导向器和骨科手术系统的制作方法

1.本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种导向器和骨科手术系统。


背景技术：

2.人工关节置换手术中，需要使用各种导向器，用于人工关节安装之前的截骨，以确保截骨操作的精度。为提高手术精度和效率，目前主要基于导航系统来帮助外科医生实现手术过程中的导向器的定位。手术过程中，固定在手术机械臂末端的导向器在导航系统的控制下，可引导锯片对骨头进行截骨操作。
3.现有的手术机械臂大多需要频繁更换姿态，旋转不同角度按顺序完成不同截骨面的定位。或者在完成初步截骨后，更换截骨板，继续完成剩余截骨。因此，受截骨位置、截骨前后顺序、锯片走向等因素影响，现有的截骨用导向器在更换截骨面时无法满足快速导向定位的需求。例如股骨远端第一刀截骨结束后，接下去的第二刀和第三刀均会垂直于第一刀，导致手术机械臂需要进行大幅度运动调整(90
°
旋转)，才能达到适合第二刀或第三刀的位姿继续截骨。这样的运动过程会导致术中等待时间过长，或者术中更换导向器，操作繁琐，耗时长，这些均会降低手术效率，增加截骨操作的复杂性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种导向器和骨科手术系统，以解决目前术中需要频繁调整手术机械臂的位姿或更换导向器的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种导向器，其包括主截骨板和副截骨板，所述主截骨板用于可拆卸地安装于手术机械臂上，所述副截骨板可拆卸地安装于所述主截骨板上，所述主截骨板设有主截骨板截骨槽，所述副截骨板设有副截骨板截骨槽，所述主截骨板截骨槽的定位方向与所述副截骨板截骨槽的定位方向不同，所述导向器被配置为在所述手术机械臂的位置和姿态不变时，通过所述主截骨板和所述副截骨板先后完成不同截骨面的截骨定位。
6.可选的，所述导向器还包括快拆式锁紧装置，所述快拆式锁紧装置包括锁紧结构和定位结构，所述定位结构包括设置于所述主截骨板上的第一定位部以及设置于所述副截骨板上的第二定位部，所述第一定位部和所述第二定位部相互配合以限定所述主截骨板和所述副截骨板的相对位置，所述锁紧结构用于锁紧所述主截骨板和所述副截骨板。
7.可选的，所述第一定位部和所述第二定位部中的其中之一为定位凸台，另一个为与所述定位凸台相配合的定位槽，所述定位凸台为定位销、定位键台和定位滑轨中的一种。
8.可选的，所述锁紧结构沿第一方向、第二方向和第三方向中的任意一个方向相对于所述主截骨板和所述副截骨板活动，以锁紧所述主截骨板和所述副截骨板，所述第一定位部和所述第二定位部沿第二方向和第三方向中的任意一个方向进行配合，以限定所述主截骨板和所述副截骨板的相对位置；所述第一方向平行于所述主截骨板截骨槽的定位方向，所述第二方向和所述第三方向不同且均垂直于所述主截骨板截骨槽的定位方向。
9.可选的，所述锁紧结构利用弹性力锁紧所述主截骨板与所述副截骨板，所述锁紧结构为插卡、弹簧插销组件以及弹簧滑套组件中的一种。
10.可选的，当所述锁紧结构为插卡时，所述主截骨板上设有固定槽，所述副截骨板上设有固定柱，所述固定柱插入所述固定槽中，且所述插卡通过自身弹性变形将所述固定柱夹持固定在所述固定槽中；或者，当所述锁紧结构为弹簧插销组件时，所述弹簧插销组件包括弹簧和插销，所述插销穿过所述主截骨板和所述副截骨板，所述弹簧套设在所述插销上并被限位在所述主截骨板的第一特征孔中，所述插销的头端被限位在所述第一特征孔外以限制所述插销朝末端方向移动，所述插销的末端被配置为在所述弹簧的弹性力控制下与所述主截骨板的第二特征孔锁定。
11.可选的，当所述锁紧结构为弹簧滑套组件时，所述弹簧滑套组件包括弹簧、滑套和锁头，所述弹簧可伸缩地安装在所述副截骨板上，所述滑套可滑动地设置在所述副截骨板上，并能够控制所述弹簧压缩，所述锁头与所述弹簧及所述滑套中的一个连接，所述锁头在所述弹簧的弹性力控制下与所述主截骨板的锁孔锁定。
12.可选的，所述锁紧结构还包括另一个弹簧，所述另一个弹簧在所述第一定位部和所述第二定位部的配合方向上进一步压紧所述主截骨板和所述副截骨板。
13.可选的，所述主截骨板通过连接轴与所述手术机械臂可拆卸地连接，所述主截骨板相对于所述连接轴对称设置，以使得所述主截骨板能够兼容两个所述副截骨板。
14.可选的，所述主截骨板截骨槽的定位方向与所述副截骨板截骨槽的定位方向成90
°
夹角。
15.为实现上述目的，本发明又提供了一种骨科手术系统，其包括导航系统、手术机械臂和任一项所述的导向器，所述手术机械臂的末端可拆卸地安装所述导向器，所述手术机械臂用于在所述导航系统的引导下驱动所述导向器运动至目标位置。
16.与现有技术相比，本发明提供的导向器和骨科手术系统至少具有如下优点：
17.所述的导向器包括主截骨板和副截骨板，所述主截骨板用于可拆卸地安装于手术机械臂上，所述副截骨板可拆卸地安装于所述主截骨板上，所述主截骨板设有主截骨板截骨槽，所述副截骨板设有副截骨板截骨槽，所述主截骨板截骨槽的定位方向与所述副截骨板截骨槽的定位方向不同，所述导向器被配置为在所述手术机械臂的位置和姿态不变时，通过所述主截骨板和所述副截骨板先后完成不同截骨面的截骨定位。如此配置，在截骨时，可避免手术机械臂频繁更换姿态，完成不同截骨面的定位，因此，手术过程中无需长时间等待手术机械臂运动，也无需从手术机械臂上拆卸截骨板而更换安装其他截骨板，有效的简化截骨操作，使截骨操作更便捷，手术效率更高。另外，手术机械臂运动被减少后，减少误操作风险，减少失误可能性，使手术安全性更好。
18.由于本发明提供的骨科手术系统与本发明提供的导向器属于同一发明构思，因此本发明提供的骨科手术系统具有本发明提供的导向器的所有优点，故在此不再对本发明提供的骨科手术系统所具有的有益效果一一进行赘述。
附图说明
19.附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
20.图1是根据本发明一实施例的导向器的爆炸结构示意图，其中在导向器的附近示
意了股骨；
21.图2是根据本发明一实施例的导向器的组装结构示意图，其中在副截骨板上安装了锯片；
22.图3是根据本发明一实施例的导向器在采用主截骨板对股骨远端进行截骨操作的应用场景图，其中在主截骨板上安装了锯片；
23.图4是根据本发明一实施例的导向器在采用副截骨板对股骨后髁进行截骨操作的应用场景图，其中在副截骨板上安装了锯片；
24.图5是根据本发明一实施例的主截骨板和副截骨板采用插卡完成配合锁紧示意图；
25.图6是根据本发明另一实施例的导向器的爆炸结构示意图；
26.图7是根据本发明另一实施例的主截骨板的结构示意图；
27.图8是根据本发明另一实施例的副截骨板的结构示意图；
28.图9是根据本发明另一实施例的弹簧插销组件的结构示意图；
29.图10a和图10b分别是根据本发明另一实施例的弹簧插销组件锁紧主截骨板和副截骨板的结构示意图；
30.图11a和图11b分别是根据本发明另一实施例的弹簧插销组件解锁主截骨板和副截骨板的结构示意图；
31.图12是根据本发明另一实施例的导向器采用副截骨板对股骨后髁进行截骨操作的应用场景图；
32.图13是根据本发明另一实施例的导向器采用主截骨板对股骨远端进行截骨操作的应用场景图；
33.图14是根据本发明又一实施例的导向器的爆炸结构示意图；
34.图15是根据本发明又一实施例的主截骨板的结构示意图；
35.图16是根据本发明又一实施例的副截骨板的结构示意图；
36.图17是根据本发明又一实施例的弹簧滑套组件的结构示意图；
37.图18是根据本发明又一实施例的弹簧滑套组件锁紧主截骨板和副截骨板的结构示意图；
38.图19是根据本发明又一实施例的弹簧滑套组件解锁主截骨板和副截骨板的结构示意图；
39.图20是根据本发明又一实施例的导向器采用主截骨板对股骨远端进行截骨操作的应用场景图；
40.图21是根据本发明又一实施例的导向器采用副截骨板对股骨后髁进行截骨操作的应用场景图。
具体实施方式
41.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意
方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
42.另外，以下说明内容的各个实施例分别具有一或多个技术特征，然此并不意味着使用本发明者必需同时实施任一实施例中的所有技术特征，或仅能分开实施不同实施例中的一部或全部技术特征。换句话说，在实施为可能的前提下，本领域技术人员可依据本发明的公开内容，并视设计规范或实作需求，选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地实施多个实施例中部分或全部的技术特征的组合，借此增加本发明实施时的弹性。
43.如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，复数形式“多个”包括两个以上的对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外，以及术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。需要说明的是，在本发明的描述中，空间关系术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本本发明的限制。还应当明白，尽管可使用术语第一、第二等描述各种元件、部件，这些元件、部件不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件与另一个元件、部件。此外，术语“末端”在本文中参考手术机械臂相对于患者而使用。术语“末端”是指手术机械臂靠近患者的部分。
44.为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
45.本发明的核心思想在于，提供一种导向器和骨科手术系统，以解决现有的截骨方式所存在的术中等待时间长、操作繁琐等问题。
46.本发明提供的导向器及骨科手术系统对应用环境没有特别的限制，除了可应用于全膝关节置换手术外，也可应用于其他的骨科手术。虽然以下描述中以用于膝关节置换为示例对导向器和骨科手术系统进行说明，但不应以此作为对本发明的限定。
47.本发明提供的导向器包括主截骨板和副截骨板。主截骨板只需要一个，并用于与手术机械臂的末端可拆卸地连接。副截骨板可以是一个或多个，优选为一个或两个副截骨板。副截骨板能够以可拆卸的方式安装于主截骨板上。主截骨板和副截骨板均设有至少一个截骨槽，为了便于理解，将主截骨板上的截骨槽定义为主截骨板截骨槽，将副截骨板上的截骨槽定义为副截骨板截骨槽。副截骨板安装于主截骨板上之后，主截骨板截骨槽的定位方向与副截骨板截骨槽的定位方向不同，从而实现不同截骨面的定位。主截骨板截骨槽和副截骨板截骨槽的相对方位没有具体限定，只要能够满足不同截骨面的定位即可。
48.主截骨板和副截骨板的截骨先后顺序不作限制，例如，可以先采用主截骨板定位
截骨，然后再采用副截骨板定位截骨，或者，先采用副截骨板定位截骨，然后采用主截骨板定位截骨。无论如何，副截骨板定位截骨时，副截骨板已安装在主截骨板上，并在手术机械臂的控制下，引导截骨工具对骨头进行截骨操作。然而，主截骨板定位截骨时，副截骨板安装或不安装在主截骨板上皆可，最好在截骨之前一次性安装所有的截骨板，这样可有效节省手术时间。主截骨板亦在手术机械臂的控制下引导锯片对骨头进行截骨操作。一般地，先采用主截骨板，完成第一刀截骨，然后采用副截骨板完成第二刀截骨，或者进一步完成第三刀截骨。主截骨板定位截骨时，包括但不仅限于对股骨远端截骨，还可以是除股骨前髁和股骨后髁以外的其他截骨面的截骨；副截骨板定位截骨时，包括但不仅限于对股骨前髁截骨，还可以是股骨后髁截骨。应了解，在全膝关节置换手术中，每个膝关节共有6个截骨面，分别为股骨前髁截骨面、股骨前倾截骨面、股骨远端截骨面、股骨后斜截骨面、股骨后髁截骨面和胫骨平台截骨面，而本发明提供的导向器能完成6个截骨面的定位导向。副截骨板主要完成股骨前髁和股骨后髁的截骨定位导向，主截骨板主要完成股骨远端和除股骨前髁和股骨后髁以外的其他截骨面的截骨定位导向。进一步的，本发明的导向器可兼容左右腿，实现左右腿的截骨定位。
49.与传统截骨操作方式不同，本发明的导向器在手术机械臂的位置和姿态不变的情况下，通过主截骨板和副截骨板先后完成不同截骨面的截骨定位。以这样的方式避免手术机械臂频繁更换姿态，完成不同截骨面的定位，因此，手术过程中无需长时间等待手术机械臂运动，也无需从手术机械臂上拆卸截骨板而更换安装其他截骨板，从而简化操作，使操作更便捷，手术效率提高。另外，手术机械臂运动被减少后，减少误操作风险，减少失误可能性，使手术安全性更好。
50.以下参考附图进行描述，以两个截骨板为例对导向器的结构和使用方式作进一步的说明，但本领域技术人员应当能够修改以下描述，在细节上作适当修改后将所述描述用于超过两个截骨板。
51.请参照图1至图5所示，本发明实施例提供一种导向器，该导向器是基于导航系统完成膝关节置换手术。本实施例的导向器装载于手术机械臂(未图示)上，并基于导航系统的控制，引导锯片14等截骨工具对骨头进行截骨操作。
52.本实施例的导向器包括主截骨板11和副截骨板12。主截骨板11通常配置有连接轴16，连接轴16可拆卸地装配在手术机械臂上，具体装配在手术机械臂的末端。连接轴16的两端分别连接主截骨板11和安装接口17，安装接口17直接与手术机械臂的末端快拆连接。连接轴16优选为偏心曲柄，通过偏心曲柄可使安装接口17的旋转轴线(即手术机械臂末端的自转轴线)与主截骨板11的旋转轴线之间存在一定的偏距，这样可进一步提高导向器的定位精度。连接轴16与主截骨板11可以一体或整体式连接，即两者一体加工成型，或者，连接轴16与主截骨板11各自加工成型后装配连接，装配连接可以是可拆卸或不可拆卸的连接。另外，副截骨板12可拆卸地安装于主截骨板11上，副截骨板12具体安装在主截骨板11上平行于主截骨板截骨槽的定位方向的一侧，例如，从图1的角度看，副截骨板12位于主截骨板11的上侧或下侧。
53.参照图2所示，主截骨板11设有至少一个主截骨板截骨槽。本实施例中，主截骨板截骨槽的数量为两个，分别为第一主截骨板截骨槽111和第二主截骨板截骨槽112，第一主截骨板截骨槽111和第二主截骨板截骨槽112设置在主截骨板11的同一侧，两个主截骨板截
骨槽可用于不同截骨面的定位，或对称地适配于左右腿的截骨定位。在此，通过提及两个主截骨板截骨槽，并不意味着是限制性的，如采用一个或超过两个的主截骨板截骨槽也可以，这取决于实际截骨的需求。因此，主截骨板截骨槽可以采用其他数量的配置。本实施例中，两个主截骨板截骨槽的任意一个可被用作股骨远端截骨时的定位，这根据左右腿来选择对应的主截骨板截骨槽。此时，通常将股骨15的远端截骨称作为第一刀截骨，第一刀截骨时，可以选择锯片14完成截骨，但实际截骨工具可不限于锯片14。
54.以股骨远端截骨第一刀为示意。如图3所示，在手术机械臂的控制下，本实施例的导向器运动至患者膝关节附近(对应于目标位置)，使主截骨板11的主截骨板截骨槽(如第一主截骨板截骨槽111)靠近第一刀为股骨远端截骨做准备。需要截骨时，锯片14插入其中一个主截骨板截骨槽(如第一主截骨板截骨槽111)，从而由主截骨板截骨槽引导锯片14进行股骨远端的截骨操作。
55.参照图4所示，副截骨板12设有至少一个副截骨板截骨槽121。本实施例中，副截骨板截骨槽121的数量为一个。然而通过提及一个副截骨板截骨槽121，也并不意味着是限制性的，如采用两个或更多的副截骨板截骨槽121也可以，这取决于实际截骨的需求。因此，副截骨板截骨槽121可以采用其他数量的配置。本实施例中，一个副截骨板12可被用作股骨前髁和股骨后髁时的定位，通常将股骨前髁截骨称作为第二刀截骨，将股骨后髁截骨称作为第三刀截骨，但本发明不排除股骨前髁截骨为第三刀，以及股骨后髁截骨为第二刀的方案，此外，第二刀和第三刀截骨时亦可选择锯片14。因此，副截骨板截骨槽121的定位方向与主截骨板截骨槽的定位方向不同，但是两者的定位方向包括但不仅限于呈90
°
夹角设置。
56.以股骨后髁截骨第二刀为示意。如图4所示，副截骨板12安装在主截骨板11的一侧(从图4的角度看为右侧)，此时，若完成第一刀截骨后执行第二刀截骨时，可在保持手术机械臂的位姿不变的情况下，就能使副截骨板12上的副截骨板截骨槽121靠近第二刀位置为股骨后髁截骨做准备。需要截骨时，锯片14插入副截骨板12的副截骨板截骨槽121，从而由副截骨板截骨槽121引导锯片14进行股骨后髁的截骨操作。进而完成股骨后髁第二刀截骨后，若需要执行第三刀截骨，此时，导向器也只需要从第二刀截骨所处位置平移到第三刀截骨所处位置，而无需旋转手术机械臂，便可使副截骨板12上的副截骨板截骨槽121靠近第三刀位置为股骨前髁截骨做准备，需要截骨时，锯片14插入副截骨板12的副截骨板截骨槽121，从而由副截骨板截骨槽121引导锯片14进行股骨前髁的截骨操作。同理，若完成第一刀截骨后执行股骨前髁截骨并作为第二刀，此时，手术机械臂的位姿亦保持不变，就能使副截骨板12上的副截骨板截骨槽121靠近第二刀位置为股骨前髁截骨做准备。可理解的，第二刀截骨和第三刀截骨位置的转换，只需要导向器平移，也即手术机械臂平移，平移操作时的等待时间不会太长，基本上不会影响手术效率。还需说明的是，完成第三刀截骨后，可以拆除副截骨板12，并保留主截骨板11，使主截骨板11继续完成其他截骨面的截骨操作。
57.如此配置，完成第一刀截骨后，可使用副截骨板12上的副截骨板截骨槽121完成其他截骨面的截骨，那么，在手术机械臂保持与第一刀截骨同样位姿的情况下，实现截骨槽的旋转(包括但不限于90
°
旋转)。以这样的方式减少手术机械臂运动，减少手术机械臂摆位时间，不仅手术效率提高，而且无需频繁地拆卸更换导向器，使截骨操作更简便，安全性更好。
58.为确保截骨精度，每个截骨板会自带校验点，以通过校验点快速地校准导向器，从而确定导向器的位置和姿态(简称为位姿)，这里的导向器的位置和姿态主要是截骨槽的位
置和姿态。截骨之前，导航系统需要知道导向器的各个截骨槽的位姿信息。知道截骨槽的位姿信息后，才能正确地实施截骨操作。校验点一般搭配校验靶标使用，将校验靶标的检测端(如探针尖端)插入校验点，进而导航系统根据校验靶标反馈回的信息确定导向器的位姿。如图1所示，主截骨板11设有主截骨板校验点113，以通过主截骨板校验点113确定主截骨板11的位姿。如图2所示，副截骨板12还设有副截骨板校验点122，以通过副截骨板校验点122确定副截骨板12的位姿。
59.鉴于导向器过重，也可能影响到截骨精度，为此，如图2所示，优选对副截骨板12做减轻处理，以制备具有挖空区域125的副截骨板12，副截骨板截骨槽122即开设在挖空区域125的周边实心区域上。
60.本实施例的导向器还进一步包括快拆式锁紧装置，通过快拆式锁紧装置锁紧副截骨板12和主截骨板11，当然快拆式锁紧装置还能解除副截骨板12和主截骨板11之间的连接。，快拆式锁紧装置可以快速、简便地锁紧或解锁副截骨板12和主截骨板11。在此，快拆式锁紧装置应理解为能快速锁定和解锁的任意一种机械锁紧装置，而实现副截骨板12和主截骨板11之间的快拆连接的方式可以有多种方式，可以选择其中至少一种来执行。下面示范性地进行说明。
61.在一具体实施例中，快拆式锁紧装置包括锁紧结构和定位结构，定位结构包括设置于主截骨板11上的第一定位部以及设置于副截骨板12上的第二定位部。第一定位部和第二定位部相互配合，以限定主截骨板11和副截骨板12的相对位置。而锁紧结构用于最后锁紧主截骨板11和副截骨板12，防止两者松脱。可选的，锁紧结构利用弹性力锁紧主截骨板11与副截骨板12，这样的方式通常结构较为简单，锁定和解锁也十分便捷，然而本发明不排除其他非弹性力锁紧的快拆方式。
62.通常地，第一定位部和第二定位部中的其中之一为定位凸台，另一个为与定位凸台相配合的定位槽。如图1和图5所示，所示的实施例中，第一定位部为定位槽114，定位槽114的数量为两个，相应地，第二定位部为定位销123，定位销123的数量也为两个。通过定位销123和定位槽114的配合，预先限定主截骨板11和副截骨板12的相对位置，然后，再通过锁紧结构锁紧主截骨板11和副截骨板12。这里，定位销123即构成定位凸台。更详细地，主截骨板11平行于主截骨板截骨槽的一侧(即安装面)设有两个定位槽114，这些定位槽114均为盲孔，相应地，副截骨板12的安装面设有两个定位销123。锁紧时，两个定位销123一一对应地插入两个定位槽114中，即可初步确定主截骨板11和副截骨板12的相对位置。
63.继续参阅图1和图5，所示的实施例中，锁紧结构被配置为插卡13，插卡13利用自身结构和材料的弹性形变能力，可在插拔过程中实现快速锁紧和松脱的目的，减少手术过程中耗时。当锁紧结构为插卡13时，主截骨板11的安装面上设有固定槽115，固定槽115位于两个定位槽114之间，且副截骨板12的安装面上设有固定柱124，固定柱124位于两个定位销123之间。固定柱124插入固定槽115后，再由插卡13通过自身弹性变形将固定柱124夹持固定在固定槽115中。固定槽115可选为腰型长圆盲孔，与同样为腰型长圆外形的固定柱124配合，此时，方便在使用中对定位尺寸进行调节。固定柱124和固定槽115均设有与插卡14的弹性夹持臂131相配合固定的结构特征(如锥面、台阶等)。进一步的，固定柱124和固定槽115中的至少一个设有导向特征(如斜面、锥面)，可通过导向特征引导插卡13的插拔，降低插拔难度。
64.需理解的，插卡13利用自身弹性力快速锁紧两个截骨板，这种结构操作简便，拆装效率高。插卡13的材料不限于金属，可使用满足力学、灭菌、生物相容性要求的任意合适的材料。如图5所示，插卡13可设有手指拉环132，可供医生手动操作。插卡13可以有任意合适的构造，只要能够弹性锁紧两个截骨板即可。插卡13本身为薄壁结构，且体积小，不会加大导向器的体积和重量。还需说明的是，插卡13的操作不限于插拔，在其他实施例中，也可使用旋转扣紧或螺纹锁紧等方式操作插卡13。
65.如图5所示，插卡13可设置限位结构133，用于限定插卡13的插入深度，保证锁紧时不会超限。通过限制插卡13的插入深度，便于确定锁紧状态。本实施例中，限位结构133为限位槽，弹性夹持臂131之间形成限位槽，限位槽的深度确定插卡13的插入深度。进一步的，可通过校验点确定插卡13的锁紧状态，确保截骨板的定位精度。
66.再次结合图1和图5，在本实施例中，插卡13沿第一方向(如前后)相对于主截骨板11和副截骨板12活动，以锁紧或解锁主截骨板11和副截骨板12，且第一方向平行于主截骨板截骨槽的定位方向，另外，定位槽114和定位销123沿第二方向进行配合，以限定主截骨板11和副截骨板12的相对位置，第二方向垂直于主截骨板截骨槽的定位方向。可理解的，若从图1的角度观察，第一方向为前后方向，第二方向为上下方向，以及下述的第三方向为左右方向。当然，本领域内的技术人员应当可以理解，本发明中所指的前后、左右和上下仅为示意而不构成对本发明的限定。
67.主截骨板11通常被设计为对称结构，主要相对于连接轴16对称设置，进而可使得副截骨板12可对称分布于主截骨板11的两侧，便于节省手术时间，还能兼容左右腿的截骨。相应地，主截骨板11上的第一定位部可对称地设置在主截骨板11上，以便兼容两个副截骨板12。
68.请参考图6至图9，图10a～图10b，图11a～图11b，以及图12～图13，在本发明另一实施例中提供一种导向器，该导向器包括可拆卸连接的主截骨板21和副截骨板22，主截骨板21上设有主截骨板截骨槽211和主截骨板校验点213，副截骨板22上设有副截骨板截骨槽221和副截骨板校验点222。在此，该另外一种导向器与前述实施例提供的导向器的结构和使用方法基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。
69.如图6至图9，图10a～图10b，图11a～图11b，以及图12～图13所示，本发明另一实施例的导向器中，第二定位部为定位键台223(参见图8)，第一定位部为与定位键台223配合的定位键槽212(参见图7)，定位键台223构成定位凸台，定位键槽212构成定位槽，由此通过键槽配合实现两个截骨板的快速和精确定位。此外，本实施例的锁紧结构采用弹簧插销组件，以替换前述实施例的插卡13。主截骨板21和副截骨板22通过键槽配合确定相对位置后，再通过弹簧插销组件快速锁紧主截骨板21和副截骨板22。
70.如图9所示，弹簧插销组件包括插销23和套设于插销23上的弹簧24。如图6所示，插销23可沿第三方向(如左右)穿过主截骨板21和副截骨板22，以进一步锁定主截骨板21和副截骨板22，且弹簧24被限位在主截骨板21中，此时，可利用插销23的头端231限制插销23朝插销23的末端232方向移动，同时可将插销23的末端232在弹簧24的弹性力控制下与主截骨板21锁定。当然，插销23也能在弹簧24受压缩时解除末端232与主截骨板21之间的锁定。因此，弹簧插销组件的使用，也能实现主截骨板21和副截骨板22的快速拆除，锁紧结构简单，拆装便捷。
71.图10a和图10b示意了弹簧插销组件处于锁紧状态的结构。如图10a和图10b所示，当弹簧24处于初始的预紧状态时，插销24可通过弹簧24的拉力、插销头端限位和插销末端限位压紧主截骨板21和副截骨板22，达到锁紧目的。图11a和图11b示意了弹簧插销组件处于打开状态的结构。如图11a和图11b所示，当弹簧24被压缩，便可解除插销末端限位，然后抽出插销23，即可分离截骨板完成拆卸。
72.如图7所示，主截骨板21设有定位键槽212。如图8所示，副截骨板22设有定位键台223。定位键槽212和定位键台223的形状相适配。定位键槽212和定位键台223的配合形状不仅限于矩形，如本领域技术人员所能理解的，定位键槽212和定位键台223的配合形状可采用任意合适的形状，例如圆形、梯形、斜面或其他可能合适的形状。
73.本实施例中，定位键台223和定位键槽212沿第二方向(如上下)进行配合，从而限定主截骨板21和副截骨板22的相对位置。如图7所示，非限制性的，定位键槽212供插销23插入的两端分别设有第一特征孔214和第二特征孔215，第一特征孔214呈“一”字型，第二特征孔215呈“十”字型，这些特征孔可供插销23除头端231以外的部分通过，以对插销23进行导向和限位。其中，第一特征孔214中嵌设有弹簧24，使弹簧24限位在第一特征孔214中。第一特征孔214还需要与插销23的头端231配合进行限位，使插销23的头端231被限位在第一特征孔214外而限制插销23朝末端232方向移动。而第二特征孔215与插销24的末端232配合进行限位，使插销23的末端232在弹簧24的弹性力控制下与第二特征孔215锁定。如图8所示，定位键台223同样设有供插销23通过的贯通孔224，贯通孔224沿第三方向(如左右)贯穿定位键台223设置。贯通孔224也用作插销23的导向和限位。可选的，贯通孔224呈“一”字型。
74.如图9所示，本实施例中，插销23的头端231为十字结构，插销23的末端232为一字结构，十字结构的头端231限位在第一特征孔214的外部，以阻止插销23朝末端232方向移动，一字结构的末端232用于与第二特征孔215配合以阻止插销23朝头端231方向移动。实际使用时，插销23的头端231可供手动插拔或旋转操作，实现插销23的锁定和解锁。在此，十字结构的头端231仅作为示意，如本领域技术人员可理解的，在其他实施例中，插销23的头端231还可采用三角形、梅花形或其他规则或不规则形状，本发明对此不限制。
75.本实施例的快拆式锁紧装置的操作过程如下：安装时，先将副截骨板22通过定位键台223与主截骨板21的定位键槽212扣合；扣合后，将弹簧24套在插销23上，并将插销23插入主截骨板21和副截骨板22，同时将弹簧24嵌设于主截骨板21的第一特征孔214中；然后，压缩弹簧24，使插销23的末端232伸出主截骨板21的第二特征孔215；之后，将插销23旋转90
°
，使插销23的末端232到达锁定位置后松开插销23，此时，弹簧24恢复，借助于弹簧24的恢复力将主截骨板21和副截骨板22压紧。
76.反之，拆卸时，只需要在插销23的头端231按压插销23，使弹簧24压缩，并使插销23的末端232伸出主截骨板21的第二特征孔215，然后，反向转动插销23，使插销23的末端232到达解锁位置后松开插销23，即可从主截骨板21和副截骨板22上抽出插销23，完成截骨板的拆卸。
77.应用时，如图12所示，股骨后髁截骨时，副截骨板22安装在主截骨板21的一侧，使副截骨板截骨槽221靠近股骨后髁截骨位置(如第二刀或第三刀)，为股骨后髁截骨做准备，进而锯片14可在副截骨板截骨槽221的引导下对股骨后髁进行截骨操作。又如图13所示，股骨远端截骨时，主截骨板21定位在股骨附近，使主截骨板截骨槽211靠近股骨远端截骨位置
(如第一刀)，为股骨远端截骨做准备，进而锯片14可在主截骨板截骨槽211的引导下对股骨远端进行截骨操作。
78.请参考图14至图21，在本发明又一实施例中，还提供一种导向器，该导向器包括可拆卸连接的主截骨板31和副截骨板32，主截骨板31上设有主截骨板截骨槽311、312和主截骨板校验点313，副截骨板32上设有副截骨板截骨槽321和副截骨板校验点322。此处的导向器与前述实施例提供的导向器的结构基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。
79.如图14至图21所示，本发明又一实施例的导向器中，第二定位部为滑槽(对应于定位槽)，第一定位部为定位滑轨(对应于定位凸台)，从而利用滑槽和定位滑轨的配合，完成两个截骨板的快速和精确定位。此外，本实施例的锁紧结构采用弹簧滑套组件，以替换上述实施例的插卡13和弹簧插销组件。主截骨板31和副截骨板32通过滑槽和定位滑轨的配合确定相对位置后，再由弹簧滑套组件快速锁紧主截骨板31和副截骨板32。
80.如图14和图16所示，副截骨板32上的定位槽的数量为两个，两个定位槽分别为滑槽323和324。如图14和图15所示，主截骨板31上的定位凸台的数量也为两个，两个定位凸台具体为定位滑轨314和315。参照图14，两个滑槽323、324与两个定位滑轨314、315一一对应地配合，此时，滑槽323配合定位滑轨314，另一个滑槽324配合另一个定位滑轨315，滑槽与定位滑轨沿第三方向(如左右)进行配合，限定主截骨板31和副截骨板32的相对位置。
81.参照图14和图17所示，本实施例的弹簧滑套组件包括弹簧33、滑套35和锁头36；弹簧33可伸缩地安装在副截骨板32上，本实施例中，副截骨板32设置有安装孔325，弹簧33被限位在安装孔325中；滑套35可滑动地设置在副截骨板32上，并用于控制弹簧33压缩，还能对弹簧33进行限位和导向；锁头36可与弹簧33和滑套35中的一个连接，且锁头36在弹簧33的弹性力控制下与主截骨板31牢固的锁定。本实施例中，主截骨板31设有锁孔316，锁孔316与定位滑轨均设置在主截骨板31的安装面上，且锁孔316和两个定位滑轨315、314沿第三方向依次排布，锁孔316远离连接轴16设置。锁头36可被压入锁孔316实现锁定。另外，当滑套33沿第二方向(如上下)向上移动时，可压缩弹簧33，驱使锁头36与主截骨板31的锁孔316解除连接。锁孔316实际上为盲孔，锁头36可与锁孔316以任意可能合适的方式锁定，例如力锁合或形状锁合。因此，通过主截骨板31和副截骨板32的双滑槽结构限制截骨板的相对位移，并使用弹簧滑套组件和锁紧弹簧进一步锁紧截骨板，防止两者松脱，结构也较为简单，拆装方便，可有效的节省手术时间。
82.如图17所示，在一具体实施例中，滑套35包括套管351和拨块352，拨块352固定在套管351的侧面可被手动操作以控制滑套35移动，套管351具有轴向贯通的内孔，套管351的内孔可布置弹簧33和锁头36。套管351的内孔可进一步设置为阶梯孔353，使弹簧33被限位在阶梯孔353的大径孔中，而阶梯孔353的台阶面能抵接弹簧33的一端。
83.如图16所示，在一具体实施例中，副截骨板32的安装孔325可设置为内芯3251和包围内芯3251的环形孔3252。锁头36穿过套管35后一部分插入内芯3251中，以加强锁头36的强度。套管351可滑动地容置在环形孔3252中，同时环形孔3252的侧面可开设供拨块352进入和滑动的开口。
84.如图14、图18和图19所示，弹簧滑套组件还进一步包括另一个弹簧34，另一个弹簧34用于在滑槽和定位滑轨的配合方向(即第三方向)上进一步压紧主截骨板31和副截骨板
32，从而更好的限制截骨板的相对位移。另一个弹簧34的一端连接定位滑轨314，另一端可抵接副截骨板32，并向副截骨板32施加弹性力而阻止副截骨板32和主截骨板31松脱。
85.然而需理解的，本实施例的锁紧结构包括但不仅限于弹簧，实际上可以采用本领域技术人员所知道的任意可能的方式来实现，诸如：螺栓连接、齿轮驱动锁附、齿轮齿条驱动锁附、连杆移动或转动锁附、绳和滑轮组合等，具体不作限制。
86.以图14所示的安装方位进行示意说明，本实施例的快拆式锁紧装置的操作过程如下：安装时，先向上移动滑套35，压缩弹簧33，使滑套35带动锁头36完全缩入副截骨板32的安装孔325内；之后，左右滑动副截骨板32，压缩另一个弹簧34，使主截骨板31和副截骨板32通过定位滑轨314、315和滑槽323、324完成扣合；扣合达到预定位置后，松开滑套35，弹簧33便恢复释放弹性势能，即可推动滑套35和锁头36向下移动，直到锁头36与主截骨板31的锁孔316配合锁紧，便完成安装，具体可参见图18。如图18所示，在锁紧状态下，两个弹簧33和34均处于预紧状态，确保主截骨板31和副截骨板32牢固地锁紧。
87.反之，拆卸时，向上移动滑套35，压缩弹簧33，使滑套35带动锁头36完全缩入副截骨板32的安装孔325内，以此放松副截骨板32；然后，左右反方向滑动副截骨板32，使副截骨板32脱离定位滑轨314和315的约束后，便可向上提起，完成拆卸，具体可参见图19。如图19所示，在打开状态下，弹簧33被压缩，使锁头36脱离锁孔316，此时，便可左右滑动副截骨板32，使副截骨板32脱离定位滑轨314和315的约束。
88.接着参考图20，其示意了股骨远端截骨的应用场景。如图20所示，股骨远端截骨时，导向器定位在患者膝关节附近，使主截骨板31的主截骨板截骨槽311靠近股骨远端截骨位置(如第一刀)，为股骨远端截骨做准备。进而截骨时，将锯片14插入主截骨板截骨槽311，便可在主截骨板截骨槽311的引导下进行股骨远端截骨操作。
89.参照图21，其示意了股骨后髁截骨的应用场景。如图21所示，股骨后髁截骨时，只需要将副截骨板32安装在主截骨板31上，并在保持手术机械臂同一位姿不变的情况下，使副截骨板32的副截骨板截骨槽321靠近股骨后髁截骨位置(如第二刀或第三刀)，为股骨后髁截骨做准备。进而截骨时，将锯片14插入副截骨板截骨槽321，便可在副截骨板截骨槽321的引导下进行股骨后髁截骨操作。
90.进一步的，本发明实施例还提供一种基于骨科手术系统的截骨方法，包括以下步骤：
91.在手术机械臂上安装导向器后，识别导向器，以获取导向器的位姿信息；
92.获取导向器的位姿信息后，使手术机械臂在导航系统的引导下驱动导向器运动至目标位置；
93.到达目标位置后，保持手术机械臂的位姿不变，进而由导向器的主截骨板和副截骨板先后引导截骨工具对目标对象(对应于骨头，但不限于股骨)的不同截骨面进行截骨。
94.优选地，在截骨之前，将副截骨板安装在主截骨板上，以便一次性识别导向器，以获取主截骨板的位姿信息和副截骨板的位姿信息，有效的节省手术时间。
95.更详细地，首先在手术机械臂上安装主截骨板，然后将副截骨板安装到主截骨板上，并用快拆式锁紧装置快速锁紧，之后，一次性识别主截骨板和副截骨板，获取所有截骨板的位置和姿态后，导航系统便可基于这些位置和姿态，引导手术机械臂驱动导向器运动至目标位置进行截骨。
96.进一步的，所述的基于骨科手术系统的截骨方法还可包括以下步骤：
97.在安装副截骨板时，识别主截骨板和副截骨板的锁紧状态，以进一步保证截骨精度。
98.需理解的，若主截骨板和副截骨板没有很好的锁紧，会影响到导向器的定位精度，为此，可进一步由导航系统自动识别主截骨板和副截骨板的锁紧状态，若存在锁紧不良的问题，导向器所识别的位姿会与预期产生偏差，偏差超过误差允许的范围，就需要重新调整导向器。
99.在一具体实施例中，导航系统会根据导向器上的校验点的信息自动识别主截骨板和副截骨板的锁紧状态，以此确定主截骨板和副截骨板是否存在锁紧问题。
100.在一具体实施例中，主截骨板引导截骨工具完成第一刀截骨后，所述的基于骨科手术系统的截骨方法执行以下步骤：
101.在手术机械臂的位姿不变时，由副截骨板引导截骨工具完成第二刀和第三刀截骨，其中完成第二刀截骨后，使手术机械臂在导航系统的引导下驱动导向器平移至第三刀截骨所处位置。
102.此外，装配本发明任意实施例的导向器时，可如此操作：将导向器的主截骨板可拆卸地安装于手术机械臂的末端；调整手术机械臂，使得主截骨板定位在目标位置(如膝关节附近)，也使得主截骨板的主截骨板截骨槽对应第一截骨位置，第一截骨位置例如为股骨远端截骨位置；基于手术机械臂的相同位姿，在主截骨板上可拆卸地安装副截骨板，并使得副截骨板的副截骨板截骨槽对应第二截骨位置，第二截骨位置不同于第一截骨位置，第二截骨位置例如为股骨前髁截骨位置或股骨后髁截骨位置。进一步的，在安装副截骨板时，先利用主截骨板上的第一定位部和副截骨板上的第二定位部的相互配合确定主截骨板和副截骨板的相对位置，然后利用锁紧结构锁紧主截骨板和副截骨板。
103.除此以外，本发明还提供一种骨科手术系统，其包括导航系统、手术机械臂以及导向器。导航系统可包括控制装置，控制装置实际为一台计算机，该计算机配置了控制器、显示器、输入器(如键盘或人机交互界面)等。显示器可显示截骨位置图像。导航系统还包括导航装置，导航装置可以是电磁定位导航或者光学定位导航。优选的，导航装置为光学定位导航，相比于其他的导航方式，测量精度高，可有效提高导向器的定位精度。导航装置和控制装置中的任意一个可用于识别导向器。在此，导航系统的工作方式和工作原理对于本领域内的技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。这里的控制装置和导航装置可以集成在一个设备上使用，也可以分开设置在不同的设备上使用。控制装置、导航装置和手术机械臂之间可相互通信，通信方式为本领域的技术人员所能理解的无线或有线通信。
104.上述描述仅是对本发明较佳实施方式的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的保护范围。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若这些修改和变型属于本发明及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种导向器，其特征在于，包括主截骨板和副截骨板，所述主截骨板用于可拆卸地安装于手术机械臂上，所述副截骨板可拆卸地安装于所述主截骨板上，所述主截骨板设有主截骨板截骨槽，所述副截骨板设有副截骨板截骨槽，所述主截骨板截骨槽的定位方向与所述副截骨板截骨槽的定位方向不同，所述导向器被配置为在所述手术机械臂的位置和姿态不变时，通过所述主截骨板和所述副截骨板先后完成不同截骨面的截骨定位。2.根据权利要求1所述的导向器，其特征在于，还包括快拆式锁紧装置，所述快拆式锁紧装置包括锁紧结构和定位结构，所述定位结构包括设置于所述主截骨板上的第一定位部以及设置于所述副截骨板上的第二定位部，所述第一定位部和所述第二定位部相互配合以限定所述主截骨板和所述副截骨板的相对位置，所述锁紧结构用于锁紧所述主截骨板和所述副截骨板。3.根据权利要求2所述的导向器，其特征在于，所述第一定位部和所述第二定位部中的其中之一为定位凸台，另一个为与所述定位凸台相配合的定位槽，所述定位凸台为定位销、定位键台和定位滑轨中的一种。4.根据权利要求2所述的导向器，其特征在于，所述锁紧结构沿第一方向、第二方向和第三方向中的任意一个方向相对于所述主截骨板和所述副截骨板活动，以锁紧所述主截骨板和所述副截骨板，所述第一定位部和所述第二定位部沿第二方向和第三方向中的任意一个方向进行配合，以限定所述主截骨板和所述副截骨板的相对位置；所述第一方向平行于所述主截骨板截骨槽的定位方向，所述第二方向和所述第三方向不同且均垂直于所述主截骨板截骨槽的定位方向。5.根据权利要求2所述的导向器，其特征在于，所述锁紧结构利用弹性力锁紧所述主截骨板与所述副截骨板，所述锁紧结构为插卡、弹簧插销组件以及弹簧滑套组件中的一种。6.根据权利要求5所述的导向器，其特征在于，当所述锁紧结构为插卡时，所述主截骨板上设有固定槽，所述副截骨板上设有固定柱，所述固定柱插入所述固定槽中，且所述插卡通过自身弹性变形将所述固定柱夹持固定在所述固定槽中；或者，当所述锁紧结构为弹簧插销组件时，所述弹簧插销组件包括弹簧和插销，所述插销穿过所述主截骨板和所述副截骨板，所述弹簧套设在所述插销上并被限位在所述主截骨板的第一特征孔中，所述插销的头端被限位在所述第一特征孔之外以限制所述插销朝末端方向移动，所述插销的末端被配置为在所述弹簧的弹性力控制下与所述主截骨板的第二特征孔锁定。7.根据权利要求5所述的导向器，其特征在于，当所述锁紧结构为弹簧滑套组件时，所述弹簧滑套组件包括弹簧、滑套和锁头，所述弹簧可伸缩地安装在所述副截骨板上，所述滑套可滑动地设置在所述副截骨板上，并能够控制所述弹簧压缩，所述锁头与所述弹簧和所述滑套中的一个连接，所述锁头在所述弹簧的弹性力控制下与所述主截骨板的锁孔锁定。8.根据权利要求7所述的导向器，其特征在于，所述锁紧结构还包括另一个弹簧，所述另一个弹簧在所述第一定位部和所述第二定位部的配合方向上进一步压紧所述主截骨板和所述副截骨板。9.根据权利要求1-8中任一项所述的导向器，其特征在于，所述主截骨板通过连接轴与所述手术机械臂可拆卸地连接，所述主截骨板相对于所述连接轴对称设置，以使得所述主截骨板能够兼容两个所述副截骨板。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的导向器，其特征在于，所述主截骨板截骨槽的定位方向与所述副截骨板截骨槽的定位方向成90
°
夹角。11.一种骨科手术系统，其特征在于，包括导航系统、手术机械臂和如权利要求1-10中任一项所述的导向器，所述手术机械臂的末端可拆卸地安装所述导向器，所述手术机械臂用于在所述导航系统的引导下驱动所述导向器运动至目标位置。

技术总结
本发明提供了一种导向器和骨科手术系统。骨科手术系统包括导航系统、手术机械臂和导向器，手术机械臂安装导向器，手术机械臂的末端可拆卸地安装导向器，手术机械臂用于在导航系统的引导下驱动导向器运动至目标位置，导向器包括主截骨板和副截骨板，主截骨板用于可拆卸地安装于手术机械臂上，副截骨板可拆卸地安装于主截骨板上，主截骨板设有主截骨板截骨槽，副截骨板设有副截骨板截骨槽，主截骨板截骨槽的定位方向与副截骨板截骨槽的定位方向不同，导向器被配置为在手术机械臂的位置和姿态不变时，通过主截骨板和副截骨板先后完成不同截骨面的截骨定位，以此减少手术机械臂运动，简化截骨操作，提高手术效率。提高手术效率。提高手术效率。


技术研发人员：请求不公布姓名 请求不公布姓名 请求不公布姓名 李涛
受保护的技术使用者：苏州微创畅行机器人有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/8/24