本發(fā)明涉及一種手術醫(yī)療設備，更具體地說，涉及一種具有擺動結構的復合超聲振動手柄和組織識別功能的超聲骨科精細手術系統(tǒng)。

背景技術：
現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展迅猛，超聲手術系統(tǒng)已普遍地應用于臨床外科手術治療中，它利用超聲能量進行外科手術，它的突出的特點是切割精細、安全、組織選擇性和低溫止血等。超聲手術系統(tǒng)的使用，極大地豐富了外科手術的手段，提升了外科手術的質(zhì)量，一定程度上減輕了患者的疼痛。常規(guī)超聲骨骼手術系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由主機、超聲手柄、超聲刀具和腳踏開關組成。其中主機主要包括超聲信號發(fā)生器、功率放大器和嵌入式計算機。超聲信號發(fā)生器產(chǎn)生的小功率超聲電信號經(jīng)功率放大器放大后，可驅(qū)動手柄中的換能器工作；嵌入式計算機主要負責協(xié)調(diào)和控制整機工作，接收控制指令，顯示儀器工作狀態(tài)，實現(xiàn)人機交互和腳踏控制等功能。超聲手柄包括超聲換能器和變幅桿，完成將超聲電信號轉(zhuǎn)化為超聲機械波，經(jīng)變幅桿實現(xiàn)振幅放大后，傳遞到手術刀具。在公開號為CN1039780C的中國發(fā)明專利文獻中，公開一種超聲手術儀，該超聲手術儀包括手柄和主機，其中手柄內(nèi)設有換能器、變幅桿、沖洗管、電纜、手術刀具等。在美國專利文獻US5486162A、US5562609A、US5562610A、US6033375A中，分別公開了可以產(chǎn)生縱向超聲振動的超聲手術儀。但是，在現(xiàn)有的超聲骨骼手術儀中，超聲信號發(fā)生器產(chǎn)生的超聲電信號驅(qū)動手柄中的超聲換能器，換能器將超聲電信號轉(zhuǎn)化為超聲機械波，再經(jīng)變幅桿實現(xiàn)振幅放大后，傳遞到手術刀具。手術刀具只能在縱向方向上前后振動，其切割骨骼的效率低，而且手術刀具和創(chuàng)傷表面之間的摩擦力較大，容易引起切割創(chuàng)傷表面溫度的升高，甚至會造成切割傷口附近的神經(jīng)和血管的熱損傷。在公開號為CN1732861的中國發(fā)明專利文獻中，公開了一種復合振動的超聲骨骼手術儀，其手柄在超聲換能器上配置驅(qū)動電機，使手術刀具既可縱向振動又可旋轉(zhuǎn)，從而提高切割效率。但是，該專利通過電機直接實現(xiàn)擺動，電機效率低，擺動力矩小。本發(fā)明通過電機帶動擺動結構來實現(xiàn)擺動，電機始終發(fā)揮最高效率，擺動力矩大，作用能力強。另外，現(xiàn)有的超聲骨骼手術系統(tǒng)中，超聲刀具在切割骨骼的同時，很可能會同時切割到骨骼軟組織，不僅會影響手術進程，更會對患者產(chǎn)生極大的傷害?，F(xiàn)有的超聲骨骼手術系統(tǒng)中，還沒有避免超聲刀具傷害到骨骼軟組織的功能。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種具有擺動結構的復合超聲振動手柄，同時具有軟組織識別功能的超聲骨骼精細手術系統(tǒng)。另外，同時提供一種擺動結構的復合超聲振動手柄，以及骨骼軟組織識別方法。本發(fā)明設計的超聲骨科精細手術系統(tǒng)，由超聲刀具、超聲手柄、主機和腳踏開關組成。超聲手柄通過電纜與主機相接，腳踏開關也通過電纜與主機相接。超聲手柄是一種擺動結構的復合超聲振動手柄，其結構包括：換能器，將超聲頻率電信號轉(zhuǎn)換成機械振動；擺動機構，將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)閿[動，并帶動換能器一起擺動；柔性密封部件，其內(nèi)圈固定于換能器上，外圈固定與外殼上，在換能器擺動時實現(xiàn)密封作用；電機，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，驅(qū)動擺動機構運動；外殼，用于固定換能器、擺動機構和電機。在上述超聲手柄中，由于在所述外殼內(nèi)的后端設置了驅(qū)動電機，并且該驅(qū)動電機通過一個擺動機構驅(qū)動換能器旋轉(zhuǎn)，這樣就使安裝在手柄前端的手術刀具在縱向移動的同時，還可進行軸向的旋轉(zhuǎn)擺動，從而產(chǎn)生具有擺動的復合運動，對手術部位的骨骼進行切割、鉆孔、磨削等，使手術者可以像握筆一樣平穩(wěn)的控制超聲刀對骨骼“雕刻”出任何形狀，同時提高了切割效率，降低了刀具與創(chuàng)傷面之間的摩擦力，從而降低了創(chuàng)傷面的切割溫度，并可避免手術刀具由于應力集中而引發(fā)斷裂。主機包括：驅(qū)動電路，主機中心控制器，超聲信號發(fā)生器，寬頻帶激勵信號發(fā)生器，軟組織識別模塊。主機中心控制器發(fā)出控制信號給超聲信號發(fā)生器，使其開始或停止產(chǎn)生超聲信號。超聲信號發(fā)生器產(chǎn)生的超聲信號輸出給驅(qū)動電路，通過驅(qū)動電路驅(qū)動超聲手柄與超聲刀桿，使其工作。寬頻帶激勵信號發(fā)生器產(chǎn)生寬頻到激勵信號來激勵超聲手柄。超聲手柄受到寬頻帶激勵信號激勵后會產(chǎn)生響應信號，通過分析所述響應信號，計算出諧振頻率便宜，判斷超聲刀具是否接觸到軟組織，反饋給主機中心控制器。腳踏開關，用于控制超聲輸出，方便操作者在手術過程中，使用腳來控制超聲骨科精細手術系統(tǒng)，解放了操作者的雙手，便于手術操作。軟組織接觸檢測模塊能夠在第一時間檢測到超聲刀具是否接觸軟組織，并向主機中心控制器發(fā)出信號，主機中心控制器立刻向超聲信號發(fā)生器發(fā)出停止超聲信號的輸出的指令，防止超聲刀具傷害到軟組織。軟組織識別方法，通過輔助信號激勵源產(chǎn)生寬頻帶激勵信號來激勵超聲手柄。超聲手柄受到寬頻帶激勵信號后產(chǎn)生響應信號，通過分析所述響應信號，計算諧振頻率偏移、阻抗、諧振頻率、振幅、品質(zhì)因數(shù)、相位差和功率等指標。根據(jù)諧振頻率偏移、阻抗、諧振頻率、振幅、品質(zhì)因數(shù)、相位差和功率等指標判斷是否未接觸骨骼組織。如未接觸骨骼組織，軟組織識別模塊立刻向主機中心控制器發(fā)出指令，主機中心控制器向超聲信號發(fā)生器發(fā)出停止超聲輸出的命令，避免超聲刀具切割到軟組織，避免對患者的傷害。附圖說明圖1是本發(fā)明超聲骨科精細手術系統(tǒng)的原理框圖。圖2是超聲骨科精細手術系統(tǒng)中超聲手柄結構示意圖。圖3是超聲骨科精細手術系統(tǒng)中軟組織識別方法原理方框圖。圖4是超聲骨科精細手術系統(tǒng)中超聲手柄的擺動機構部件。圖5是超聲骨科精細手術系統(tǒng)中超聲手柄的柔性密封部件。具體實施方式這里介紹根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的一個具體實施例，以幫助理解本發(fā)明的內(nèi)容和精神。需要說明的是，下面的具體實施例是根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的一個具體案例，本實施例并沒有涵蓋本發(fā)明的所有內(nèi)容。本發(fā)明并不止于本實施例中內(nèi)容。所有用到本發(fā)明內(nèi)容和精神的具體實施例，都包含在本發(fā)明專利保護范圍內(nèi)。下面將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的超聲骨科精細手術系統(tǒng)的實施例。本發(fā)明所描述的超聲骨科精細手術系統(tǒng)如圖1所示，它包括超聲手柄9、超聲刀具1、主機8以及腳踏開關7，超聲手柄9是具有擺動結構的復合超聲振動手柄，包括：換能器3，將超聲頻率電信號轉(zhuǎn)換成機械振動；擺動機構4，將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)閿[動，并帶動換能器3一起擺動；柔性密封部件2，其內(nèi)圈固定于換能器3上，外圈固定與外殼上，在換能器3擺動時實現(xiàn)密封作用；電機5，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，驅(qū)動擺動機構4運動；外殼6，用于固定換能器3、擺動機構4和電機5。圖2所示為一種超聲骨科精細手術中使用的具有擺動結構的復合超聲振動手柄結構示意圖。其結構包括：換能器3，將超聲頻率電信號轉(zhuǎn)換成機械振動；擺動機構4，將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)閿[動，并帶動換能器3一起擺動；柔性密封部件2，其內(nèi)圈固定于換能器3上，外圈固定與外殼6上，在換能器3擺動時實現(xiàn)密封作用；電機5，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，驅(qū)動擺動機構4運動；外殼6，用于固定換能器3、擺動機構4和電機5。此超聲手柄9安裝有驅(qū)動電機5和擺動機構4，實現(xiàn)了具有擺動功能的復合超聲振動；并可避免手術刀具由于應力集中而引發(fā)斷裂。圖1所示超聲骨科精細手術系統(tǒng)原理框圖中的主機8，包括：驅(qū)動電路12，寬頻帶激勵信號發(fā)生器11，主機中心控制器10，軟組織識別模塊13，超聲信號發(fā)生器14。通過腳踏開關5對主機中心控制器6發(fā)出開始指令，主機中心控制器6發(fā)出控制信號給超聲信號發(fā)生器14，使其開始產(chǎn)生超聲信號。超聲信號發(fā)生器14產(chǎn)生的超聲信號輸出給驅(qū)動電路12，通過驅(qū)動電路12驅(qū)動超聲手柄9與超聲刀具1，使其產(chǎn)生超聲機械波，開始工作。同時，寬頻帶激勵信號發(fā)生器11產(chǎn)生寬頻帶激勵信號來激勵超聲手柄9，軟組織識別器13采集超聲手柄受到寬頻帶激勵信號激勵后產(chǎn)生的響應信號，通過分析響應信號，實時計算超聲刀具1接觸不同組織時的諧振頻率偏移、阻抗、諧振頻率、振幅、品質(zhì)因數(shù)、相位差和功率等指標，根據(jù)諧振頻率偏移、阻抗、諧振頻率、振幅、品質(zhì)因數(shù)、相位差和功率等指標來判斷組織類型，檢測到超聲刀具1接觸軟組織后，立刻向主機中心控制器10發(fā)出信號，主機中心控制器10立刻向超聲信號發(fā)生器14發(fā)出停止命令，使之停止超聲輸出。起到了積極預防切割到軟組織的作用，防止手術中出現(xiàn)危險狀況，提高了手術安全性，保證了患者的安全。如未檢測到接觸到軟組織，則根據(jù)腳踏開關7的指令，正常開始或停止發(fā)出超聲信號。圖3是超聲骨科精細手術系統(tǒng)中軟組織識別方法原理方框圖。圖4是超聲骨科精細手術系統(tǒng)中超聲手柄的擺動機構部件。圖5是超聲骨科精細手術系統(tǒng)中超聲手柄的柔性密封部件。