一种电动骨钻及钻削成像装置

本发明涉及医疗器械，具体涉及一种电动骨钻及钻削成像装置。

背景技术：

1、微创脊柱手术在过去数十年中发展迅速，越来越多地应用于治疗复杂病例，如：脊柱退行性疾病，脊柱骨折，强直性脊柱炎等。经皮椎弓根螺钉置入是一项特别具有挑战性的治疗，需要正确的起点和轨迹。

2、传统情况下，患者的器械位置和腰椎椎弓根是通过术中反复前后位透视间接获取的。为了减少辐射暴露总量并提供实时引导，超声已被纳入各种骨科手术中作为一种潜在的术中成像方式。

3、然而，目前临床上使用的骨钻均无传递超声信号的功能，无法在建设钉道的过程中实时进行成像，这会使手术过程暂停，延长手术时间，增加感染风险，增加患者和外科医生的辐射暴露，显著增加骨科医生患肿瘤的风险。

技术实现思路

1、因此，本发明所要解决的技术问题在于目前临床上使用的骨钻均无传递超声信号的功能，无法在建设钉道的过程中实时进行成像，这会使手术过程暂停，延长手术时间，增加感染风险，增加患者和外科医生的辐射暴露，显著增加骨科医生患肿瘤的风险。

2、为此，本发明提供一种电动骨钻，包括：

3、基壳；

4、驱动结构，固定安装在所述基壳上；

5、钻削检测结构，与驱动结构的输出端相连，所述钻削检测结构包括钻削刀具和探测机构；所述驱动结构适于在手术过程中驱动所述钻削刀具旋转以建设钉道或驱动所述探测机构旋转以对钉道内部成像；

6、图像采集结构，所述图像采集结构包括换能器和信号传输组件，所述钻削刀具靠近钻头的位置上开设有安装腔所述换能器安装在所述安装腔内，所述信号传输组件设置在所述换能器与外部的成像装置之间，用于换能器与成像装置之间信号的互通；

7、所述换能器用于向所述钉道发射检测信号，并接收钉道内壁反射回来的反馈信号，所述换能器适于将接收到的反馈信号传输至所述信号传输组件，所述信号传输组件将所述反馈信号传输至所述成像装置，以供成像装置生成钉道的二维图像和三维图像。

8、可选地，上述的安装腔开设在所述钻削刀具内部；

9、和/或所述钻削刀具的刀头端部开设有排屑槽，所述安装腔开设在所述排屑槽的端部或中部。

10、可选地，上述的当所述换能器安装在所述安装腔内时，所述换能器距离所述钻削刀具尖端的距离小于2mm。

11、可选地，上述的驱动结构包括驱动组件和连接组件；

12、所述基壳内开设有一容置腔；所述驱动组件的输出端延伸至所述容置腔内；

13、所述连接组件包括：

14、传动轴，所述传动轴靠近所述驱动组件的一端设置在所述容置腔内且通过联轴器与所述驱动组件的输出端相连，所述驱动组件适于带动所述传动轴旋转；

15、夹持组件，所述夹持组件可拆卸地设置在所述传动轴远离所述驱动组件的一端，所述夹持组件适于安装钻削刀具；

16、其中，所述传动轴的轴线与所述钻削刀具的轴线重合设置。

17、可选地，上述的传动轴远离所述驱动组件的一端设置有连接槽，所述传动轴远离所述驱动组件的一端外表面设置有第一连接结构，所述连接槽内设置有第二连接结构；

18、所述夹持组件包括：

19、夹持件，所述夹持件可拆卸地安装在第一连接结构上，所述夹持件用于夹持或释放钻削刀具；

20、固定件，所述固定件穿过所述夹持件并与在所述连接槽内的所述第二连接结构连接以将所述夹持件紧固在传动轴上；

21、其中，所述钻削刀具被夹持在所述夹持件远离所述传动轴的一端。

22、可选地，上述的第一连接结构和第二连接结构均为螺纹，所述第一连接结构与所述夹持件螺纹连接，所述第二连接结构与所述固定件螺纹连接，所述第一连接结构与第二连接结构的螺纹旋向相反设置，所述固定件为螺钉。

23、可选地，上述的信号传输组件包括：

24、编码器，所述编码器固定在所述传动轴上，所述编码器与所述传动轴共同转动，所述编码器用于控制所述换能器是否工作以及工作参数；

25、信号转接件，所述信号转接件固定在所述传动轴上，所述信号转接件用于实现所述换能器与所述成像装置之间的信号传递。

26、可选地，上述的信号转接件与所述编码器均设置在所述传动轴的外壁上，所述换能器与所述信号转接件通过信号线连接，所述传动轴、所述固定件与所述钻削刀具均开设有可供信号线通过的走线通道，所述信号线安装在所述走线通道内。

27、可选地，上述的驱动组件包括：

28、驱动件，所述驱动件设置在所述基壳远离所述钻削刀具的一端；

29、减速器，所述减速器设置在所述驱动件与所述基壳之间，所述驱动件的输出端与所述减速器的动力输入轴相连，所述减速器的动力输出轴通过联轴器与所述传动轴相连。

30、可选地，上述的所述探测机构还包括：探测软管，所述探测软管远离所述驱动结构的一端设置有探测头，所述安装腔开设在所述探测头上，所述换能器设置在所述安装腔内，所述探测软管内包括可供信号线通过的走线通道；

31、探测硬管，所述探测硬管套设在所述探测软管的外壁上，所述探测硬管远离所述探测头的一端与所述驱动结构相连；

32、其中，所述驱动结构夹持在所述探测硬管的外表面以驱动所述探测硬管、探测软管和探测头同步旋转。

33、一种钻削成像装置，包括：控制系统、图像显示系统和上述的电动骨钻；所述控制系统与所述电动骨钻和所述图像显示系统分别连接；

34、所述控制系统用于控制所述电动骨钻中的所述驱动结构的工作状态；

35、以及所述控制系统可接收所述信号传输结构端的信号，并将所述信号传输至所述图像显示系统进行处理成像。

36、可选地，上述的控制系统包括：

37、驱动控制模块，所述驱动控制模块用于控制所述驱动结构的运动；

38、信号控制模块，所述信号控制模块用于对接控制编码器的指令，以及所述信号控制模块通过控制内置电路以实现换能器的阻抗匹配；

39、信号处理模块，所述信号处理模块用于接收所述图像采集结构的信号，并将此信号进行处理并传输至所述图像显示系统。

40、可选地，上述的钻削成像装置还包括：位置调整装置；

41、所述位置调整装置与所述电动骨钻相连，适于驱动所述电动骨钻中的钻削刀具在所述钉道内移动，以辅助完成钉道三维图像重建。

42、本发明提供的技术方案，具有如下优点：

43、1.本实施例提供一种电动骨钻，包括：基壳、驱动结构、钻削检测结构和图像采集结构，驱动结构固定安装在基壳上，钻削检测结构与驱动结构的输出端相连，所述钻削检测结构包括钻削刀具和探测机构；所述驱动结构适于在手术过程中驱动所述钻削刀具旋转以建设钉道或驱动所述探测机构旋转以对钉道内部成像；图像采集结构包括换能器和信号传输组件，钻削刀具靠近钻头的位置上开设有安装腔换能器安装在安装腔内，信号传输组件设置在换能器与外部的成像装置之间，用于换能器与成像装置之间信号的互通；换能器用于向钉道发射检测信号，并接收钉道内壁反射回来的反馈信号，换能器适于将接收到的反馈信号传输至信号传输组件，信号传输组件将反馈信号传输至成像装置，以供成像装置生成钉道的二维图像和三维图像。

44、此结构通过设置基壳、驱动结构、钻削检测结构和图像采集结构，基壳为电动骨钻的手柄外壳，驱动结构固定在基壳上，驱动结构的输出端位于基壳的外部，钻削刀具固定在驱动结构的输出端上，钻削刀具的刀头位置开设有安装腔，换能器安装在安装腔内，且一个安装腔内嵌设有一个换能器，且在安装完换能器后，在换能器与安装腔的内壁缝隙位置填充有封装保护材料，保证换能器的工作环境和声穿透性；信号传输组件设置在换能器与外部的成像装置之间，信号传输组件可以固定在驱动结构上，信号传输组件可以接收换能器端传过来的信号，并将该信号传输至外部的成像装置，进而利用成像装置对钉道生成钉道的二维图像和三维图像；具体为：换能器为微型高频的超声换能器，长宽高均小于1mm，在驱动组件驱动钻削刀具在人体的胫骨、椎骨等位置开设钉道时，换能器会实时发送超声检测信号，超声检测信号触碰到钉道的内壁会进行反弹，此时换能器接收钉道内壁反射回来的反馈信号，换能器将接收到的反馈信号传输至信号传输组件，信号传输组件将接收到的信号传输至成像装置，成像装置实时生成钉道的二维图像，并在完成钉道之后，通过换能器进行实时的三维图像构建。与现有技术相比，本技术中的换能器安装在刀头位置，能够在钻削刀具生成钉道的过程中，对钉道进行实时成像，医生可通过观察超声图像实时修正钻削方向，保证椎弓根钉道建立的完整性。