配备有测量装置以测量骨骼内通孔的长度的外科手术钻以及能够联接至外科手术钻的测量单元的制作方法

本发明涉及一种配备有测量装置以测量骨骼内通孔的长度的外科手术钻。此外，本发明涉及一种能够联接至外科手术钻的测量单元。最后，本发明涉及一种测量穿过骨骼的孔的长度的方法。

背景技术：

1、从临床观察来看，骨科和创伤手术中的问题是在将螺钉插入骨骼碎片之前，确定所需的螺钉长度，例如用于双皮质螺钉放置所需的螺钉长度。当今的机械深度计相当不准确、不可靠且难以握持，这导致手术时间长（由于测量每个单独孔的长度所花费的时间），有时也会导致插入过长的螺钉而造成软组织刺激和疼痛，或者插入过短的螺钉而造成接骨术的（部分或完全）失败。

2、专利申请wo2015006296a1中描述了一种配备有深度测量装置的外科手术钻。该已知的外科手术钻包括：伸缩杆，该伸缩杆具有在操作期间沿钻头滑动的套筒，且其远端与骨骼的近端表面接合；制动机构，该制动机构适于停止伸缩杆相对于钻头的运动；以及致动器，该致动器响应于指示钻头何时穿入骨骼的控制信号而与制动机构接合。传感器测量钻孔装置的马达所汲取的电流。当钻头刺穿骨骼的远端侧时，钻头与骨骼摩擦所产生的摩擦力突然减小，造成马达所汲取的电流迅速下降。马达所汲取的电流的突然下降由传感器测量，处理器将从传感器接收到的电流数据的变化与预定电流变化阈值或电流下降水平进行比较。钻头的延伸超出套筒的远端的长度使用附接至伸缩杆的深度尺或深度计来测量。或者，钻头的延伸超出套筒的远端的长度使用数字计来测量。该已知的外科手术钻的缺点是，它包括两个不同的测量装置，第一个用于通过测量马达所汲取的电流来检测钻头何时从骨骼中出来，第二个用于确定钻孔深度，这涉及复杂的电气和机械测量系统。

3、另一种设有深度测量装置的外科手术钻在专利申请us2015066030a1中有所描述。该已知的外科手术钻包括测量装置，该测量装置被配置为连接至壳体的线性可变差动位移传感器（lvdt），其中，该测量装置被配置为在钻孔过程中测量壳体沿纵向轴线的方向且相对于骨骼表面所覆盖的距离。测量装置包括处理单元，该处理单元包括一个或更多个微分器，以确定行进距离相对于时间的一阶时间导数和二阶时间导数。此外，测量装置包括附加传感器，以测量施加于钻头的力，并使用指示钻头从骨骼皮质出来的时刻的第三信号，其中，当第一信号（位移）的二阶时间导数（加速度）大于零且第二信号（施加于钻头的力）的一阶时间导数小于零时，发出第三信号。该已知的外科手术钻的缺点是，由于连接可移动钻头与测量装置的传感器的杆，测量装置具有不便的构造，导致外科医生握持起来很麻烦。此外，杆还阻碍外科医生观察手术部位。

4、专利申请us2023113352a1和专利申请us2021307764a1描述了一种配备有测量装置以测量骨骼内通孔的长度的外科手术钻，其中，测量装置朝向钻头的端部定向，并被配置为以非接触方式测量测量装置与围绕钻头布置的参考表面之间的平行距离。专利申请us2023113352a1提供了峰值检测器，该峰值检测器在钻头从骨骼的皮质出来时识别加速度峰值和/或加加速度（jerk）峰值；钻头从皮质出来时的位置是基于加速度峰值和/或加加速度峰值计算得出的。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种配备有用于测量骨骼内的通孔的长度的测量装置的外科手术钻、以及一种能够联接至外科手术钻的测量单元，它们使孔的长度被快速且准确地测量，同时易于制造且制造成本低廉。

2、本发明的另一个目的是提供一种测量穿过骨骼的孔的长度的方法。

3、本发明提供了如所附权利要求书中所要求保护的一种配备有用于测量骨骼内的通孔的长度的测量装置的外科手术钻、一种能够联接至外科手术钻的测量单元、以及一种测量穿过骨骼的孔的长度的方法。

4、权利要求书描述了本发明的优选实施例，其构成本说明书不可分割的一部分。

1.一种外科手术钻（1），包括：

2.根据权利要求1所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为：

3.根据权利要求2所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为：

4.根据权利要求2或3所述的外科手术钻（1），其中：

5.根据权利要求1所述的外科手术钻（1），其中：

6.根据权利要求1至5中任一项所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为假定在对所述骨骼（8）钻孔的所述开始时刻（t1）之前，所述钻头（6）抵靠在所述骨骼（8）上。

7.根据权利要求6所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为接收来自操作者的信号，所述信号指示所述钻头（6）何时抵靠在所述骨骼（8）上，并因而指示所述操作者已准备好开始对所述骨骼（8）钻孔。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的外科手术钻（1），其中，所述测量单元（11）包括加速度计（17），所述加速度计（17）被配置为测量所述支撑体（2）至少沿所述旋转轴线（5）的加速度（a）。

9.根据权利要求8所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为根据所述加速度计（17）测量的所述加速度（a）来确定对所述骨骼（8）钻孔的所述开始时刻（t1），特别是当所述加速度计（17）在预定频带内测量的所述加速度（a）超过第一阈值时，确定对所述骨骼（8）钻孔的所述开始时刻（t1）。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为确定所述旋转轴线（5）相对于竖直方向的倾斜角度。

11.根据权利要求10所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为：

12.根据权利要求11所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为：

13.根据权利要求11或12所述的外科手术钻（1），其中，所述测量单元（11）包括屏幕（18），所述屏幕（18）显示箭头，所述箭头向所述操作者显示朝哪个方向移动所述支撑体（2）的所述手柄（3），以使在对所述骨骼（8）钻孔期间所述旋转轴线（5）相对于所述竖直方向的所述倾斜角度回到所述旋转轴线（5）相对于所述竖直方向的所述初始倾斜角度。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的外科手术钻（1），其中，所述测量装置（12）与所述支撑体（2）成一体，并且指向在使用中与所述骨骼（8）成一体的参考表面（13）。

15.根据权利要求14所述的外科手术钻（1），其中，所述参考表面（13）是所述骨骼（8）的一部分，并且布置在所述通孔（7）旁边。

16.根据权利要求1至13中任一项所述的外科手术钻（1），其中，所述测量装置（12）在使用中与所述骨骼（8）成一体，并且指向与所述支撑体（2）成一体的参考表面（13）。

17.根据权利要求16所述的外科手术钻（1），包括管状引导元件（19），所述管状引导元件（19）围绕所述钻头（6）布置，并且在使用中抵靠于所述骨骼（8）的外表面并支撑所述测量装置（12）。

18.一种测量单元（11），所述测量单元（11）被构造为安装在外科手术钻（1）的支撑体（2）上，所述外科手术钻（1）设有夹具（4），所述夹具（4）以能够旋转的方式安装并支撑钻头（6），所述钻头（6）适于钻出穿过骨骼（8）的通孔（7），所述骨骼（8）具有外部皮质部分（9）和内部松质部分（10），所述测量单元（11）被配置为在钻出所述通孔（7）的同时测量所述通孔（7）的长度（l）；

19.一种在借助外科手术钻（1）钻出穿过骨骼（8）的通孔（7）的同时测量所述通孔（7）的长度（l）的方法，所述骨骼（8）具有外部皮质部分（9）和内部松质部分（10），所述外科手术钻（1）设有支撑体（2），支撑钻头（6）的夹具（4）绕旋转轴线（5）以能够旋转的方式安装在所述支撑体（2）上；所述方法包括以下步骤：

20.一种外科手术钻（1），包括：

21.根据权利要求20所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为假定在对所述骨骼（8）钻孔的所述开始时刻（t1）之前，所述钻头（6）抵靠在所述骨骼（8）上。

22.根据权利要求21所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为接收来自操作者的信号，所述信号指示所述钻头（6）何时抵靠在所述骨骼（8）上，并因而指示所述操作者已准备好开始对所述骨骼（8）钻孔。

23.根据权利要求20、21或22所述的外科手术钻（1），其中，所述测量单元（11）包括加速度计（17），所述加速度计（17）被配置为测量所述支撑体（2）至少沿所述旋转轴线（5）的加速度（a）。

24.根据权利要求23所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为根据所述加速度计（17）测量的所述加速度（a）来确定对所述骨骼（8）钻孔的所述开始时刻（t1）。

25.根据权利要求23或24所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为当所述加速度计（17）在预定频带内测量的所述加速度（a）超过第二阈值时，确定对所述骨骼（8）钻孔的所述开始时刻（t1）。

26.根据权利要求23、24或25所述的外科手术钻（1），其中：所述处理装置（14）被配置为：

27.根据权利要求23至26中任一项所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为确定所述旋转轴线（5）相对于竖直方向的倾斜角度。

28.根据权利要求27所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为：

29.根据权利要求28所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为：

30.根据权利要求29所述的外科手术钻（1），其中，所述测量单元（11）包括屏幕（18），所述屏幕（18）显示箭头，所述箭头向所述操作者显示朝哪个方向移动所述支撑体（2）的所述手柄（3），以使在对所述骨骼（8）钻孔期间所述旋转轴线（5）相对于所述竖直方向的所述倾斜角度回到所述旋转轴线（5）相对于所述竖直方向的所述初始倾斜角度。

31.根据权利要求20至30中任一项所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为：

32.根据权利要求20至31中任一项所述的外科手术钻（1），其中，所述测量装置（12）与所述支撑体（2）成一体，并且指向在使用中与所述骨骼（8）成一体的参考表面（13）。

33.根据权利要求32所述的外科手术钻（1），其中，所述参考表面（13）是所述骨骼（8）的一部分，并且布置在所述通孔（7）旁边。

34.根据权利要求20至31中任一项所述的外科手术钻（1），其中，所述测量装置（12）在使用中与所述骨骼（8）成一体，并且指向与所述支撑体（2）成一体的参考表面（13）。

35.根据权利要求34所述的外科手术钻（1），包括管状引导元件（19），所述管状引导元件（19）围绕所述钻头（6）布置，并且在使用中抵靠于所述骨骼（8）的外表面并支撑所述测量装置（12）。

36.一种测量单元（11），所述测量单元（11）被构造为安装在外科手术钻（1）的支撑体（2）上，所述外科手术钻（1）设有夹具（4），所述夹具（4）以能够旋转的方式安装并支撑钻头（6），所述钻头（6）适于钻出穿过骨骼（8）的通孔（7），所述骨骼（8）具有外部皮质部分（9）和内部松质部分（10），所述测量单元（11）被配置为在钻出所述通孔（7）的同时测量所述通孔（7）的长度（l）；

37.一种在借助外科手术钻（1）钻出穿过骨骼（8）的通孔（7）的同时测量所述通孔（7）的长度（l）的方法，所述骨骼（8）具有外部皮质部分（9）和内部松质部分（10），所述外科手术钻（1）设有支撑体（2），支撑钻头（6）的夹具（4）绕旋转轴线（5）以能够旋转的方式安装在所述支撑体（2）上；

38.一种外科手术钻（1），包括：

39.根据权利要求38所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为假定在对所述骨骼（8）钻孔的所述开始时刻（t1）之前，所述钻头（6）抵靠在所述骨骼（8）上。

40.根据权利要求39所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为接收来自操作者的信号，所述信号指示所述钻头（6）何时抵靠在所述骨骼（8）上，并因而指示所述操作者已准备好开始对所述骨骼（8）钻孔。

41.根据权利要求38、39或40所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为当所述加速度计（17）在预定频带内测量的所述加速度（a）超过第四阈值时，确定对所述骨骼（8）钻孔的所述开始时刻（t1）。

42.根据权利要求38至41中任一项所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为根据所述加速度计（17）测量的所述加速度（a）来确定所述旋转轴线（5）相对于竖直方向的倾斜角度。

43.根据权利要求42所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为：

44.根据权利要求43所述的外科手术钻（1），其中，所述处理装置（14）被配置为：

45.根据权利要求44所述的外科手术钻（1），其中，所述测量单元（11）包括屏幕（18），所述屏幕（18）显示箭头，所述箭头向所述操作者显示朝哪个方向移动所述支撑体（2）的所述手柄（3），以使在对所述骨骼（8）钻孔期间所述旋转轴线（5）相对于所述竖直方向的所述倾斜角度回到所述旋转轴线（5）相对于所述竖直方向的所述初始倾斜角度。

46.根据权利要求38至45中任一项所述的外科手术钻（1），其中，所述测量装置（12）与所述支撑体（2）成一体，并且指向在使用中与所述骨骼（8）成一体的参考表面（13）。

47.根据权利要求46所述的外科手术钻（1），其中，所述参考表面（13）是所述骨骼（8）的一部分，并且布置在所述通孔（7）旁边。

48.根据权利要求38至45中任一项所述的外科手术钻（1），其中，所述测量装置（12）在使用中与所述骨骼（8）成一体，并且指向与所述支撑体（2）成一体的参考表面（13）。

49.根据权利要求48所述的外科手术钻（1），包括管状引导元件（19），所述管状引导元件（19）围绕所述钻头（6）布置，并且在使用中抵靠于所述骨骼（8）的外表面并支撑所述测量装置（12）。

50.一种测量单元（11），所述测量单元（11）被构造为安装在外科手术钻（1）的支撑体（2）上，所述外科手术钻（1）设有夹具（4），所述夹具（4）以能够旋转的方式安装并支撑钻头（6），所述钻头（6）适于钻出穿过骨骼（8）的通孔（7），所述骨骼（8）具有外部皮质部分（9）和内部松质部分（10），所述测量单元（11）被配置为在钻出所述通孔（7）的同时测量所述通孔（7）的长度（l）；

51.一种在借助外科手术钻（1）钻出穿过骨骼（8）的通孔（7）的同时测量所述通孔（7）的长度（l）的方法，所述骨骼（8）具有外部皮质部分（9）和内部松质部分（10），所述外科手术钻（1）设有支撑体（2），支撑钻头（6）的夹具（4）绕旋转轴线（5）以能够旋转的方式安装在所述支撑体（2）上；

52.一种外科手术钻（1），包括：

53.根据权利要求52所述的外科手术钻（1），包括管状引导元件（19），所述管状引导元件（19）围绕所述钻头（6）布置，并且在使用中抵靠于所述骨骼（8）的外表面并支撑所述测量装置（12）。

54.一种测量单元（11），所述测量单元（11）被构造为安装在外科手术钻（1）的支撑体（2）上，所述外科手术钻（1）设有夹具（4），所述夹具（4）以能够旋转的方式安装并支撑钻头（6），所述钻头（6）适于钻出穿过骨骼（8）的通孔（7），所述骨骼（8）具有外部皮质部分（9）和内部松质部分（10），所述测量单元（11）被配置为在钻出所述通孔（7）的同时测量所述通孔（7）的长度（l）；

55.根据权利要求54所述的测量单元（11），包括管状引导元件（19），所述管状引导元件（19）围绕所述钻头（6）布置，并且在使用中抵靠于所述骨骼（8）的外表面并支撑所述测量装置（12）。

56.一种在借助外科手术钻（1）钻出穿过骨骼（8）的通孔（7）的同时测量所述通孔（7）的长度（l）的方法，所述骨骼（8）具有外部皮质部分（9）和内部松质部分（10），所述外科手术钻（1）设有支撑体（2），支撑钻头（6）的夹具（4）绕旋转轴线（5）以能够旋转的方式安装在所述支撑体（2）上；

57.根据权利要求56所述的测量方法，包括管状引导元件（19），所述管状引导元件（19）围绕所述钻头（6）布置，并且在使用中抵靠于所述骨骼（8）的外表面并支撑所述测量装置（12）。