟二 確定兩個導航器之間多個錐狀導航凸起之間的連接點以及連接方式，將一個手術導航器上的多個錐狀導航凸起分別標記為A點、B點、C點、D點、E點和F點,將另一個手術導航器上的多個錐狀導航凸起分別標記為a點、b點、c點、d點、e點和f點，其中，A點與a點連接，A點與e點連接，B點與b點連接，C點與f點連接，E點與a點連接，F(xiàn)點與c點連接，F(xiàn)點與f點連接；步驟三確定骨折虛擬復位后兩個導航器的多個錐狀導航凸起之間的距離，將患肢與健康的肢體同時進行X射線斷層掃描CT，利用CT三維圖像數據進行建模，建模后通過VTK軟件對患肢進行虛擬復位，并根據步驟二確定的連接方式計算復位后骨折斷端兩側導航器上錐狀導航凸起的尖部之間的各個距離，所述距離即為骨折復位時所需連接兩個導航器的導航凸起的每根金屬絲的長度，A點與a點之間的金屬絲長度為2cm-15cm, A點與e點之間的金屬絲長度為2cm-15cm, B點與b點之間的金屬絲長度為2cm-15cm, C點與f點之間的金屬絲長度為2cm-15cm, E點與a點之間的金屬絲長度為2cm-15cm，F(xiàn)點與c點之間的金屬絲長度為2cm-15cm，F(xiàn)點與f點之間的金屬絲長度為2cm_15cm ；步驟四量取多根金屬絲的長度， 通過精確測量工具根據步驟三所計算骨折復位所需連接兩個導航器的導航凸起的每根金屬絲的各個長度，量取每根金屬絲的長度，并以兩個距離標記片分別固定在金屬絲上，使兩個距離標記片外端部之間的距離等于所量取的相應長度，步驟五以相應長度金屬絲連接骨折兩側二導航器各導航凸起并固定，將步驟四量取標記的每根金屬絲的兩端分別按照步驟二或步驟三中的連接關系穿設并連接于骨折兩側導航凸起的套筒內，每根金屬絲的兩端分別通過一個螺栓固定，步驟六拉緊各連接線進行骨折復位，松開外固定架上的連桿螺栓，調整外固定架及骨折兩端的距離，使兩個手術導航器之間的金屬絲均保持拉緊繃直的狀態(tài)，即利用繃緊的金屬絲重建骨折虛擬復位時兩個手術導航器之間的相對位置距離關系，進而達到骨折復位位置，重新旋緊外固定架上的連桿螺栓，至此，完成骨折復位手術。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下效果1.本發(fā)明結構簡單，采用手術導航器與外固定架可分離式設計，不需要專門設計外固定架，任何商品化的外固定器均可搭載，骨折復位固定后導航器即可拆下重復利用，因此大大降低了成本，同時為骨折固定提供了更高的可靠性，便于在醫(yī)療行業(yè)中大范圍推廣使用。2.本發(fā)明在大量的骨折模型閉合復位實驗中，對于粉碎性脛骨骨折的閉合復位精度能夠達到Imm殘留位移誤差和I度的殘留成角誤差。而骨折復位后殘留位移誤差在10_，殘留成角誤差在5度即可滿足臨床需要，因此該發(fā)明的導航精度高，足以滿足臨床對手術導航技術的要求。3.本發(fā)明與類似的泰勒的六足雙環(huán)平臺設計和顧的單邊骨折復位器相比，本發(fā)明不需要制作工藝要求很高的高精度連接桿和結構復雜的調控關節(jié)，而通過多根一定長度的金屬絲即可重建計算機虛擬骨折復位求得的導航器相對位置關系，簡單的游標卡尺即可實現(xiàn)高精度測量和確認精度，因此用簡單而廉價的裝置和方法實現(xiàn)了高精度的手術導航。4.由于導航器設計簡單，制作工藝要求低，因此可以大量低成本制作，便于在基層醫(yī)院推廣使用，基層醫(yī)院只需要將導航器固定后的斷層掃描圖像數據傳輸給上級醫(yī)院，上級醫(yī)院通過軟件計算出骨折復位所需各連接金屬絲的長度后將報告提交基層醫(yī)院進行實際骨折復位操作，患者即使在基層醫(yī)院也可以接受高精度的導航手術，這是現(xiàn)存技術所無法實現(xiàn)的，具有極高的社會價值。


圖I是本發(fā)明的整體結構示意圖，圖2是本發(fā)明一個手術導航器的主視圖，圖3是錐狀導航凸起的放大圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖I-圖3說明本實施方式，本實施方式的一種骨科專用手術裝置，它包括兩個手術導航器、多個套筒I和多根金屬絲2，兩個手術導航器均為X光透射性導航器，每個手術導航器均包括導航架3、導航固定柄4和多個錐狀導航凸起5，導航架3的一端設有導航固定柄4，導航架3的另一端設有多個錐狀導航凸起5，每個錐狀導航凸起5上開有一個通孔5-1，每個通孔5-1內設有一個套筒1，兩個手術導航器的錐狀導航凸起端相對設置，且兩個手術導航器之間通過穿設在多個套筒I內的多根金屬絲2連接。
本實施方式的多個錐狀導航凸起5在導航架3上盡量遠隔分布，有助于提高精度；多個錐狀導航凸起5分散設置在導航架3內部，有助于遇到阻隔時連接金屬絲。本實施方式手術導航器的材料為光造型樹脂。這種材料的好處是X線透射性好，無金屬偽影，變形性小。導航器的材料還可為其他X線透射性好且變形性小的材料，如碳纖維等。本實施方式的金屬絲2為鋼制金屬絲，由于鋼制金屬絲拉伸時，變形小，有效的保證骨折復位精度。金屬絲2也可為任何低延展度素材細絲，如低延展度碳纖等，或有機包膜的金屬絲等混合材料。本實施方式的套筒I為非X線透射性堅硬素材，如金屬微管，其一端與導航凸起尖部平齊，既可以作為X線斷層掃描時的導航標記物，又可以充當金屬絲套筒，防止金屬絲在拉緊時切割導航器素材。如導航器為X線半透射性堅硬素材，則可不用套筒1，僅設通孔5-1。本實施方式的VTK軟件為日本開發(fā)的軟件。
具體實施方式
二 結合圖I說明本實施方式，本實施方式的所述導航架3為T形導航架、橢圓形導航架、矩形導航架、環(huán)形導航架、半環(huán)形導航架，金屬絲2為低延展度素材細絲。具體形式根據骨折部位而不同，以避免在復位時與固定架相刮碰，又能使導航凸起能夠在垂直于骨長軸的平面上廣泛分布為準，如此設置，使用靈活、方便，而且保證復位的精度。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖I和圖3說明本實施方式，本實施方式的手術裝置還包括多個螺栓6和多個距離標記片7，設有導航柄4 一側的導航架3上設有多個螺栓6，且每個螺栓6的位置與每個錐狀導航凸起5的位置相對應，用于固定穿過通孔的金屬絲2，穿設在錐狀導航凸起5錐尖處的每根金屬絲2的兩端各設有一個距離標記片7。如此設置，距離標記片即能準確標記金屬絲的長度，在穿過套筒后，該距離標記片的距離標記側與套筒一端(即導航凸起尖端)緊密相抵，使導航凸起尖端距離在金屬線拉緊時精準控制于復位所需長度使用方便可靠。上述的螺栓6固定于導航架3上也可獨立于導航架3，可為螺栓樣結構也可為任何其他樣式的絲線固定裝置，如夾片等結構。其它組成和連接關系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四結合圖I和圖2說明本實施方式，本實施方式的導航架3包括導航塊8和多根導航管9，導航塊8的左右兩端各設有一根導航管9，導航塊8的上端設有兩個導航9，每個導航管9的端部均設有一個錐狀導航凸起5。如此設置，既不影響連線，又能將所載導航凸起5盡可能大范圍的分布在導航架3所在平面上，以提高精度導航塊8相比，導航管9雖然可減輕導航架3的重量，但如果太長則容易在金屬絲2。與拉緊時產生變形，增大誤差，因此其長度應根據導航架材料而決定。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五結合圖I和圖2說明本實施方式，本實施方式的套筒I為非X線透射性堅硬素材，其數量為3個-20個。如此設置，不但便于確定兩個錐狀導航凸起5之間的中心位置，還便于根據實際手術需要，選擇合適數量的錐狀導航凸起5。錐狀導航凸起5如此設計，可避免導航器在連接金屬絲產生阻礙，也可以設計成半球形凸起等形態(tài)，其數量為至少3個-10個。。其它組成和連接關系與具體實施方式
一、三或四相同。
具體實施方式
六本實施方式提供了一種骨折閉合復位的手術導航方法，該方法為 步驟一利用外固定架固定導航器，用外固定架將兩個導航器分別固定于骨折兩端，使兩個手術導航器的錐狀導航凸起端相向設置，距離為3cm-10cm，套筒I的方向與骨的長軸平行，步驟二 確定兩個導航器之間多個錐狀導航凸起5之間的連接點以及連接方式，將一個手術導航器上的多個錐狀導航凸起5分別標記為A點、B點、C點、D點、E點和F點,將另一個手術導航器上的多個錐狀導航凸起5分別標記為a點、b點、c點、d點、e點和f點，其中，A點與a點連接，A點與e點連接，B點與b點連接，C點與f點連接，E點與a點連接，F(xiàn)點與c點連接，F(xiàn)點與f點連接；步驟三確定骨折虛擬復位后兩個導航器的多個錐狀導航凸起5之間的距離，將患肢與健康的肢體同時進行X射線斷層掃描CT，利用CT三維圖像數據進行建模，建模后通過VTK軟件對患肢進行虛擬復位，并根據步驟二確定的連接方式計算復位后骨折斷端兩側導航器上錐狀導航凸起5的尖部之間的各個距離，所述距離即為骨折復位時所需連接兩個導航器的導航凸起的每根金屬絲2的長度，A點與a點之間的金屬絲2長度為2cm-15cm,A點與e點之間的金屬絲2長度為2cm-15cm,B點與b點之間的金屬絲2長度為2cm-15cm，C點與f點之間的金屬絲2長度為2cm-15cm，E點與a點之間的金屬絲2長度為2cm-15cm，F(xiàn)點與c點之間的金屬絲2長度為2cm-15cm，F(xiàn)點與f點之間的金屬絲2長度為2cm_15cm ；步驟四量取多根金屬絲2的長度，通過精確測量工具根據步驟三所計算骨折復位所需連接兩個導航器的導航凸起的每根金屬絲2的各個長度，量取每根金屬絲2的長度，并以兩個距離標記片7分別固定在金屬絲2上，使兩個距離標記片7外端部之間的距離等于所量取的相應長度，步驟五以相應長度金屬絲2連接骨折兩側二導航器各導航凸起并固定，將步驟四量取標記的每根金屬絲2的兩端分別按照步驟二或步驟三中的連接關系穿設并連接于骨折兩側導航凸起5的套筒I內，每根金屬絲2的兩端分別通過一個螺栓6固定，步驟六拉緊各連接線進行骨折復位，
松開外固定架上的連桿螺栓，調整外固定架及骨折兩端的距離，使兩個手術導航器之間的金屬絲2均保持拉緊繃直的狀態(tài)，即利用繃緊的金屬絲2重建骨折虛擬復位時兩個手術導航器之間的相對位置距離關系，進而達到骨折復位位置，重新旋緊外固定架上的連桿螺栓，至此，完成骨折復位手術。本發(fā)明采用上述方法對脛骨干粉碎性骨折模型進行閉合復位后殘留誤差如下
' _轉殘留誤差(。)|位移殘留誤差(Mt)
權利要求
1.一種骨科專用的手術裝置，其特征在于它包括兩個手術導航器、多個套筒(I)和多根金屬絲(2)，兩個手術導航器均為X光透射性導航器，每個手術導航器均包括導航架(3)、導航固定柄(4)和多個錐狀導航凸起(5)，導航架(3)的一端設有導航固定柄(4)，導航架(3)的另一端設有多個錐狀導航凸起(5)，每個錐狀導航凸起(5)上開有一個通孔(5-1)，每個通孔(5-1)內設有一個套筒(1)，兩個手術導航器的錐狀導航凸起端相對設置，且兩個手術導航器之間通過穿設在多個套筒(I)內的多根金屬絲(2)連接。
2.根據權利要求I所述一種骨科專用的手術裝置，其特征在于所述導航架(3)為T形導航架、橢圓形導航架、矩形導航架、環(huán)形導航架、半環(huán)形導航架，金屬絲(2)為低延展度素材細絲。
3.根據權利要求2所述一種骨科專用的手術裝置，其特征在于所述手術裝置還包括多個螺栓(6)和多個距離標記片(7)，設有導航柄(4) 一側的導航架(3)上設有多個螺栓(6)，且每個螺栓(6)的位置與每個錐狀導航凸起(5)的位置相對應，用于固定穿過通孔的金屬絲(2)，穿設在錐狀導航凸起(5)錐尖處的每根金屬絲(2)的兩端各設有一個距離標記片⑴。
4.根據權利要求3所述一種骨科專用的手術裝置，其特征在于導航架(3)包括導航塊(8)和多根導航管(9)，導航塊(8)的左右兩端各設有一根導航管(9)，導航塊(8)的上端設有兩個導航管(9 )，每個導航管(9 )的端部均設有一個錐狀導航凸起(5 )。
5.根據權利要求4所述一種骨科專用的手術裝置，其特征在于套筒(I)為非X線透射性堅硬素材，其數量為3個-20個。
6.一種利用權利要求I所述裝置實現(xiàn)的骨科手術方法，其特征在于手術具體方法步驟為 步驟一利用外固定架固定導航器， 用外固定架將兩個導航器分別固定于骨折兩端，使兩個手術導航器的錐狀導航凸起端相向設置，距離為3cm-10cm, 步驟二 確定兩個導航器之間多個錐狀導航凸起(5)之間的連接點以及連接方式， 將一個手術導航器上的多個錐狀導航凸起(5)分別標記為A點、B點、C點、D點、E點和F點,將另一個手術導航器上的多個錐狀導航凸起5分別標記為a點、b點、c點、d點、e點和f點，其中，A點與a點連接，A點與e點連接，B點與b點連接，C點與f點連接，E點與a點連接，F(xiàn)點與c點連接，F(xiàn)點與f點連接； 步驟三確定骨折虛擬復位后兩個導航器的多個錐狀導航凸起(5)之間的距離， 將患肢與健康的肢體同時進行X射線斷層掃描CT，利用計算機將CT三維圖像數據進行建模，建模后通過VTK軟件對患肢進行虛擬復位，并根據步驟二確定的連接方式計算復位后骨折斷端兩側導航器上錐狀導航凸起(5)的尖部之間的各個距離，所述距離即為骨折復位時所需連接兩個導航器的導航凸起的每根金屬絲(2)的長度，A點與a點之間的金屬絲(2)長度為2cm-15cm，A點與e點之間的金屬絲(2)長度為2cm-15cm，B點與b點之間的金屬絲(2)長度為2cm-15cm，C點與f點之間的金屬絲(2)長度為2cm-15cm，E點與a點之間的金屬絲(2)長度為2cm-15cm，F(xiàn)點與c點之間的金屬絲(2)長度為2cm-15cm，F(xiàn)點與f點之間的金屬絲(2)長度為2cm-15cm ； 步驟四量取多根金屬絲(2)的長度，通過精確測量工具根據步驟三所計算骨折復位所需連接兩個導航器的導航凸起的每根金屬絲(2)的各個長度，量取每根金屬絲(2)的長度，并以兩個距離標記片(7)分別固定在金屬絲(2)上，使兩個距離標記片(7)外端部之間的距離等于所量取的相應長度， 步驟五以相應長度金屬絲(2)連接骨折兩側二導航器各導航凸起并固定， 將步驟四量取標記的每根金屬絲(2)的兩端分別按照步驟二或步驟三中的連接關系穿設并連接于骨折兩側導航凸起(5)的套筒(I)內，每根金屬絲(2)的兩端分別通過一個螺栓(6)固定， 步驟六拉緊各連接線進行骨折復位， 松開外固定架上的連桿螺栓，調整外固定架及骨折兩端的距離，使兩個手術導航器之間的金屬絲(2)均保持拉緊繃直的狀態(tài)，即利用繃緊的金屬絲(2)重建骨折虛擬復位時兩個手術導航器之間的相對位置距離關系，進而達到骨折復位位置，重新旋緊外固定架上的連桿螺栓，至此，完成骨折復位手術。
7.根據權利要求6所述的手術方法，其特征在于步驟一中的外固定架為單邊外固定架、環(huán)形外固定架或雜交式外固定架。
8.根據權利要求7所述的手術方法，其特征在于步驟一中的兩個手術導航器均通過導航固定柄(4)可拆卸固定在外固定架上。
全文摘要
一種骨科專用的手術裝置及使用該手術裝置的方法，它涉及一種手術裝置及其使用方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的手術導航裝置存在結構復雜，價格昂貴，不便于大范圍推廣使用的問題。本發(fā)明的手術導裝置由X光透射性導航器構成，每個導航器具有多個內置非X光透射性套筒的錐狀導航突起，兩個手術導航器的錐狀導航凸起端相對設置；步驟一通過外固定架固定導航器，步驟二確定兩個導航器之間的連接點以及連接方式，步驟三利用計算機模擬確定骨折復位后兩個導航器的多個錐狀導航凸起之間的距離，步驟四量取多根金屬絲的長度，步驟五以相應長度金屬絲連接骨折兩側二導航器各導航凸起并固定，步驟六拉緊各連接線進行骨折復位，本發(fā)明用于骨折閉合復位手術中。
文檔編號A61B17/56GK102871714SQ201210417339
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權日2012年10月26日
發(fā)明者杜大江 申請人:杜大江