一種能夠?qū)崟r(shí)采集生物電阻抗的外科手術(shù)動(dòng)力工具的制作方法
【專利摘要】一種能夠?qū)崟r(shí)采集生物電阻抗的外科手術(shù)動(dòng)力工具，是在現(xiàn)有外科手術(shù)動(dòng)力工具的基礎(chǔ)上增加生物電阻抗采集單元構(gòu)成，所述的生物電阻抗采集單元包括夾持在高速旋轉(zhuǎn)的手術(shù)動(dòng)力工具的切削刀具上的銅絲刷夾緊機(jī)構(gòu)，貼在手術(shù)區(qū)域附近皮膚上的電極片，銅絲刷夾緊機(jī)構(gòu)和電極片分別用同軸電纜連接阻抗分析儀表。根據(jù)測量的電阻抗值與進(jìn)給深度的關(guān)系能夠估計(jì)刀具末端正處于何種骨組織中。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)測量組織的生物電阻抗，從而提高手術(shù)動(dòng)力工具的操作安全性，靈敏度較高。
【專利說明】一種能夠?qū)崟r(shí)采集生物電阻抗的外科手術(shù)動(dòng)力工具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療輔助器械【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種能夠?qū)崟r(shí)采集生物電阻抗的外科手術(shù)動(dòng)力工具。
【背景技術(shù)】
[0002]骨外科手術(shù)中醫(yī)生常用手術(shù)動(dòng)力工具暴露或切除病變部位。傳統(tǒng)的手術(shù)動(dòng)力工具通過輸出可控的機(jī)械動(dòng)能，驅(qū)動(dòng)磨頭、鉆頭等器械完成手術(shù)，在手術(shù)動(dòng)力工具的使用過程中磨削骨質(zhì)的技術(shù)參數(shù)(包括進(jìn)給量、切削深度和切削速度等)完全由手術(shù)醫(yī)生自行掌握，因此工具的靈活運(yùn)用必須依靠醫(yī)生長期體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)積累。很多骨外科手術(shù)的工作空間都比較狹小，個(gè)體之間又有一定的病理變異和解剖變異，正常組織受到病變影響導(dǎo)致很難識(shí)別，手術(shù)過程中高速旋轉(zhuǎn)的磨頭或鉆頭很容易碰到正常組織而造成無法修復(fù)的損傷。
[0003]電阻抗參數(shù)是區(qū)別組織的重要指標(biāo)，利用各種組織、器官不同的電阻抗參數(shù)能夠提取相關(guān)的生物醫(yī)學(xué)信息，識(shí)別不同組織和器官。這種技術(shù)具有無創(chuàng)、廉價(jià)、安全、無毒害、操作簡單和信息豐富的特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0004]己經(jīng)開發(fā)出了基于生物電阻抗技術(shù)的無創(chuàng)、實(shí)時(shí)的測量手段:發(fā)明專利《生物電阻抗測定方法及測定裝置、以及使用該測定裝置的健康管理方針指導(dǎo)裝置》(01815900.1)能夠簡便且高精度測定生物表面正下方的深度方向組織層的信息(脂肪層、肌肉層、骨組織層等)。在該發(fā)明中，接觸生物組織表面的是一對(duì)通電用電極和一對(duì)測定用電極，在通電用電極之間，從高頻電源流過一定電流的狀態(tài)下，采集測定用電極之間的電壓。該發(fā)明采用的是片狀電極，要求電極 和組織可靠接觸不能有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在骨外科手術(shù)中需要檢測高速旋轉(zhuǎn)的手術(shù)動(dòng)力工具與組織的相互作用狀態(tài)，組織受切削力的影響而振動(dòng)，因此這種形式的生物電阻抗測定方法不適用。目前還未見到能夠?qū)崟r(shí)采集生物電阻抗并用于骨外科手術(shù)的發(fā)明出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有生物電阻抗測定裝置不適用于采用高速旋轉(zhuǎn)的手術(shù)動(dòng)力工具進(jìn)行骨外科手術(shù)中的測量以及解決骨外科手術(shù)安全性的問題，提供一種能夠?qū)崟r(shí)采集生物電阻抗的外科手術(shù)動(dòng)力工具。本發(fā)明根據(jù)測量的電阻抗值檢測骨質(zhì)被磨穿前的臨界狀態(tài)，并在出現(xiàn)危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)及時(shí)停止鉆進(jìn)，避免損傷重要器官。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案
一種能夠?qū)崟r(shí)采集生物電阻抗的外科手術(shù)動(dòng)力工具，是在現(xiàn)有外科手術(shù)動(dòng)力工具的基礎(chǔ)上增加生物電阻抗采集單元構(gòu)成，所述的生物電阻抗采集單元包括夾持在高速旋轉(zhuǎn)的手術(shù)動(dòng)力工具的切削刀具上的銅絲刷夾緊機(jī)構(gòu)，貼在手術(shù)區(qū)域附近皮膚上的電極片，銅絲刷夾緊機(jī)構(gòu)和電極片分別用同軸電纜連接阻抗分析儀表。
[0007]所述的銅絲刷夾緊機(jī)構(gòu)包括由銷軸固定連接的呈角狀的兩個(gè)鋁桿，兩個(gè)鋁桿上分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸各與一個(gè)銅絲刷的一端鉸接，各銅絲刷與鋁桿之間安裝有一個(gè)壓緊彈簧，兩個(gè)銅絲刷夾持在高速旋轉(zhuǎn)的手術(shù)動(dòng)力工具的切削刀具上。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)測量組織的生物電阻抗，從而提高手術(shù)動(dòng)力工具的操作安全性，靈敏
度較高。
[0009]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是能夠?qū)崟r(shí)采集生物電阻抗的外科手術(shù)動(dòng)力工具示意圖，
圖2是銅絲刷夾結(jié)構(gòu)示意圖，
圖3是在切削骨組織的過程中測量的電阻抗值。
[0011]
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1:
如圖1所示，能夠?qū)崟r(shí)采集生物電阻抗的外科手術(shù)動(dòng)力工具，是在現(xiàn)有外科手術(shù)動(dòng)力工具的基礎(chǔ)上增加生物電阻抗采集單元構(gòu)成，所述的生物電阻抗采集單元包括夾持在高速旋轉(zhuǎn)的手術(shù)動(dòng)力工具I的切削刀具上的銅絲刷夾緊機(jī)構(gòu)2，貼在手術(shù)區(qū)域附近皮膚上的電極片5，銅絲刷夾緊機(jī)構(gòu)和電極片分別用同軸電纜3連接阻抗分析儀表8。本發(fā)明采用雙電極法測量阻抗(一次性電極片5和銅絲刷夾緊機(jī)構(gòu)2)，電阻抗測量的頻率范圍為200 KHz-1MHz。
[0013]圖中，I是手術(shù)動(dòng)力工具，2是銅絲刷夾緊機(jī)構(gòu)，3是同軸電纜，4是生理鹽水噴管，5是一次性電極片，6是待切削的骨骼，7是手術(shù)床，8是阻抗分析儀表。
[0014]銅絲刷夾緊機(jī)構(gòu)與手術(shù)動(dòng)力工具I中切削刀具的連接方式如圖2所示，圖中9是切削刀具，10和14是銅絲刷，11和13是彈簧，12和15是鋁桿，16、17和18是轉(zhuǎn)軸。
[0015]兩個(gè)鋁桿12和15由轉(zhuǎn)軸16連接，鋁桿12和15的夾角固定；銅絲刷14和鋁桿15由轉(zhuǎn)軸17連接，銅絲刷14可繞轉(zhuǎn)軸17轉(zhuǎn)動(dòng)；銅絲刷10和鋁桿12由轉(zhuǎn)軸18連接，銅絲刷10可繞轉(zhuǎn)軸18轉(zhuǎn)動(dòng)。手術(shù)動(dòng)力工具工作過程中，銅絲刷10和14分別被彈簧11和13緊緊壓在高速旋轉(zhuǎn)的切削刀具上，保證可靠的電氣連接。
[0016]工作原理
骨是一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的高密度結(jié)締組織，所有的骨骼都具有外在堅(jiān)硬的皮質(zhì)骨和內(nèi)在疏松的松質(zhì)骨，松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨具有不同的電導(dǎo)率，且二者的電導(dǎo)率要遠(yuǎn)高于軟組織。當(dāng)?shù)毒咴谄べ|(zhì)骨一松質(zhì)骨一皮質(zhì)骨復(fù)合結(jié)構(gòu)中前進(jìn)時(shí)，組織的電阻抗值會(huì)反映出鉆頭所處的狀態(tài)，根據(jù)電阻抗值的變化情況可以檢測骨質(zhì)被磨穿前的臨界狀態(tài)，并在出現(xiàn)危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)及時(shí)停止刀具的進(jìn)給，避免損傷重要組織。
[0017]具體的實(shí)現(xiàn)原理為:
設(shè)在手術(shù)動(dòng)力工具工作過程中，刀具的進(jìn)給深度為么時(shí)測得的電阻抗值為Z1 ;刀具的進(jìn)給深度A2時(shí)測得的電阻抗值為如果fe2- zx)/{ 4- K)發(fā)生改變，則認(rèn)為刀具已經(jīng)進(jìn)入到另一層骨組織中。用如圖1所示的裝置在切削骨組織的過程中測得的電阻抗值如圖3所示，圖中，16是刀具在第一層皮質(zhì)骨中進(jìn)給的階段，17是刀具在松質(zhì)骨中進(jìn)給的階段，18是刀具在第二層皮質(zhì)骨中進(jìn)給的階段，從圖中可見每一個(gè)階段的電阻抗曲線有不同的斜率。隨著刀具的進(jìn)給，根據(jù)當(dāng)前記錄的進(jìn)給深度和電阻抗值，以及上一個(gè)時(shí)刻記錄的進(jìn)給深度和電阻抗值實(shí)時(shí)計(jì)算(^_ ^)/( K- 4)，如果計(jì)算結(jié)果發(fā)生改變則能夠判斷刀具目前處于16、17和18中的哪個(gè)階段。刀具處于18階段時(shí)，即將穿透骨骼，如果穿透后會(huì)損傷重要組織(例如脊髓)，則停止刀具的運(yùn)動(dòng) 。
【權(quán)利要求】
1.一種能夠?qū)崟r(shí)采集生物電阻抗的外科手術(shù)動(dòng)力工具，其特征在于，在現(xiàn)有外科手術(shù)動(dòng)力工具上增加生物電阻抗采集單元構(gòu)成，所述的生物電阻抗采集單元包括夾持在高速旋轉(zhuǎn)的手術(shù)動(dòng)力工具的切削刀具上的銅絲刷夾緊機(jī)構(gòu)，貼在手術(shù)區(qū)域附近皮膚上的電極片，銅絲刷夾緊機(jī)構(gòu)和電極片分別用同軸電纜連接阻抗分析儀表。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科手術(shù)動(dòng)力工具，其特征在于所述的銅絲刷夾緊機(jī)構(gòu)包括由銷軸固定連接的呈角狀的兩個(gè)鋁桿，兩個(gè)鋁桿上分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸各與一個(gè)銅絲刷的一端鉸接，各銅絲刷與鋁桿之間分別安裝有一個(gè)壓緊彈簧，兩個(gè)銅絲刷夾持在高速旋轉(zhuǎn)的手術(shù)動(dòng)力工具的切削刀具上。
【文檔編號(hào)】A61B17/16GK103948412SQ201410205596
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】代煜, 雪原, 張建勛 申請(qǐng)人:南開大學(xué)