导航下无框架颅骨定位头架的制作方法

1.本实用新型涉及一种医疗器械技术领域，尤其是涉及一种导航下无框架颅骨定位头架。


背景技术：

2.在神经外科手术中，对采用导航进行三维监测有着十分积极的意义，因为即使非常有经验的医生在深部病变的手术中也并非总能精确定位。虽然ct引导的立体定向系统(采用定向头架)可以为术者提供颅内靶点的三维方向，但并不具备这种对手术野实时监测的功能。要做术中监测，术者必须随时了解手术部位在定向仪框架上的坐标,并将之输入计算机，进而获得在ct图像上的相应坐标。
3.1988年，kelly成功地解决了这一问题。他将立体定向头架固定在病人头部，并与手术显微镜连接，启动计算机，便能实时反馈手术部位与ct坐标间的关系。与此同时，watanabe等实用新型了一种不用侵袭性头架的立体定向系统来解决手术中的实时空间监测问题，称为神经外科手术导航装置，简称神经导航仪(neuronavigator)，又称立体定向电脑探针或观察棒(viewingwand)。它由一个6关节铝制定位臂、影像扫描仪和一台16点微机工作站组成，属于一代关节臂导航仪。
4.神经外科导航技术发展至今，使用红外线追踪原理的导航仪成为越来越多选择，其主要由光学定位仪、定位头架、导航手术器械和电脑工作站组成。伴随着导航技术精度提高，手术技术和手术方式也在随之不断发生变化。手术定位方式上主要有两个方向发展，方向一是与传统的有框架定位手术与导航相结合，使用传统神经外科手术用头架，如mayfield、莱克塞尔等头架，通过刺穿头皮，嵌于颅骨上固定于患者头部的手术设备，使颅骨被限定于一个固定位置，在头架使用过程中强调头架固定可靠，医生根据手术需要进行前伸后仰、左右倾斜摆动等方向调节，也就是说该种类型头架主要是依靠头架旋转和移动实现方向定位，该种方法定位可靠，但手术前需要花费大量时间进行手术准备，对于术中体位变换也不是十分便捷。
5.第二种方法是采用无框架手术定位技术，光学定位仪所指向的定位头架是固定于颅骨上的，这样导航设备能够跟随颅骨体位不同实时传送颅骨位置信息，患者可以在手术过程中有效调节体位更好方便于手术，与有框架定位手术比较在术中产生的创伤小，定位头架一旦固定良好，手术时效可以大大缩短，能够极大释放手术便捷性，缺点是在手术过程中手术器械进入通道到达靶点位置过程中受到操作手势影响，对于施术者把持稳定性要求非常高，对于一些手术要求能够反复进出同一个手术入路点，在一个通道上来回运作的手术，这样柔性的方案反而影响了手术进程。对于该种方案也有在此基础上开发机器人导航技术，通过计算机软件和plc控制多轴机械手臂，实现手术通道的完全精准化，此方法缺点在于一次性投入成本较高，手术机器人体积庞大，一定程度上还是无法实现完全边界的手术。
6.因此，对于神经外科导航手术过程中，医生需要一个稳定、可靠、方便和实用的手
术头架和定位器械，这样可以有效节约手术时间，精确的到达预设靶点位置，在一个手术通道内反复进行操作，直至手术完成。
7.目前，在神经外科导航手术中一般只使用普通三角或四角固定头架，只能满足各种体位摆放需要，起到很好固定头颅作用，但穿刺靶点或者穿刺多个还需要借助医生进行手工定位，或者是在导航定位下完成手术，这样手术准备时间非常漫长，影响最佳救治时间。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是为了克服现有存在的上述不足，本实用新型提供一种导航下无框架颅骨定位头架。
9.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
10.一种导航下无框架颅骨定位头架，其包括：
11.夹持装置；
12.头架装置，所述头架装置用于固定在颅骨上；
13.调节装置，所述调节装置的一端连接于所述夹持装置并能够实现弯曲和沿所述调节装置的轴向旋转调整，所述调节装置的另一端连接于所述头架装置并能够实现弯曲和沿所述调节装置的轴向旋转调整。
14.进一步地，所述调节装置包括前支架组件和后支架组件，所述前支架组件和所述后支架组件相互铰接，所述前支架组件的端部具有第一卡腔，所述夹持装置上具有第一关节球，所述第一关节球设置于所述第一卡腔内，所述后支架组件的端部具有第二卡腔，所述头架装置上具有第二关节球，所述第二关节球设置于所述第二卡腔内。
15.进一步地，所述调节装置包括锁紧组件，所述锁紧组件连接于所述前支架组件和所述后支架组件并用于限制所述前支架组件与所述后支架组件之间相对活动，且所述锁紧组件用于限制所述第一关节球在所述第一卡腔内活动，所述锁紧组件用于限制所述第二关节球在所述第二卡腔内活动。
16.进一步地，所述锁紧组件包括前顶杆、后顶杆和关节锁紧部件，所述前顶杆设置于所述前支架组件内并能够在所述前支架组件内运动，所述后顶杆设置于所述后支架组件内并能够在所述后支架组件内运动，所述关节锁紧部件可转动地连接于所述前支架组件和所述后支架组件，以实现锁紧状态和调节状态之间切换；
17.当在所述锁紧状态时，所述前顶杆的两端分别抵靠于所述关节锁紧部件和所述第一关节球，所述后顶杆的两端分别抵靠于所述关节锁紧部件和所述第二关节球，以限制所述第一关节球在第一卡腔内活动、所述第二关节球在第二卡腔内活动以及所述关节锁紧部件的转动；
18.当在所述调节状态时，所述前顶杆的两端不再分别抵靠于所述关节锁紧部件和所述第一关节球，所述后顶杆的两端不再分别抵靠于所述关节锁紧部件和所述第二关节球。
19.进一步地，所述前支架组件包括前支架臂和前支架关节，所述前支架臂的两端分别连接于所述前支架关节和所述关节锁紧部件，所述夹持装置连接于所述前支架关节上；
20.所述后支架组件包括后支架臂和后支架关节，所述后支架臂的两端分别连接于所述后支架关节和所述关节锁紧部件，所述头架装置连接于所述后支架关节上。
21.进一步地，所述导航下无框架颅骨定位头架还包括方向调节器，所述方向调节器的两端分别连接于所述后支架组件和所述头架装置。
22.进一步地，所述夹持装置包括夹持器和夹持旋紧手柄，所述夹持器通过所述第一关节球连接于所述调节装置，所述夹持旋紧手柄连接于所述夹持器并用于所述夹持器的夹持与松开的控制。
23.进一步地，所述夹持装置包括夹持器活动支架、定向器和夹持调节手柄，所述夹持器活动支架的一端通过所述第一关节球连接于所述调节装置，所述夹持器活动支架的另一端连接于所述定向器，所述夹持调节手柄连接于所述定向器并用于锁紧固定所述定向器。
24.进一步地，所述导航下无框架颅骨定位头架还包括微调旋紧件，所述微调旋紧件连接于所述第一关节球和所述夹持器或者所述夹持器活动支架。
25.进一步地，所述头架装置包括旋紧手柄、固定底座、螺钉导向器和三个支架，三个所述支架均连接于所述固定底座，所述螺钉导向器连接于所述固定底座的中间，所述旋紧手柄连接于所述固定底座并用于锁紧固定所述固定底座。
26.本实用新型的有益效果在于：柔性程度高，通过调节装置能够准确按照导航的方向摆正方向，并且能够全覆盖神经外科手术所需的手术路径。能够在导航下快速调节摆放方向并完成定向，解决了传统头架定位耗时长、不够便捷问题。同时，导航下无框架颅骨定位头架只采用机械结构设计，无其他有源要求，成本更低廉，利于使用。
附图说明
27.图1为本实用新型实施例1的导航下无框架颅骨定位头架的结构示意图。
28.图2为本实用新型实施例1的导航下无框架颅骨定位头架的另一结构示意图。
29.图3为本实用新型实施例1的导航下无框架颅骨定位头架在运动时的示意图。
30.图4为本实用新型实施例1的前支架组件的内部结构示意图。
31.图5为本实用新型实施例1的后支架组件的内部结构示意图。
32.图6为本实用新型实施例2的导航下无框架颅骨定位头架的结构示意图。
33.附图标记说明：
34.夹持装置1
35.第一关节球11
36.夹持器12
37.夹持旋紧手柄13
38.微调旋紧件14
39.夹持器活动支架15
40.定向器16
41.夹持调节手柄17
42.调节装置2
43.前支架组件21
44.第一卡腔211
45.前支架臂212
46.前支架关节213
47.后支架组件22
48.第二卡腔221
49.后支架臂222
50.后支架关节223
51.锁紧组件23
52.关节锁紧部件231
53.前顶杆232
54.后顶杆233
55.头架装置3
56.第二关节球31
57.支架32
58.固定底座33
59.螺钉导向器34
60.旋紧手柄35
61.方向调节器4
62.支架固定螺母5
63.光学定位仪反射球架6
64.反射球7
65.反射球架调节底架8
具体实施方式
66.以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本实用新型可以用以实施的特定实施例。
67.实施例1
68.如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例公开了一种导航下无框架颅骨定位头架，该导航下无框架颅骨定位头架包括夹持装置1、头架装置3和调节装置2，头架装置3用于固定在颅骨上；调节装置2的一端连接于夹持装置1并能够实现弯曲和沿调节装置2的轴向旋转调整，调节装置2的另一端连接于头架装置3并能够实现弯曲和沿调节装置2的轴向旋转调整。
69.柔性程度高，通过调节装置2能够准确按照导航的方向摆正方向，并且能够全覆盖神经外科手术所需的手术路径。能够在导航下快速调节摆放方向并完成定向，解决了传统头架定位耗时长、不够便捷问题。同时，导航下无框架颅骨定位头架只采用机械结构设计，无其他有源要求，成本更低廉，利于使用。
70.调节装置2包括前支架组件21和后支架组件22，前支架组件21和后支架组件22相互铰接，前支架组件21的端部具有第一卡腔211，夹持装置1上具有第一关节球11，第一关节球11设置于第一卡腔211内，后支架组件22的端部具有第二卡腔221，头架装置3上具有第二关节球31，第二关节球31设置于第二卡腔221内。通过关节球能够在卡腔内活动，使得夹持装置1和头架装置3能够实现旋转和弯曲调节动作。
71.调节装置2包括锁紧组件23，锁紧组件23连接于前支架组件21和后支架组件22并
用于限制前支架组件21与后支架组件22之间相对活动，且锁紧组件23用于限制第一关节球11在第一卡腔211内活动，锁紧组件23用于限制第二关节球31在第二卡腔221内活动。在调节到位之后，通过锁紧组件23将用于限制关节球在卡腔内活动，从而完成定位操作。
72.锁紧组件23包括前顶杆232、后顶杆233和关节锁紧部件231，前顶杆232设置于前支架组件21内并能够在前支架组件21内运动，后顶杆233设置于后支架组件22内并能够在后支架组件22内运动，关节锁紧部件231可转动地连接于前支架组件21和后支架组件22，以实现锁紧状态和调节状态之间切换；当在锁紧状态时，前顶杆232的两端分别抵靠于关节锁紧部件231和第一关节球11，后顶杆233的两端分别抵靠于关节锁紧部件231和第二关节球31，以限制第一关节球11在第一卡腔211内活动、第二关节球31在第二卡腔221内活动以及关节锁紧部件231的转动；当在调节状态时，前顶杆232的两端不再分别抵靠于关节锁紧部件231和第一关节球11，后顶杆233的两端不再分别抵靠于关节锁紧部件231和第二关节球31。
73.在本实施例中，关节锁紧部件231与前支架组件21和后支架组件22采用螺纹连接方式，可以实现周圈360
°
旋转调节。同时，通过关节锁紧部件231在前支架组件21和后支架组件22内移动，使得关节锁紧部件231外表面的斜面将会抵靠于前顶杆232和后顶杆233，从而实现锁紧状态，使得前顶杆232、后顶杆233和关节锁紧部件231之间都紧密抵靠在一起。当需要调节状态时，则拧松关节锁紧部件231即可，使用非常方便。
74.前支架组件21包括前支架臂212和前支架关节213，前支架臂212的两端分别连接于前支架关节213和关节锁紧部件231，夹持装置1连接于前支架关节213上；后支架组件22包括后支架臂222和后支架关节223，后支架臂222的两端分别连接于后支架关节223和关节锁紧部件231，头架装置3连接于后支架关节223上。其中，后支架关节223上可以开设有滑槽，通过滑槽使得头架装置3的第二关节球31将在滑槽内滑移，从而实现第二关节球31沿垂直于头架装置3的轴向旋转运动。
75.导航下无框架颅骨定位头架还包括方向调节器4，方向调节器4的两端分别连接于后支架组件22和头架装置3。通过方向调节器4进一步方便了对头架装置3的调节功能。
76.在本实施例中，夹持装置1包括夹持器12和夹持旋紧手柄13，夹持器12通过第一关节球11连接于调节装置2，夹持旋紧手柄13连接于夹持器12并用于夹持器12的夹持与松开的控制。在手术过程中，选取合适安装位置固定完头架装置3后，通过夹持器12能够夹持导航手术需要的不同种类的导向器械，通过夹持旋紧手柄13来夹持固定。
77.导航下无框架颅骨定位头架还包括微调旋紧件14，微调旋紧件14连接于第一关节球11和夹持器12。第一关节球11与夹持器12之间为分体式结构，第一关节球11与夹持器12之间通过微调旋紧件14来实现固定连接，通过拧松微调旋紧件14，将可以对夹持器12进行伸缩、旋转调节，在调节到位之后拧紧微调旋紧件14并将第一关节球11和夹持器12相连接。
78.头架装置3包括旋紧手柄35、固定底座33、螺钉导向器34和三个支架32，三个支架32均连接于固定底座33，螺钉导向器34连接于固定底座33的中间，旋紧手柄35连接于固定底座33并用于锁紧固定固定底座33。依靠三个支架32于皮肤接触形成初始固定，将骨钉从螺钉导向器34内孔塞出，并拧至颅骨内，选取合适螺钉长度并全部没入螺钉后，旋动旋紧手柄35，施加反向作用力使得头架装置3获得稳定性。
79.导航下无框架颅骨定位头架还包括支架固定螺母5、光学定位仪反射球架6、反射
球7和反射球架调节底架8，支架固定螺母5用于将头架装置3和调节装置2连接在一起，光学定位仪反射球架6连接在调节装置2上，反射球7安装在光学定位仪反射球架6上，导航时的光学定位仪用于算法计算定位的高反射率定位点，反射球架调节底架8连接于头架装置3和光学定位仪反射球架6，反射球架调节底架8用于调节光学定位仪反射球架6的方位，从而便于获得最佳反射面。
80.本实施例导航下无框架颅骨定位头架的柔性程度高，导航下无框架颅骨定位头架中的调节装置2包含有多个机械活动关节，通过调节关节，能够准确按照导航的方向摆正方向，并且能够全覆盖神经外科手术所需的手术路径。解决了传统头架定位耗时长，不够便捷问题。
81.导航下无框架颅骨定位头架能够实现微创无框架定位，降低了传统有框头架高强度锁合力带来的颅骨损伤和出血问题。导航下无框架颅骨定位头架更加轻质，使用时安装固定于颅骨上，头架装置3采用3点一中心的定位方式，由三个支撑柱顶住周围皮肤组织，再由一枚中心螺钉进行紧固，完成初始固定后，只需旋动手柄即可获得稳定固定效果。手术前可以规划头架安装中心位置并在ct上计算颅骨厚度就可以计算获得中心定位骨钉长度，一次性固定就能够满足短期使用的安全和稳定性，与传统头架在安装过程中相比极大了降低了出现风险可能性。诸如：1、在手术过程中由于使用切割器械产生的共振问题导致头架松脱。另外一种是在颅骨钻孔的过程中由于压力回弹导致的头架松脱。导航下无框架颅骨定位头架安装于颅骨上，在缺血过程中产生的振动被骨吸收，故极大降低松动风险。2、避免过度固定导致的颅骨损伤问题，由于患者颅骨部分区域太薄导致头钉刺穿颅骨，出现脑脊液外漏情况。导航下无框架颅骨定位头架因为体积小，固定区域范围比传动头架减少很多，依靠术前ct精确测量，可以完全避免该问题发生。3、导航下无框架颅骨定位头架因为体积小，可以选择合理安装固定位置，避免传统头架头皮划伤出血，和旋紧螺钉过大导致头顶戳破颞浅动脉，需要拆除头架止血缝合。
82.导航下无框架颅骨定位头架固定于颅骨上，在导航下能够实现颅骨位置实时定位，方便神经外科手术时可能需要移动患者采用不同体位摆放要求，不需要反复进行导航软件的注册标定。导航路径确认后不会像导航机器人一样不断实时调整手术路径，临床医生可以最大程度保持手术视野的暴露，松开定位支架头端的安装螺母，卸除头端夹头即可扩大手术视野。
83.导航下无框架颅骨定位头架能够在导航下快速调节摆放方向，通过锁紧螺丝旋紧完成定向后，锁紧装置以后能够提供稳定通道，与传统头架相比优势在于医生可以病例实际体位来决定头架安装位置，提高手术边界性。
84.导航下无框架颅骨定位头架因只采用机械结构设计，无其他有源要求，相对于导航手术机器人成本更低廉，一些特殊手术场景可以进行多个头架安装合并手术，完成一些复杂手术，在定位上能够达到导航机器人同等使用定位精度要求，十分有利于使用。
85.实施例2
86.如图6所示，本实施例的导航下无框架颅骨定位头架结构与实施例1的相同部分不再复述，仅对不同之处作说明。夹持装置1包括夹持器活动支架15、定向器16和夹持调节手柄17，夹持器活动支架15的一端通过第一关节球11连接于调节装置2，夹持器活动支架15的另一端连接于定向器16，夹持调节手柄17连接于定向器16并用于锁紧固定定向器16。通过
旋转手柄17，手柄17将会作用力在定向器16的外表面，改变定向器16内的大小，从而实现夹紧和松开。
87.导航下无框架颅骨定位头架还包括微调旋紧件14，微调旋紧件14连接于第一关节球11和夹持器活动支架15。第一关节球11与夹持器活动支架15之间为分体式结构，第一关节球11与夹持器活动支架15之间通过微调旋紧件14来实现固定连接，通过拧松微调旋紧件14，将可以对夹持器活动支架15进行伸缩、旋转调节，在调节到位之后拧紧微调旋紧件14并将第一关节球11和夹持器活动支架15相连接。
88.本实施例导航下无框架颅骨定位头架的头端提供多种夹持方案，既有简单通道控制的夹持适配器，也有能够夹持复杂神经内镜的夹持装置，同时，通过微调旋紧件14能够实现快速拆装，解决了传统头架定位耗时长，不够便捷问题。
89.以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。