BG113940A

BG113940A - Устройство за автоматизирано пробиване на кости в ортопедичната хирургия

Info

Publication number: BG113940A
Application number: BG113940A
Authority: BG
Inventors: Георги Бояджиев; Венциславов Бояджиев Георги; Камен ДЕЛЧЕВ; Кръстев Делчев Камен; Тони Бояджиев; Венциславов Бояджиев Тони; Иван Чавдаров; Николов Чавдаров Иван
Original assignee: Софийски Университет "Св. Климент Охридски"
Priority date: 2024-07-31
Filing date: 2024-07-31
Publication date: 2026-02-16
Also published as: WO2026025167A1

Abstract

Изобретението се отнася до устройство за автоматизирано пробиване на кости в ортопедичната хирургия, включващо основно тяло с корпус (1) конфигуриран с дръжка (13) и вътрешно пространство, в което е монтиран линеен лагер (2), в който лагерува куха цилиндрична линейна направляваща (3), в която са монтиран първия ротационен електродвигател (4) и втори електродвигател (6), към който неподвижно е захванат работния механизъм, снабден с работен инструмент (5), където вторият ротационен двигател (6) неподвижно е монтиран в дъното на корпуса (1) с ос, успоредна на оста на линейния лагер (2) с винт (7) и конзолна гайка (8), свързана неподвижно с кухата цилиндрична линейна направляваща (3) или вторият ротационен двигател (6) е неподвижно монтиран в горната част във вътрешността на дръжката (13) от основния корпус (1), при което неговата ос е кръстосана с оста на линейния лагер (2), като към ротора на втория двигател (6) е монтирано хеликоидно зъбно колело (14), свързано с второ хеликоидно колело (15) с винта (7) и конзолна гайка (8), свързана неподвижно с кухата цилиндрична линейна направляваща (3), а оста на винта (7), лагеруващ в двата си края в корпуса (1), е успоредна на оста на линейния лагер (2), при което между конзолната гайка (8) и кухата цилиндрична линейна направляваща (3) е позициониран силов сензор (9), разположен в корпус (10), в който на една ос са разположени силовият сензор (9), бутало (11) и регулиращ винт (12), снабден с винт и законтряща гайка (24), като корпусът (10) е неподвижно свързан към цилиндричната линейна направляваща (3), а буталото (11) е неподвижно свързано към конзолната гайка (8) посредством фиксиращи гайки (23), и към външната страна в единия край на основния корпус (1) посредством носещо рамо неподвижно е монтиран и безконтактен температурен сензор (16), като устройството се свързва през система за управление с контролери и захранвания на интерфейсно устройство (21) към модул управление, обработване и съхранение на информация (22) с възможност за свързване и към специализиран робот. Описаното устройство управлява прецизно и автоматично процеса на пробиване с обратна връзка по сила, оттук и значителното подобряване качествата на процеса на пробиване на костта, гарантиращ неувреждане на костта и мястото около нея.

Description

УСТРОЙСТВО ЗА АВТОМАТИЗИРАНО ПРОБИВАНЕ НА КОСТИ В ОРТОПЕДИЧНАТА ХИРУРГИЯ

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Изобретението се отнася до медицински устройства и по-специално ортопедични 5 такива за автоматизирано пробиване на кости, прилагащи се като автоматизирани инструменти от ортопед или от изпълнително звено на специализиран медицински робот в ортопедичната хирургия, за автоматизирано пробиване на кости.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Много медицински устройства за пробиване на човешки кости, в т.ч. и бормашини, 10 които се използват днес, се управляват ръчно, като позицията и ориентацията на използваното устройство се осъществява от хирург. Известен е комплект Integra, произведен от Integra Life Sciences, където пробиването с помощта на такива ръчни устройства изисква значителна енергия от ръцете на хирурга, както за осигуряване на нормална сила към свредлото, така и за въртене на манивелата на свредлото, за да проникне 15 в коста. Освен че е относително бавен процес, такова ръчно задвижвано пробиване може да доведе до неточна посока на отвора поради труден контрол и умора на хирурга. За да се избегне увреждане на костната тъкан на субекта или други вътрешни тъкани, е необхдимо хирургът много прецизно да прилага нормални и усукващи сили в момента, в който свредлото проникне в костта.

Известен е от BG66136B1 ортопедичен уред, състоящ се от цилиндричен корпус, на дъното на който е закрепен електродвигател, към чиято ос са монтирани винт с гайка, като валът на двигателя е свързан с винта, към гайката от вътрешна страна на корпуса са монтирани две успоредни направляващи е носещи втулки, към които е захванат линейно преместващ се втори електродвигател, съосен на първия и носещ режещ инструмент по оста 25 си, като инструментът е снабден с температурен датчик, поместен във върха му.

Описаният ортопедичен уред не предвижда обратна връзка по сила (силов сензор), което съществено затруднява процеса на пробиване на кости за нуждите на ортопедията, а включените последователно и съосно разположени два двигателя осигуряват голяма дължина на ортопедичния уред и затрудняват оперирането с него по време на работа.

Липсата на безконтактен температурен сензор за измерване на температурата на ствола на

Преработено описание В6113940_отговор на съобщение от 13.12.2024_демаркиран текст свредлото извън костта също затруднява работата на ортопедичния уред по отношение на недопускане на прегряване на костта и риск от остеонекроза.

Известно е също от US987734 В2 медицинско устройство за пробиване с 5 контролиране на дълбочината на пробиване, което се състои от корпус имащ прокносимален край и дистален край, снабден с дръжка и работна част; двигател, разположен в корпуса; скоростна кутия, свързваща двигателя с работен инструмент, алтернативно взаимозаменяемо свързан чрез съединител, при което двигателят завърта скоростната кутия, съединителя и работния инструмент; сензор за въртящ момент, 10 конфигуриран да измерва въртящия момент на пробиване на изхода на скоростната кутия и преобразува измерения въртящ момент на пробиване в сигнал за измерване на въртящия момент. Двигателят е първи задвижващ аксиален двигател и втори задвижващ ротационен двигател с втори вал. Работният механизъм е снабден с направляващ механизъм, включващ: водач за инструменти около работния инструмент; водач на предна повърхност; и 15 програмируем електронен пакет, конфигуриран да контролира въртящ момент в поне втория задвижващ елемент. Първият задвижващ вал и вторият задвижващ вал са в успоредно разположение един спрямо друг. Устройството функционално е свързано с роботизирана ръка. Включва и сензор за въртящ момент и за аксиална сила, заедно с предоставяне на потребителя на информация относно статуса на задвижващото устройство 20 по време на употреба. Описаното устройство няма възможност за настройване и регулиране на показанията на силовия сензор, което не позволява да се определи прецизно началната позиция при старта на пробиването, както и извършването на автономното управление по сила на процеса на пробиване с обратна връзка от силовия сензор и автоматизираното спиране на процеса без засягане на околните тъкани. Липсата на безконтактен температурен 25 сензор за измерване на температурата на ствола на свредлото извън костта затруднява работата на ортопедичния уред по отношение на недопускане на прегряване на костта и риск от остеонекроза.

Описаните начини за управление използват два бутона за контролиране на двигателите и не позволяват реализирането на управление с обратна връзка по температура.

От съществено значение освен регулирането на линейната и ъгловата скорост на свредлото, осигуряващи точността на пробиване, също е и установяването на горната граница на

I Преработено описание Вб113940_отговор на съобщение от 13.12.2024_демаркиран текст температурата на пробиване, при която може да настъпи прегряване на костта по време на пробиване.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Задачата на изобретението е да се създаде устройство за автоматизирано пробиване на кости в ортопедичната хирургия, което да работи с висока точност и прецизност при минимални габаритни размери, както и да осигурява оптималното управление на процеса „пробиване на кост“ при минимално травмиране както на костната тъкан в зоната на пробиване, така и на съседни тъкани извън костта и пълен контрол температурата и скоростта на свредлото при преминаване през участъци от костта с различна плътност.

Тази задача се решава посредством устройство за автоматизирано пробиване на кости в ортопедичната хирургия, състоящо се в един вариант от основно тяло с корпус, конфигуриран с дръжка, оформящ вътрешно пространство, в което се помещават първи и втори ротационен двигател, единият от които е свързан с работен (режещ) инструмент, където във вътрешното пространство на основния корпус е монтиран и линеен лагер, в който лагерува куха цилиндрична линейна направляваща, в която съосно е монтиран първият ротационен електродвигател, като към ротора на двигателя неподвижно е захванат работният инструмент, като в дъното на основния корпус неподвижно е монтиран вторият ротационен двигател, чиято ос е успоредна на оста на линейния лагер, като към ротора на втория двигател е монтиран винт с конзолна гайка, а между конзолната гайка и кухата цилиндрична линейна направляваща е монтиран силов сензор, разположен в корпус, в който на една ос са разположени освен силовият сензор и бутало с регулиращ винт, снабден със законтряща гайка, където корпусът е неподвижно свързан към цилиндричната линейна направляваща, а буталото е неподвижно свързано към конзолната гайка посредством винт и фиксираща гайка. Към основния корпус неподвижно е монтиран и безконтактен температурен сензор, който е насочен към работния инструмент.

В един следващ вариант устройството има същата конструкция като горната, състои се от основно тяло с корпус, конфигуриран с дръжка, във вътрешността на който е монтиран линеен лагер, в който лагерува куха цилиндрична линейна направляваща, в нея съосно е монтиран ротационен електродвигател, към чийто ротор неподвижно е захванат работен инструмент, с тази разлика, че вторият ротационен двигател неподвижно е

Преработено описание ВС113940_отговор на съобщение от 13.12.2024_демаркиран текст монтиран към дръжката на основния корпус. Оста (axis 1) на втория двигател е кръстосана с оста (axis 2) на линейния лагер или осите им се пресичат под ъгъл, по-голям от 90 градуса, като към ротора на втория двигател е монтирано хеликоидно зъбно колело, свързано с второ хеликоидно колело, посредством винт, снабден с конзолна гайка, която е свързана 5 неподвижно с кухата цилиндрична линейна направляваща, като оста (axis 2) на винта е успоредна на оста на линейния лагер, където винтът лагерува в двата си края в основния корпус, като между конзолната гайката и кухата цилиндрична линейна направляваща е монтиран силов сензор, разположен в корпус, в чиято вътрешност съосно са разположени бутало, силовият сензор и регулиращ винт, свързан със законтряща гайка, като корпусът е , 10 неподвижно свързан към цилиндричната линейна направляваща, а буталото е снабдено с фиксираща гайка и е неподвижно свързано към конзолната гайка. Към основния корпус неподвижно е монтиран и безконтактен температурен сензор, който е насочен към работния инструмент.

В един друг следващ вариант устройството осигурява поддържане на постоянна 15 твърда връзка между костта и корпуса на основното тяло по време на пробиването, I устройството и в двата си варианта на втори двигател може да се изпълни допълнително в края на своя корпус откъм работния инструмент с разглобяеми, сменяеми канюли, а също I може да се изпълни и с остри регулируеми цилиндрични накрайници , които са успоредни на работния инструмент и захванати към единия край на основния корпус на тялото 20 посредством фиксиращи винтове, така че да може да се регулира дължината им спрямо дължината на работния инструмент.

j Всички варианти на описаните устройства се свързват през система за управление с контролери и захранвания на интерфейсно устройство, получаващо информация от сензорите, към управляващ и контролиращ модул, снабден с програми за неговото 25 управление, обработване и съхранение на информация, както и с възможност за връзка към специализиран робот.

Съществено конструктивно предимство на устройството за автоматизирано пробиване на кости в ортопедичната хирургия е, че има намалена дължина, което се дължи на успоредното разположение на осите на двата двигателя или при позициониран втори 30 двигател в дръжката на устройството. Участващият силов сензор позволява както да се измерва силата на натиск по време на процеса на пробиване, така и да се управлява прецизно процесът на пробиване и автоматично с обратна връзка по сила, оттук и Преработено описание В6113940_отговор на съобщение от 13.12.2024_демаркиран текст значителното подобряване качествата на процеса на пробиване на костта, гарантиращ неувреждане на костта и мястото около нея. Позиционирането на силовия сензор във вътрешността на корпуса позволява неговото регулиране.

Монтираният безконтактен температурен сензор за измерване на температурата на работещия инструмент по време на пробиването, осигурява прецизно управление на уреда по отношение на приложената сила и отчетената температура по време на пробиването, което значително подобрява качествата на работния процес.

Ортопедичното устройство на база управляващия и контролиращ модул, снабден със специализиран софтуерен продукт, позволяват събиране на информация за процеса „пробиване на кост“ с изследователски цели и усъвършенстване на режимите за неговото управление. Включените в него двигатели и сензори постигат оптималното управление на процеса „пробиване на кост”. Добре фиксираната позиция на регулиращия винт посредством законтрящата гайка позволява интегрирания в механичната система силов сензор на уреда да идентифицира с точност механичните свойства на конкретната кост, обект на манипулацията пробиване, както и прецизното контролиране на силата на натиск по време на пробиването на база подадена и получена информация от сензора, двигателите и контролиращия и управляващия модул. Двигателите на уреда се задвижват и управляват със съответните захранвания и микропроцесорни контролери на базата на разработената за целта компютърна програма за управление и контрол.

Устройството позволяват събиране на информация за процеса „пробиване на кост“ с изследователски цели и усъвършенстване на режимите за неговото управление, както и свързване към специализиран робот.

ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ

Фиг. 1 Общ вид и частичен разрез на устройството, прибрано в основния корпус, без канюла (водач на свредлото) и разположен втори двигател в корпуса на устройството.

Фиг. 2 Общ вид и частичен разрез на устройството с втори двигател в основния корпус на устройството, след изпълнение на линейния ход на режещия инструмент, заедно с периферните устройства за управление;

Преработено описание В6113940_отговор на съобщение от 13.12.2024_демаркиран текст

Фиг.З	Увеличен детайл А от фигури 1 и 2 на модула за механично настройване на
	силовия сензор;
Фиг.4	Общ вид и частичен разрез на устройството с втори двигател, разположен в
	дръжката;
5 Фиг. 5	Аксонометричен изглед на изпълнението на устройството с втори двигател
	разположен в дръжката;
Фиг.6	Аксонометричен изглед на основните компоненти на устройството с втори
	двигател разположен в дръжката;
Фиг.7	Аксонометричен изглед на основните компоненти на устройството с втори
10	двигател в неговия корпус заедно с канюла;
Фиг.8	Поглед отстрани на устройството с монтирана канюла;
Фиг.9	Аксонометричен изглед на устройството с монтирана канюла и безконтактен
	температурен сензор;
Фиг. 10	Остри регулируеми цилиндрични накрайници, захванати към корпуса на
15	устройството;
Фиг. 11	Аксонометричен изглед на устройството с монтирани остри регулируеми
	цилиндрични накрайници и безконтактен температурен сензор.

ПРИМЕРНО ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Устройството за автоматизирано пробиване на кости е представено на фиг. 1-11.

Съгласно вариант 1, представен на фиг. 1, 2, 3 и 7, устройството за автоматизирано пробиване на кости в ортопедичната хирургия, се състои от основно тяло 1 с корпус и дръжка 13, като в кухината на основно тяло 1 е монтиран линеен лагер 2, в който лагерува куха цилиндрична линейна направляваща 3, в нея съосно е монтиран ротационен електродвигател 4, към чийто ротор неподвижно е захванат работен инструмент, по25 специално свредло 5, като към основния корпус 1 неподвижно е монтиран и втори ротационен двигател 6, чиято ос е успоредна на оста на линейния лагер 2. Към ротора на вторият двигател 6 е монтиран винт 7 с конзолна гайка 8. Между конзолната гайката 8 и кухата цилиндрична линейна направляваща 3 е монтиран силов сензор 9. Силовият сензор 9 е разположен в корпус 10, като на една ос са разположени бутало 11, силовият сензор 9 и 30 регулиращ винт 12, където корпусът 10 е неподвижно свързан към цилиндричната линейна

Преработено описание ВС113940_отговор на съобщение от 13.12.2024_демаркиран текст направляваща 3, а буталото 11 е снабдено с гайки 23 и е неподвижно свързано към конзолната гайка 8. Между конзолната гайката 8 и кухата цилиндрична линейна направляваща 3 е монтиран силовият сензор 9, свързан с регулиращ винт 12, чиято позиция се фиксира посредством законтряща гайка 24, като корпусът 10 е неподвижно свързан към 5 цилиндричната линейна направляваща 3 и буталото 11 е неподвижно свързано към конзолната гайка 8. Към основният корпус 1 неподвижно е монтиран и безконтактен температурен сензор 16, който е насочен към свредлото 5. Ортопедичното устройство е свързано през система за управление с контролери и захранвания на интерфейсно устройство 21, получаващо информация от сензорите към управляващ и контролиращ 10 модул 22, снабден с програми за неговото управление, обработване и съхранение на информация. На фиг. 1. О и v показват възможностите за реализиране съответно на ъглова скорост и постъпателното движение от инструмента.

В един следващ вариант 2. (виж фиг. 3, 4, 5 и 6), устройството за автоматизирано пробиване на кости в ортопедичната хирургия, се състои от основно тяло 1 с корпус и 15 дръжка 13, във вътрешността на който корпус е монтиран линеен лагер 2, в който лагерува куха цилиндрична линейна направляваща 3, в нея съосно е монтиран ротационен електродвигател 4, към чийто ротор неподвижно е захванат работен инструмент, поспециално свредло 5, като към дръжката на основния корпус неподвижно е монтиран втори ротационен двигател 6. Оста (axis 1) на втория двигател 6 е кръстосана с оста (axis 2) на 20 линейния лагер 2 или осите им се пресичат под ъгъл, по-голям от 90 градуса, по-специално от 120°-135°, като към ротора на втория двигател 6 е монтирано първо хеликоидно зъбно колело 14, което се зацепва с второ, с по-голям диаметър от първото хеликоидно колело 15, което предава въртеливо движение на винт 7, задвижващ конзолна гайка 8, която е свързана неподвижно с кухата цилиндрична линейна направляваща 3, като оста (axis 2) на винта 7 е 25 успоредна (на axis 3) на линейния лагер 2, а винтът 7 лагерува в двата си края в основния корпус 1. Между конзолната гайка 8 и кухата цилиндрична линейна направляваща 3 е монтиран силов сензор 9, а в корпус 10 съосно са разположени бутало 11, силовият сензор 9 и регулиращ винт 12, чиято позиция се фиксира посредством законтряща гайка 24, като корпусът 10 е неподвижно свързан към цилиндричната линейна направляваща 3, а буталото 30 lie снабдено с гайки 23 и е неподвижно свързано към конзолната гайка 8. Към основния корпус 1 неподвижно е монтиран безконтактен температурен сензор 16, който е насочен към свредлото 5.

Преработено описание ВС113940_отговор на съобщение от 13.12.2024_демаркиран текст

В един друг следващ вариант, съгласно (фиг. 7, 8 и 9) устройството може да бъде конструирано с разглобяеми, сменяеми канюли 18, посредством които постига поддържане на постоянна твърда връзка между костта 17 и основния корпус 1 по време на пробиването.

Също така, устройството може да бъде изпълнено съгласно (фиг. 10 и 11) и с остри 5 регулируеми цилиндрични накрайници 19, които са успоредни на свредлото 5. Накрайниците 19 са захванати към единия край на основния корпус 1 посредством фиксиращи винтове 20, така че да може да се регулира тяхната дължината. Регулирането на дължината на накрайниците 19 осигурява възможност за използването на ортопедични свредла с различна дължина, като се гарантира размерът на аксиалното движение на 10 работния инструмент в костта.

Всички варианти на ортопедичното устройство се свързват през система за управление с контролери и захранвания на интерфейсно устройство 21, получаващо информация от сензорите към управляващ и контролиращ модул 22, снабден с програми за неговото управление, обработване и съхранение на информация, както и към 15 специализиран робот.

ИЗПОЛЗВАНЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Устройството за автоматизирано пробиване на кости 17 в ортопедичната хирургия, (например кортикална (тръбеста) кост) се използва по следния начин:

а) първоначално се извършва задвижване на работното устройство на скорост с 20 начално постъпателно движение на работния инструмент напред за пробиване кост измерване на аксиалната сила върху работния инструмент с отчитане контакта с костта и сигнализиране на интерфейсното устройство и модул управление и контрол с автоматично включване на първи ротационен двигател за въртене на работния инструмент;

б) осъществява се контакт на поле от кост с дистален захващащ край на работния инструмент от устройството и стартиране пробиването на костта.

в) извършва се отчитане на контакт на работния инструмент с костта, намаляване на скоростта на движение на инструмента напред в границите от 6 mm/s до 0.5 mm/s и получаване на плитка конусовидна вдлъбнатина (центроващ отвор), препятстваща хлъзгането на върха на работния инструмент по повърхността на костта с последващо пробиване с висока постъпателна скорост в границите от 4 mm/s до 6 mm/s и идентифициране плътността на костта.

г) извърша се контрол при движение напред на работния инструмент в хода на пробиване през близкия кортекс на костта на постъпателното (аксиално) и въртеливото движение на работния инструмент в съответствие с данните, получавани от силовия и температурния сензор в реално време и в зависимост от данните, получени при идентификацията на плътността на костта, съгласно етап в), както и автоматично спиране на аксиалното движение напред на работния инструмент след навлизането от неговия връх в медуларния канал посредством силовия сензор;

д) автоматично пробиване на кортикална кост до достигане на вътрешната повърхност на далечния кортекс съгласно получената от етап в), плитка конусовидна вдлъбнатина (центроващ отвор), препятстваща хлъзгането на върха на работния инструмент по вътрешната повърхност на костта и предотвратяване на огъване на работния инструмент;

е) автоматично спиране посредством силовия сензор на аксиалното движение напред на инструмента и предотвратяване увреждането на меките тъкани зад костта при движение напред на инструмента (пробиване) през далечния кортекс на костта съгласно етап г). след излизане на върха на работния инструмент извън костната повърхност;

ж) завършване на процеса на пробиване на кортикалната кост и автоматично изпълняване на аксиално движение назад на работния инструмент до достигане на изходното му положение посредством управляващата система на интерфейсното устройство и модула управление и контрол.

По специално: основният корпус 1 на устройството се премества и ориентира ръчно посредством дръжката си 13 или от специализиран робот (непоказан на фигурите) до достигане на подходяща позиция спрямо обекта.

Електродвигателят 4 завърта работния инструмент (свредлото) 5, а вторият електродвигател 6, посредством винта 7 и конзолната гайка 8, премества транслационно линейната направляваща 3 лагеруваща в линеен лагер 2, в която е монтиран двигателят 4. Като, при вариант на разположение на втория ротор 6 в дръжката 13, предаването на въртеливото движение на винт 7, задвижващ конзолната гайка 8, която е свързана неподвижно с куха цилиндрична линейна направляваща 3 се осъществява посредством първо хеликоидно зъбно колело 14, което се зацепва с второ хеликоидно колело 15.

Управлението на двигателите 4 и 6 се осъществява от системата за управление, съдържаща съответните контролери и захранвания на интерфейсното устройство 21, посредством модул управление и контрол 22, снабден със специализирани компютърни

Преработено описание ВС113940_отговор на съобщение от 13.12.2024_демаркиран текст програми в съответната програмна среда. Сензорът за сила 9 и безконтактният температурен сензор 16 служат за контрол на процеса „пробиване на кост“ и се използват за събиране на информация за процеса на пробиване, която може да се съхранява в модула управление и контрол 22 , който в частност може да бъде и персонален компютър и изпраща за анализ с цел оптимизиране на управляващите алгоритми на двигателите.

Регулиране и първоначална настройка на силовия сензор 9 се осъществява като позицията на буталото 11 се настройва и фиксира посредством завъртане на гайки 23, така че да се осигури съответния ход ,,d“ (Фиг.З), който е предписан от производителя на силовия сензор 9 и осигурява диапазона му на натиск.

Регулирането на първоначалния натиск върху силовия сензор 9 става посредством винт 12, като данните се отчитат от управляващите модули 21 и 22. След установяване на необходимата стойност на напрежението позицията на винта 12 се фиксира посредством законтряща гайка 24.

Посредством силовия сензор 9, интегриран в механичната система на уреда, разположена в корпус 10, се идентифицират механичните свойства на конкретната кост, обект на манипулацията пробиване. Получаваните от силовия сензор данни за отчетената сила в момента на проникване и по време на пробиването, при използване на избран алгоритъм, позволяват управлението на процеса да се реализира по начин, гарантиращ избягването на механични увреждания на костта. Това се постига чрез контролиране на силата на натиск по време на пробиването. Механичните увреждания на костта в зоната на пробиване на отворите за винтове, фиксиращи имплант, могат да влошат значително стабилността на импланта върху костта, което може да доведе до разпад на фиксацията на фрактурата на костта.

Получаваните данни от интегрирания в механичната система на устройството температурен сензор 16, при използване на съответния алгоритъм на пробиване, позволяват управлението на процеса да се реализира по начин, гарантиращ избягването на термална остеонекроза на костта. Това се постига чрез контролиране на температурата посредством съответно изменение на скоростите на двигателите по време на пробиването.

Включването на регулируемите накрайници 19 позволява използването на ортопедични свердла 5 с различна дължина съобразно костта на пробиване, при което се осигурява максималния размер на аксиалното движение на работния инструмент.

Поддържането на постоянна твърда връзка между костта 17 и основния корпус 1 на устройството по време на пробиването се реализира посредством разглобяеми, сменяеми канюли 18.

Claims

ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

1. Устройство за автоматизирано пробиване на кости в ортопедичната хирургия, състоящо се от основно тяло с корпус конфигуриран с дръжка и вътрешно пространство, в което се помещават първи и втори двигател, работен механизъм с 5 работен инструмент и сензори, характеризиращо се е това, че във вътрешното пространство на основния корпус (1) е монтиран линеен лагер (2), в който лагерува куха цилиндрична линейна направляваща (3), в която съосно е монтиран първия ротационен електродвигател (4), към който неподвижно е захванат работния механизъм, снабден с работен инструмент (5), където вторият ротационен двигател (6) 10 неподвижно е монтиран в дъното на корпуса (1) с ос, успоредна на оста на линейния лагер (2), като към ротора на втория двигател (6) е монтиран винт (7) с конзолна гайка (8), която е свързана неподвижно с кухата цилиндрична линейна направляваща (3), при което вторият ротационен двигател (6) е с възможност за неподвижно монтиране във вътрешността на дръжката (13) на основния корпус (1), при което оста на втория 15 двигател е кръстосана с оста на линейния лагер (2) и техните оси се пресичат под ъгъл над 90 градуса, като към ротора на втория двигател (6) е монтирано хеликоидно зъбно колело (14), свързано с второ хеликоидно колело (15), предаващо въртеливо движение на винта (7) с конзолната гайка (8), свързана неподвижно с кухата цилиндрична линейна направляваща (3) и оста на винта (7) лагеруващ в двата си края в основния 20 корпус (1) е успоредна на оста на линейния лагер (2), като между конзолната гайка (8) и кухата цилиндрична линейна направляваща (3) е позициониран силов сензор (9) разположен в корпус (10), в който на една ос са разположени силовият сензор (9), бутало (11) и регулиращ винт (12) снабден с винт и законтряща гайка (24), където корпусът (10) е неподвижно свързан към цилиндричната линейна направляваща (3), а 25 буталото (11) е неподвижно свързано към конзолната гайка (8) посредством фиксиращи гайки (23), а към външната страна в единия край на основния корпус (1) посредством носещо рамо неподвижно е монтиран и безконтактен температурен сензор (16), при което работният инструмент (5) е с възможност за изпълнение с разглобяеми, сменяеми канюли (18) или с успоредни на работния инструмент (5) и

30 захванати от към единия край на основния корпус (1) регулируеми по дължина цилиндрични накрайници (19) посредством фиксиращи винтове (20), като устройството се свързва през система за управление с контролери и захранвания на

Преработено описание В6113940_отговор на съобщение от 13.12.2024_демаркиран текст интерфейсното устройство (21), към модул за управление, обработване и съхранение на информация (22) с възможност за свързване и към специализиран робот.

Преработено описание ВС113940_отговор на съобщение от 13.12.2024_демаркиран текст