[发明专利]一种颅面外科整形手术辅助装置

说明书

技术领域

本发明涉及微创外科整形手术机器人领域，具体地，涉及一种用于颅面外科整形手术的辅助装置。

背景技术

计算机辅助技术在医学领域的应用日趋广泛，近20年来己成为外科领域研究应用的常规方向之一。

机器人手术逐渐成为外科微创手术的主流。机器人系统具有人手无法比拟的稳定性与精确性，术中可精确定位，减少手术创伤及并发症，提高手术成功率。

整形外科手术主要的治疗对象是各种先、后天因素造成的颅面骨及相应软组织的严重畸形。由于颅颌面部解剖结构复杂，生命感觉器官密布，多数情况下颅颌面手术视野有限，重要神经血管的结构位于骨组织内，或位于后方；同时必须做到容貌和功能兼顾。

传统整形手术中，颅面整形手术为医生徒手操作手术刀具，目前仍停留在传统的手工测量、目测估计和拓制模型手术设计方法上，手术方案受医生个人经验、习惯等主观思维因素影响甚大。

因此，建立的适用于整形外科的辅助机器人装置对于减轻医生作业疲劳，减少手术创伤，提高精确定位及手术成功率具有十分重要的意义。

经对现有技术专利检索发现，只检索到名为“一种用于鼻尖整形手术的鼻软骨支架辅助装置”，中国专利号为200880019014.0。未发现关于颅面整形手术相关专利。

由于颅颌面部解剖结构复杂且内含有动脉血管，稍有偏差就有引起动脉出血。经验丰富的医生手持手术刀对下颌骨进行切削手术，由于术中手术刀切向受力复杂且不均匀，医生需花大力维持手术刀的稳定；长时间操作医生极易疲劳，难以确保手术稳定精确进行。

基于上述原因，技术人员致力于研发一款精确定位的颅面整形外科手术机器人辅助装置。在此辅助装置中，通过机械结构可实现在狭小手术视野范围内的精确定位，从而提高手术的成功率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种颅面外科整形手术辅助装置，在使用咬合板作为固定坐标的颅面整形手术中，该辅助装置是一种辅助精确定位机器人系统，能够在有限的空间内精确定位到达完成手术目的。

为实现上述目的，本发明提供一种颅面外科整形手术辅助装置，包括支撑模块，位置控制模块，姿态控制模块，电机运动模块和手术操作模块；其中位置控制模块固定在支撑模块上，两者连接部位的中心轴线与底座支架中心轴平行；姿态控制模块与位置控制模块通过侧边两对称连接件固定；电机运动模块与姿态控制模块联接，且电机运动模块中心轴线与姿态控制模块上侧轴线共线；手术操作模块联接在电机运动模块底部，两者中心轴线共线。

所述的支撑模块包括底座支架、横梁杆、工字型支撑架及圆形套固定件，支撑架分别固定在底座支架与横梁杆上，用来保持横梁杆的稳定，圆形套固定件固定在底座支架上。工字型支撑架末端与位置控制模块相连接。

所述的位置控制模块由阶梯杆与转动杆组成，阶梯杆一端联接上述工字型支撑架上，阶梯杆另一端则与转动杆联接，调整手术所需的空间位置，转动杆另一端则与姿态控制模块上弧形杆件联接。

所述的姿态控制模块则由两个相互正交的弧形杆件通过轴承联接，通过空间转动构成手术所需要的末端姿态。两个弧形杆件中：上端弧形杆件与上述转动杆联接，下端弧形杆件与电机运动模块固定架联接。

所述的电机运动模块包括伺服电机，联轴器，丝杠，第一光杠，轴承，固定架及两个联接板。电机联接在固定架上与联轴器联接，联轴器另一端联接丝杠，通过轴承固定在固定架底部，丝杠与联接凸板通过螺纹咬合，另一端则固定在联接凹板上；第一光杠一端联接固定架，另一端则固定在联接凹板，其中联接凹板固定，联接凸板与丝杆螺纹配合。当电机正转或反转时，通过丝杠传递运动，使得联接凸板实现轴向运动。

所述的手术操作模块包括手柄、导轨固定块、滑块、第二光杠、夹具及手术刀具。导轨固定块与联接凸板联接，手柄联接导轨固定块侧面，第二光杠在导轨固定块底部固定滑块，而后固定夹具夹持刀具。夹具内贴有四片应变片，术中实时显示力的大小，以此判断截骨的深度。

本发明通过阶梯杆、转动杆与正交的弧形杆件组成笛卡尔坐标系运动轴，实现三维空间的运动。通过这样的机构运动，很容易实现在狭小有限的口腔范围内的手术视角精确定位，从而顺利完成手术。

本发明整个机器人辅助装置采用铝合金制造，保证强度与刚度的前提下，可有效减轻装置的重量，该装置还配有重力补偿机构即：两侧相对应的弹簧联接工字型支撑架与位置控制模块转动杆，运动过程中弹簧拉紧补偿由于重力因素导致位置精度的误差。