一種用于骨外科手術的機械自動化裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于骨外科手術的機械自動化裝置，HMI連接到控制主機，輸入電路連接到HMI，鍵盤、顯示屏和轉換電路均連接到輸入電路，操作桿連接到轉換電路，采集電路連接到控制主機，X射線顯示器和A/D轉換器均連接到采集電路，溫度傳感器和壓力傳感器均連接到A/D轉換器，第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機均連接到輸出電路，第一機械臂和第二機械臂均連接到第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機，X射線頭連接到第一機械臂，操作頭連接到第二機械臂。本實用新型可以通過遠程控制操作進行X射線透視下的骨外科手術，具有定位精準、創面小、術后恢復快等優點，使醫護人員免除了輻射的傷害，提高了手術效率。
【專利說明】一種用于骨外科手術的機械自動化裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種機械自動化裝置，特別是一種用于骨外科手術的機械自動化裝置。
【背景技術】
[0002]早期微創手術，是指通過腹腔鏡、胸腔鏡等內窺鏡在人體內施行手術的一種新技術。微創手術更注重病人的心理、社會、生理(疼痛)、精神風貌、生活質量的改善與康復，最大程度體貼病人，減輕病人的痛苦。微創手術具有創傷小、疼痛輕、恢復快的優越性。如LC手術切口約1cm，不切斷肌肉，腹式呼吸恢復早，美觀，術后腹部運動與感覺幾乎無影響，肺部并發癥遠低于經腹膽囊切除術。同時手術時間短，平均約30-60分鐘，腸蠕動恢復快，早進食，基本不用止痛藥。平均住院1-3天，有的甚至術后當晚便可回家(據統計，已行LC最高年齡者為107歲)。隨著科學技術的發展進步，“微創”這一概念已深入到外科手術的各種領域，監控系統也不僅限于內窺鏡，更多是采用介入的方式，如脊柱外科、骨科。還有其他方式，如顯微外科廣泛應用于手外科等。
[0003]目前的微創手術主要有腹腔鏡手術、胸腔鏡手術、脊椎外科微創手術等，但對于普通的骨外科手術，通常還是需要病人多次進行透視拍片，然后根據醫生的臨床經驗進行手術。這種手術基本依靠醫生的經驗進行，存在手術部位定位差，傷口較大，術后恢復時間長，易造成并發癥等缺點。而對于一些較為復雜的骨外科手術，需要術中進行透視分析，而透視的X射線由于醫生的職業特點，會給其帶來小劑量長期照射下的各種身體傷害，如脫發、器官受損、白細胞減 少、晶體混濁等等。而一些無需術中透視的手術，也需要病患進行多次反復的透視以確定病灶區，對于一些行動不便的病患如骨折病患，無疑造成了極大的不便。
【發明內容】
[0004]為解決上述問題，本實用新型公開了一種用于骨外科手術的機械自動化裝置，可以通過遠程控制操作進行X射線透視下的骨外科手術，定位精準，創面小，并且使醫護人員免除了輻射的傷害。
[0005]本實用新型公開的一種用于骨外科手術的機械自動化裝置，包括控制主機、HM1、輸入電路、鍵盤、顯示屏、轉換電路、操作桿、X射線顯示器、采集電路、Α/D轉換器、溫度傳感器、壓力傳感器、輸出電路、第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第一機械臂、第二機械臂、X射線頭和操作頭，所述的HMI連接到控制主機，所述的輸入電路的一端連接到HMI，所述的鍵盤、顯示屏和轉換電路均連接到輸入電路的另一端，所述的操作桿連接到轉換電路，所述的采集電路的一端連接到控制主機，所述的X射線顯示器和Α/D轉換器均連接到采集電路的另一端，所述的溫度傳感器和壓力傳感器均連接到Α/D轉換器，所述的輸出電路的一端連接到控制主機，所述的第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機均連接到輸出電路的另一端，所述的第一機械臂和第二機械臂均連接到第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機，所述的X射線頭連接到第一機械臂，所述的操作頭連接到第二機械臂。本實用新型通過設置的HMI，利用輸入單元(觸摸屏、鍵盤等)寫入工作參數或輸入操作命令，實現了人與機器信息交互；通過設置的操作桿，通過轉換電路將動作指令轉換為電信號，可以遠程操控第一機械臂、第二機械臂進行動作；通過設置的溫度傳感器，可以實時監控術中操作頭上的溫度，針對不同的手術部位實現精準溫度的控制，減少術中的出血狀況，利于病患術后的快速恢復；通過設置的壓力傳感器，可以實時監控術中操作頭與病患體表之間的壓力數值，從而精準控制術中切割的力度，保證切割傷口的準確性、有效性；通過設置的Α/D轉換器，可以將溫度傳感器和壓力傳感器采集的模擬信號進行數字轉換；通過設置的采集電路，可以將X射線頭反饋的信號和Α/D轉換器轉換的信號傳送到控制主機，并分別在X射線顯示器和顯示屏上進行顯示，方便了醫護人員對病灶區的觀測、監視和對手術過程中的數據監測；通過設置的第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機，分別為第一機械臂、第二機械臂提供前后伸縮運動的動力、360度轉動運動的動力和上下運動的動力，同時伺服電機可使控制速度，位置精度高，得到控制信號后反應快速，有效實現了第一機械臂、第二機械臂在手術中的各類動作；通過設置的X射線頭，可以根據手術需要在術中為病患提供實時的X射線透視服務，實時監測、跟蹤病灶區，令手術的定位更加精準，手術創面小，減少了手術時間和病患的痛苦，利于術后病患的快速恢復；通過設置的操作頭，可以根據手術實施的需要選取不同的操作頭如電熱手術刀、手術鉗等，滿足了骨外科手術的各類需要。
[0006]本實用新型公開的一種用于骨外科手術的機械自動化裝置的一種改進，還包括放大器，所述的放大器的一端連接到Α/D轉換器，所述的溫度傳感器和壓力傳感器均連接到放大器的另一端。本改進可以有效將溫度傳感器和壓力傳感器實時采集的信號進行放大，防止由于信號過弱而造成的采集數據不準確，大大提高了傳感器數據采集的準確性，提高了手術質量。
[0007]本實用新型公開的一種用于骨外科手術的機械自動化裝置的一種改進，所述的溫度傳感器為貼片式溫度傳感器。本改進可以減少溫度傳感器的占用空間，同時增加了數據采集的面積，令采集的數據更加精確。
[0008]本實用新型公開的一種用于骨外科手術的機械自動化裝置的又一種改進，所述的顯示屏為觸摸型LED顯示屏。本改進可以方便醫護人員對控制主機進行各類指令操作，令操作更加方便、快捷，節約了手術時間，提高了手術效率。
[0009]本實用新型公開的一種用于骨外科手術的機械自動化裝置，可以通過遠程控制操作進行X射線透視下的骨外科手術，具有定位精準、創面小、術后恢復快等優點，使醫護人員免除了輻射的傷害，減少了手術時間，提高了手術效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1、本實用新型的結構框圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本實用新型，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。需要說明的是，下面描述中使用的詞語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語“內”和“外”分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向。
[0012]如圖1所示，本實用新型公開的一種用于骨外科手術的機械自動化裝置，包括控制主機、HM1、輸入電路、鍵盤、顯示屏、轉換電路、操作桿、X射線顯示器、采集電路、Α/D轉換器、溫度傳感器、壓力傳感器、輸出電路、第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第一機械臂、第二機械臂、X射線頭和操作頭，所述的HMI連接到控制主機，所述的輸入電路的一端連接到HMI，所述的鍵盤、顯示屏和轉換電路均連接到輸入電路的另一端，所述的操作桿連接到轉換電路，所述的采集電路的一端連接到控制主機，所述的X射線顯示器和A/D轉換器均連接到采集電路的另一端，所述的溫度傳感器和壓力傳感器均連接到Α/D轉換器，所述的輸出電路的一端連接到控制主機，所述的第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機均連接到輸出電路的另一端，所述的第一機械臂和第二機械臂均連接到第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機，所述的X射線頭連接到第一機械臂，所述的操作頭連接到第二機械臂。本實用新型通過設置的HMI，利用輸入單元(觸摸屏、鍵盤等)寫入工作參數或輸入操作命令，實現了人與機器信息交互；通過設置的操作桿，通過轉換電路將動作指令轉換為電信號，可以遠程操控第一機械臂、第二機械臂進行動作；通過設置的溫度傳感器，可以實時監控術中操作頭上的溫度，針對不同的手術部位實現精準溫度的控制，減少術中的出血狀況，利于病患術后的快速恢復；通過設置的壓力傳感器，可以實時監控術中操作頭與病患體表之間的壓力數值，從而精準控制術中切割的力度，保證切割傷口的準確性、有效性；通過設置的Α/D轉換器，可以將溫度傳感器和壓力傳感器采集的模擬信號進行數字轉換；通過設置的采集電路，可以將X射線頭反饋的信號和Α/D轉換器轉換的信號傳送到控制主機，并分別在X射線顯示器和顯示屏上進行顯示，方便了醫護人員對病灶區的觀測、監視和對手術過程中的數據監測；通過設置的第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機，分別為第一機械臂、第二機械臂提供前后伸縮運動的動力、360度轉動運動的動力和上下運動的動力，同時伺服電機可使控制速度，位置精度高，得到控制信號后反應快速，有效實現了第一機械臂、第二機械臂在手術中的各類動作；通過設置的X射線頭，可以根據手術需要在術中為病患提供實時的X射線透視服務，實時監測、跟蹤病灶區，令手術的定位更加精準，手術創面小，減少了手術時間和病患的痛苦，利于術后病患的快速恢復；通過設置的操作頭，可以根據手術實施的需要選取不同的操作頭如電熱手術刀、手術鉗等，滿足了骨外科手術的各類需要。
[0013]作為一種優選，還包括放大器，所述的放大器的一端連接到Α/D轉換器，所述的溫度傳感器和壓力傳感器均連接到放大器的另一端。本實用新型可以有效將溫度傳感器和壓力傳感器實時采集的信號進行放大，防止由于信號過弱而造成的采集數據不準確，大大提高了傳感器數據采集的準確性，提高了手術質量。
[0014]作為一種優選，所述的溫度傳感器為貼片式溫度傳感器。本實用新型可以減少溫度傳感器的占用空間，同時增加了數據采集的面積，令采集的數據更加精確。
[0015]作為一種優選，所述的顯示屏為觸摸型LED顯示屏。本實用新型可以方便醫護人員對控制主機進行各類指令操作，令操作更加方便、快捷，節約了手術時間，提高了手術效率。
[0016]實施例
[0017]在手術室內設置第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第一機械臂、第二機械臂、X射線頭、操作頭、溫度傳感器、壓力傳感器。第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機通過連接線連接到第一機械臂、第二機械臂，第一機械臂的頂端設置有X射線頭，第二機械臂的頂端設置有操作頭。第一機械臂、第二機械臂上均設置有伸縮桿、連接軸，操作頭可360度旋轉，第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機分別控制前后伸縮運動、360度轉動運動和上下運動，可以控制第一機械臂、第二機械臂伸縮、轉動、上下運動靈活自如，還可以控制操作頭轉動替換不同的手術器械如電熱手術刀、手術鉗等。
[0018]在控制室內設置控制主機、HM1、輸入電路、鍵盤、顯示屏、轉換電路、操作桿、X射線顯示器、輸出電路、采集電路、放大器、Α/D轉換器。輸入電路、輸出電路、采集電路均連接到控制主機，鍵盤、觸摸型LED顯示屏和轉換電路通過輸入電路連接到HMI，操作桿連接到轉換電路，X射線顯示器和Α/D轉換器連接到采集電路，放大器連接到Α/D轉換電路。
[0019]控制室與手術室之間設置有連接線，如專用的連接電纜，連接電纜保證了采集電路、輸出電路的信號有效傳送。
[0020]進行手術時:
[0021](I)在手術室內對病患進行常規的麻醉，并根據需要將病患進行固定，連接各項常規手術監測儀器和給藥儀器，如心電監護儀、呼吸機等。
[0022](2)醫護人員在控制室內，根據手術需要，通過鍵盤和觸摸型LED顯示屏對控制主機進行指令輸入和控制輸入，啟動各類設備。
[0023](3)醫護人員控制操作桿，轉換電路將操作桿的動作指令進行轉換為電信號，從而對第一機械臂和第二機械臂進行動作控制，并可在實施手術的過程中根據手術需要進行各類手術器械的更換。其中第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機分別控制前后伸縮運動、360度轉動運動和上下運動，第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機對第一機械臂、第二機械臂、操作頭進行動作控制，從而使第一機械臂和第二機械臂可以伸縮、轉動、上下運動靈活自如，滿足了術中不同方位、角度的手術實施，同時還可以控制操作頭進行轉動從而替換不同的手術器械如電熱手術刀、手術鉗等。
[0024](4)醫護人員通過操作桿控制第一機械臂，從而控制X射線頭對病灶部位進行實時透視，保證了術中的定位準確。
[0025](5)根據步驟(4)中的透視結果，操作第二機械臂從而控制操作頭對病灶部位進行開刀手術，操作頭前端的溫度傳感器和壓力傳感器可以采集術中的溫度值和壓力值，醫護人員根據手術需要，通過觸摸型LED顯示屏的數據顯示結果，控制操作頭的溫度，針對不同的手術部位實現精準溫度的控制，減少術中的出血狀況，利于病患術后的快速恢復，壓力傳感器可以實時感應術中操作頭與病患體表之間的壓力數值，從而精準控制術中切割的力度，保證切割傷口的準確性、有效性。
[0026](6)打開病灶區后，醫護人員進入手術室中對病患實施手術，如復位、固定、縫合
坐寸ο
[0027]手術全程中，可利用X射線頭對病患的手術部位進行精準定位，并進行病灶打開，病灶部位打開后即可進行常規的骨外科手術，免除了 X射線輻射對醫護人員的傷害。相比于傳統的骨外科手術中需要依靠醫護經驗進行開刀，開刀部位定位精準、刀口創面更小，免除了病患反復透視定位的繁瑣，節約了手術時間，提高了手術效率和手術質量，減少了病患的痛苦，利用病患的快速恢復。[0028]本實用新型公開的一種用于骨外科手術的機械自動化裝置，可以通過遠程控制操作進行X射線透視下的骨外科手術，具有定位精準、創面小、術后恢復快等優點，使醫護人員免除了輻射的傷害，減少了手術時間，提高了手術效率。
[0029]本實用新型方案所公開的技術手段不僅限于上述技術手段所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。以上所述是本實用新型的【具體實施方式】，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種用于骨外科手術的機械自動化裝置，其特征在于:包括控制主機、HM1、輸入電路、鍵盤、顯示屏、轉換電路、操作桿、X射線顯示器、采集電路、Α/D轉換器、溫度傳感器、壓力傳感器、輸出電路、第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第一機械臂、第二機械臂、X射線頭和操作頭，所述的HMI連接到控制主機，所述的輸入電路的一端連接到HMI，所述的鍵盤、顯示屏和轉換電路均連接到輸入電路的另一端，所述的操作桿連接到轉換電路，所述的采集電路的一端連接到控制主機，所述的X射線顯示器和Α/D轉換器均連接到采集電路的另一端，所述的溫度傳感器和壓力傳感器均連接到Α/D轉換器，所述的輸出電路的一端連接到控制主機，所述的第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機均連接到輸出電路的另一端，所述的第一機械臂和第二機械臂均連接到第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機，所述的X射線頭連接到第一機械臂，所述的操作頭連接到第二機械臂。
2.根據權利要求1所述的一種用于骨外科手術的機械自動化裝置，其特征在于:還包括放大器，所述的放大器的一端連接到Α/D轉換器，所述的溫度傳感器和壓力傳感器均連接到放大器的另一端。
3.根據權利要求1或2所述的一種用于骨外科手術的機械自動化裝置，其特征在于:所述的溫度傳感器為貼片式溫度傳感器。
4.根據權利要求1所述的一種用于骨外科手術的機械自動化裝置，其特征在于:所述的顯示屏為觸摸型LED顯示屏。
【文檔編號】A61B19/00GK203591327SQ201320754865
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】徐佳 申請人:徐佳