手术设备的支承结构和相关定位方法
技术领域
本发明涉及一种可与人体的预定部分相关联的结构，用于支承和定位在对患者手术期间可用的手术设备。
背景技术
由专业医生执行的手术规定按照经皮过程使用要引入人体内的一种或多种手术工具。实际上，即使这样的手术需要对手术器械的单个运动步骤和要完成的手术进行初步研究和计划，这些手术在任何情况下都面临相关风险。
特别地，手术工具在人体内的正确定位和随后的运动代表了手术过程中最关键的几个片段。
如上所述，为了降低患者所遭受的风险，已知的是对医生必须在其上进行手术的人体的预定部分进行研究。
在这种情况下，要采集患者身体的该部分的图像，医生基于该图像来定义器械的入口点、在体内要到达的目标点以及手术器械将沿着运动而不损坏人体的内部结构的最优路径。
然后，如此采集并处理的数据、特别是有关手术器械运动的计划路径在手术期间用作参考，以检查器械在人体内的实际定位。
在手术期间，为了验证手术器械的实际定位，已知的是，使用与在初步手术研究和计划步骤中所使用的相同的采集图像的过程，例如是计算机断层扫描、磁共振或放射学检查。
这种程序的一个局限涉及医生在手动地正确操纵器械、以精确地遵循先前计划的路径方面防止器械损坏人体内的结构时会遇到的困难。
因此，在本领域中存在以下需求：布置一种系统，该系统允许医生以能够精确地重现先前计划的步骤的方式执行手术，以实现将与手术本身相关的风险减到最小的目的。
一种这样的用于医生的辅助系统必须用起来简单且实用，其解决方案的范围应能尽可能小地引起必须手术的患者的不适。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于，改进现有技术中关于给予医生以便于手术工具相对于患者身体插入和随后运动的装置。
在该任务的范围内，本发明的一个目的在于，提供一种与人体的预定部分相关联的支承结构，用于支承带有要在人体内被引导的至少一个手术工具的手术设备，且其适合实用应用又简单。
本发明的另一个目的在于，提供一种用于支承手术设备的结构，其安装在患者身体的预定部分上的模式引起尽可能小的不适。
本发明的另外的目的在于，提供一种手术设备的支承结构，其相对于人体的预定部分的定位和连接易于执行而且所需安装时间有限。
根据本发明的一个方面，提供了一种根据权利要求1所述的可与人体的一部分相关联用于支承手术设备的支承结构。
从属权利要求涉及本发明的优选和有利的实施例。
附图说明
从对附图中作为非限制性示例示出的可在人体的预定部分上使用的手术设备的支承结构的优选的但非排他性的实施例的详细描述中，本发明的其他特征和优点将更加明显，附图中：
图1是根据本发明的手术设备的支承结构的分解立体图；
图2是根据本发明的支承结构的部件的俯视立体图；
图3是根据本发明的支承结构的多个部件的立体图；
图4和5是根据本发明的支承结构的多个部件的细节图；
图6是连接到患者身体的预定部分的根据本发明的支承结构的立体图；
图7是根据本发明的支承结构的部件的细节图；
图8是根据本发明的支承结构的另外的型式的多个部件的细节图；
图9是根据本发明的支承结构的部件的另外的型式的细节图。
具体实施方式
参考附图，根据本发明的用于手术设备的支承结构总体上由附图标记1标示。更一般地，支承结构1构造成使得，为了为带有要在手术期间使用的至少一个手术工具的手术设备提供稳定的支承的目的，在使用期间，它可以被定位并牢固地关联于患者身体的预定部分。
此外，优化了支承结构1相对于患者身体的安装，以便将患者自身的不适感减到最小。
例如，支承结构1可用于支承手术设备，手术设备比如是用于操纵至少一个手术工具的机器人系统或机器人。
根据本发明的一种型式，支承结构1可以用于在椎体成形术范围内可用的至少一种手术工具的辅助定位和运动。
所意于的是，支承结构1可以类似地用于与以上所指出的不同的另外的手术过程中而没有任何限制。
根据本发明的支承结构1包括至少一个框架2，该框架2可与患者身体的预定部分相关联。
至少一个框架2界定至少一个开口3，该开口3标识患者身体上的手术区域。
根据本发明的一种优选型式，至少一个框架2构造成相框那样。更确切地，至少一个框架2可以构造成矩形相框，其纵向延伸并与脊柱C的纵向展长对准(参见图1和8)。
在这种情况下，至少一个开口3界定了大致等于患者背部的区域。
根据这种型式，至少一个框架2可以具有彼此平行的两个第一侧部4和彼此平行的两个第二侧部5。两个第一侧部4与两个第二侧部5交替并正交。
第一侧部4的长度可以大于第二侧部5的长度。
所意于的是，至少一个框架2可以以不同的方式成形(例如成形为正方形或细长形)，且可成形为相对于上述型式具有更多或更少数量的侧部，而仍在能够界定至少一个开口3的结构的范围内。
根据本发明的一种型式，至少一个框架2可以是刚性的，其意义是指，构成该框架的各个单个侧部的相对位置不能改变。
根据附图中未示出的本发明的另外的型式，至少一个框架2可包括相对于彼此可运动的多个部分，其意义是指，构成至少一个框架2的各侧部的相对位置可改变。
至少一个框架2具有上部分6和下部分7。
根据本发明的一种型式，上部分6可构造成提供手术设备的支承表面，如在下文中更好地描述的。在实践中，根据这种型式，手术设备可以直接连接到至少一个框架2(参见图1)。
相反，下部分7构造成在使用期间被放置抵靠患者身体或靠近患者身体。
参考附图1和6中示出的实施例，可以观察到，至少一个框架2构造成邻抵患者的躯干。
根据这种型式，支承结构1的安装是在患者处于仰卧位的情况下发生的。
至少一个框架2可以使下部分7的至少一部分在至少在两个第二侧部5之一处(如果存在的话)构造成为凹入的，且在使用期间凹面朝下，以便更好地适应患者躯干的形态并且更稳定。
根据本发明的另外的型式，如附图8中的示例所示，支承结构1可包括另外的框架2’，该另外的框架2’可关联于至少一个框架2上方，用于支承手术设备。
该另外的框架2’由至少一个框架2至少部分抵靠地支承。
更详细地，该另外的框架2’设置成与至少一个框架2相关联，并与后者的上部分6邻抵。
该另外的框架2’界定至少一个贯通开口3’，在使用期间，该贯通开口3’面对由至少一个框架2界定的至少一个开口3，其目的与关于至少一个开口3本身的描述相同。
例如，该另外的框架2’可具有与至少一个框架2类似的构造，例如是相框构造。
该另外的框架2’可包括总体上用31标示的第一连接装置，用于连接到至少一个框架2。
例如，第一连接装置31可包括公元件32，例如销，公元件32在另外的框架2’下方延伸，其适于接合相应的母元件33，例如座部，母元件33制作在至少一个框架2的上部分6中。
所意于的是，第一连接装置31相对于至少一个框架2和另外的框架2’的位置可以与上述相反。
根据未在附图中示出的本发明的一种另外的型式，第一连接装置31可以以不同的方式构造，并且包括例如钩或爪装置，其适于选择性地保持至少一个框架2的相应部分。
如上所述，如果存在的话，该另外的框架2’用作手术设备的支承件，并且为此目的而包括第二连接装置34，其在附图中未详细示出，该第二连接装置34用于手术设备与另外的框架2’之间的连接。
事实上，使用另外的框架2’允许便于至少一个手术设备相对于患者身体的定位和连接。
为此目的，实际上，可以在将至少一个框架2安装在患者身体上的同时或之前，将手术设备安装在另外的框架2’上，而不会妨碍至少一个框架2的定位，因而减少手术时间并减少患者本人的不适感。
实际上，至少一个框架2更易于移动。
因此，为了使手术设备与患者身体相关联，将另外的框架2’和至少一个框架2相互连接就够了。
使用另外的框架2'还允许使支承结构1容易大致适应于任何手术设备，因为只要使用适合于特定手术设备尺寸的特定的另外的框架2'就足够了，而不需要替换整个支承结构1，因此属于极为灵活的使用方案。
可以将彼此具有不同形状的多个另外的框架2’构造成与同一至少一个框架2接合，从而有利于根据本发明的支承结构1使用上的高度灵活性。
根据本发明的一方面，支承结构1包括用于将至少一个框架2连接到人体的预定部分的装置8。
特别地，连接装置8构造成用于实现至少一个框架2相对于待治疗的人体的预定部分的初始定位和连接，并且随后为将至少一个框架2准确地重新定位到与先前安装相同的位置提供参考。更详细地，连接装置8包括支承件9，支承件9构造成邻抵并连接到人体并支承至少一个框架2。
连接装置8包括至少一对支承件9。
支承件9构造成根据特定的使用需求将至少一个框架2支承在相对于人体的预定部分的升高位置或邻抵于人体的预定部分。
每个支承件9操作地连接到至少一个框架2，并且构造成能够以临时方式连接到人体的预定部分，而无需任何经皮介入。
在这种情况下，观察到的是，由于在该第一步中无需经皮类型的介入，因此甚至可以在患者清醒的情况下执行支承结构1在患者身体上的安装。
每个支承件9具有下连接部分10，该下连接部分10可以以可移除的方式固接到人体的预定部分。
根据本发明的一种型式，下连接部分10可以包括粘合剂层11，以便粘附到皮肤(参见图2)。
根据这种型式，支承件9可包括可移除的膜12或类似的元件，以覆盖和保护粘合剂层11。实际上，膜12防止灰尘或污染剂粘附到粘合剂层11从而损害其功能。
可以在将支承件9连接到患者身体之前移除膜12。
根据本发明的一种另外的型式，如在附图9中的非限制性示例所示，支承件9’可以包括下连接部分10’，该下连接部分10’包括吸附装置35或类似物。
吸附装置35可以操作地连接到真空装置36，例如是手动致动泵，用于在吸附装置35处生成减压，并导致下连接部分10’牢固地连接到患者身体的一部分。
每个支承件9、9’都构造成可以以可移除的方式连接到至少一个框架2。
在这种情况下，每个支承件9、9’都包括上连接部分13，该上连接部分13可以以可移除的方式关联在至少一个框架2中。
上连接部分13具有销元件14，该销元件14可以以可移除的方式接合在至少一个框架2中。
至少一个框架2具有至少一个座部15，其可与相应的销元件14接合(参见图4和5)。
特别地，至少一个座部15与相应的销元件14之间的联接可以是形状联接或卡合联接。
根据下文将要描述的目的，销元件14与相应的至少一个座部15之间的接合是可移除的类型。
至少一个座部15制作在至少一个框架2的下部分7处。
更详细地，至少一个座部15沿着盲部段或穿过至少一个框架2的部段延伸通过下部分7，而没有任何限制。
沿着至少一个框架2的至少一个座部15的数量和布置可以根据特定的使用需求而变化。
例如，可以设置比在支承结构1中使用的支承件9、9’的总数更多的座部15，以便能够根据与支承结构1相关联的身体的预定部分的形态而调整支承件9、9本身的实际位置。
至少一个座部15可具有加宽的入口部分15’，以便于至少一个销元件14进入其内部(参见图4和5)。
参考附图1、6和8中示出的支承结构1的实施例，连接装置8包括四个支承件9、9’，每个支承件9、9’定位在至少一个框架2的边缘附近。
单个支承件9、9’的数量和布置可以根据至少一个框架2的形状和特定的使用需求而变化，因此可以与上述的不同。
此外，所意于的是，因为出于下文将更好地描述的目的，可以首先使用支承件9’然后使用支承件9来代替前者，故而支承件9和9’可以以可互换的方式与至少一个框架2相关联。
根据本发明的支承结构1允许至少一个框架2安装在人体的预先确立的部分中，并且同时还允许可能移除至少一个框架2以及能够随后将其重新定位在相同位置中，这属于用起来简单且使用的方案。
特别地，观察到的是，支承结构1允许将至少一个框架2快速重新定位在原始安装的位置，从而事实上减少了患者的不适。
支承结构1包括与至少一个框架2相关联的带装置16，以便将框架连接到人体的预先确立的部分并将其牢固地保持在位。
带装置16可包括可调整的皮带、拉伸带或类似的带元件，其数量和布置可根据至少一个框架2的构造和特定使用需求而变化。
参考附图1和6中示出的实施例，带装置16包括至少一个前带17和至少一个后带18。
根据本发明的一种型式，带装置16可包括成对的前带17，其连接到至少一个框架2的相对侧部，适于在相对侧部上在人体的预定部分周围围绕/紧固，从而牢牢保持它。
支承结构1可包括用于将带装置16相互连接到至少一个框架2或彼此连接的联接装置19。
联接装置19可构造成用于借助维可牢尼龙搭扣(Velcro)来进行连接，或更一般地构造成包括公元件，该公元件借助卡合连接或形状联接而可选择性地与相应的母元件接合。
例如，在附图1中示出的支承结构1包括与前带17相关联的联接装置19，该联接装置19包括连接到第一前带17的一端的公元件20和连接到第二前带17的一端的母元件21，其中，公元件20构造成选择性地接合母元件21。
根据附图中未示出的本发明的一种另外的型式，联接装置19可包括夹持闭合元件，用于调整张力，借助该张力，带装置16可以围绕人体的预定部分被上紧。
根据附图中未示出的本发明的一种型式，支承结构1可包括用于调整张力的装置，带装置16借助该张力而与患者身体的预定部分相关联。
带装置16与连接装置8协作，以将支承结构1相对于身体的预先确立的部分牢固地维持在位。
根据本发明的一种型式，至少一个框架2以及如果存在的话另外的框架2’可以由射线可透材料制成，从而不干扰可能的射线图像采集过程或计算机断层扫描或磁共振过程。
根据本发明的一种型式，至少一个框架2可以包括至少一对标记22，其适于沿着至少一个框架2的预定部分限定参考物。
标记22用于相对于患者身体的预定部分定位至少一个框架2，以及用于验证其随后的重新定位(参见图6)。
在本发明的一种型式中，标记22可以是不透射线的。
根据本发明的一种可选型式，支承结构1可以包括与至少一个框架2的相对侧部相关联的成对的侧向保持元件23。
参考附图1、6和8中所示的实施例，支承装置1包括第一侧向保持元件和第二侧向保持元件23，其分别放置在至少一个框架2的相对侧部处。
多个侧向保持元件23构造成像小叶片一样，用于将人体的预定部分牢固地保持在它们之间，从而在侧向上围绕人体的预定部分(例如参见图7)。
更详细地，每个侧向保持元件23包括彼此铰接且相对于至少一个框架2铰接的板或板元件24，这些板或板元件24铰接成使得它们可以根据要被保持在它们之间的人体部分的尺寸而彼此靠近或远离。
例如，每个侧向保持元件23可包括两个或更多个板或板元件24。
例如，单个板或板元件24可借助铰链25或旋转接头相互连接，属于用起来简单且实用的方案。
侧向保持元件23可选择性地连接到带装置16，以便与带装置协作，并增加支承结构1与患者身体连接的稳定性。
为此目的，每个侧向保持元件23可具有可与带装置16中的至少一个接合的至少一个贯通开口26。
至少一个贯通开口26的存在允许将带装置16和侧向保持元件23操作地连接在一起。
根据本发明的一种型式，侧向保持元件23可包括至少一个成形座部27，其沿着板或板元件24中的至少一个延伸，以便沿着保持元件23保持带装置16。在实践中，至少一个成形座27用作引导件，用于维持带装置16沿着保持元件23本身延伸和对准。
如上所述，支承结构1用于支承手术设备，例如构造成保持和移动至少一个器械或手术工具。在这种情况下，所观察到的是，同样构成本发明的目的的还有一种系统，该系统包括支承结构1和手术设备28，其用于相对于人体的预定部分操纵和移动手术器械29。手术设备28可操作地连接到至少一个框架2的上部分6或连接到另外的框架2’(如果存在的话)。
参考附图中所示，例如在图1中，用虚线示出了手术设备28和手术工具29。
手术设备28可以包括直角坐标型机器人30，该直角坐标型机器人30适于保持至少一个手术工具29并使该手术工具29沿成组的三个正交轴线运动，可能使其相对于所述正交轴线中的任何一个轴线倾斜(参见图1)。
根据本发明的一个方面，手术设备28可以操作地连接到附图中未示出的计算机处理器，该计算机处理器适于以自动或辅助方式驱动可与该设备28相关联的至少一个手术工具29。
可以将计算机处理器配置成检测至少一个手术工具29相对于支承结构安装于其上的人体部分的瞬时位置，然后将其与预先确立的位置进行比较，以便验证至少一个工具29沿着预先确立的路径的正确运动。
因此，至少一个手术工具29的运动可以在至少一个医生的监管下以完全自动化的方式发生。
替代地，医生可以手动方式掌控至少一个手术工具29的运动。
在下文中，对用于在人体的预定部分附近定位和可能的重新定位支承结构1的方法进行了描述。
首先，提供支承结构1，其包括至少一个框架2以及连接装置8，该框架2界定了适于在人体的一部分上限定手术区域的至少一个开口3，该连接装置8接合在存在于至少一个框架2中的相应座部15中。
然后，将连接装置8定位在人体上所标示的相应点处，相应点的标示例如通过使用擦不掉的记号笔或适合于此目的的类似标记装置来实现。
为了限定支承结构1与人体的连接点，可以首先使用支承件9’用于以下所描述的目的。
在实践中，通过将至少一个开口3定位在人体的预定部分处而将至少一个框架2的下部分7定位在人体的预定部分附近或邻抵人体的预定部分，因而围出手术区域。
然后，在使用期间，关联用于连接到患者身体的装置8。如果连接装置8包括设有下连接部分10’的支承件9’，则吸附装置35靠在患者身体上定位，并且借助真空装置36将它们约束在位。
如果连接装置8相对于人体的定位不正确，则释放吸附装置35，因而使连接装置8与人体断开，并且继续进行如上所述操作直到获得期望的定位为止。
此时，在连接装置8牢固地连接到人体的状态下，使至少一个框架2运动远离保持在患者身体上的连接装置8，直到销元件14从相关座部15脱离为止，从而将至少一个框架2与患者身体实际地断开。
然后，利用标记装置，在患者身体上限定参考点，以便限定连接装置8必须定位于的位置，从而便于随后对其定位。
例如，利用标记装置，可以在患者身体上标示圆圈，这些圆圈由吸附装置35邻抵身体本身的外周部分限定。
然后，可以移除吸附装置35。
参考符号，例如圆圈允许随后将连接装置8定位在预定位置。
随后对连接装置8的定位可以在数小时或可能在数天内发生，因而参考符号可能至少在这样一段时间间隔内要保留在身体上，以确保支承结构1的正确定位。接着，至少一个框架2设有连接装置8，该连接装置8包括设有粘合剂层11的下连接部分10。
在将这种连接装置8与患者身体连接之前，需要移除覆盖粘合剂层11的可能的保护膜12。然后，使粘合剂层11抵靠患者身体，从而将连接装置8实际地粘贴在身体的预定部分上。
粘合剂层11必须相对于先前在患者身体上制作的参考物居中，以便获得支承结构1的正确定位。
借助在至少一个框架2中存在的可能的标记22，可以进一步验证至少一个框架2本身相对于人体的正确定位。
然后，至少一个框架2借助带装置16与患者身体牢固地相关联，可以调节带装置16的长度，以确保将其牢固地粘附在患者身体上。
如果支承结构1包括侧向保持元件23，则其与带装置16协作，以提供至少一个框架2与患者身体的更为稳定的连接。
在将支承结构1牢固地连接到患者身体的预先确立的部分的情况下，可以例如借助计算机断层扫描、磁共振或射线照相过程来进行后续手术步骤所需图像的采集。
然后，基于所采集的数据，可以计划手术的各个步骤，包括手术工具的进入点、到达点或目标点，以及手术工具在患者身体内必须执行的路径。
如果要在上述图像采集之后不久执行手术，则支承结构1维持连接到患者身体。
然而，如果手术安排在图像采集过程之后的数小时或数天，则将支承结构1从患者身体移除，从而限制了患者的不适。
为了从患者身体移除支承结构，要释放带装置16，然后使至少一个框架2运动远离身体。
在该步骤期间，至少一个框架2运动远离被胶合/粘贴或保持在患者身体上的连接装置8，直到销元件14从相关座部15脱离为止。
在销元件14从相关座部15脱离的情况下，至少一个框架2与患者身体断开。
销元件14替代地借助相应的下连接部分10(参见图3)在预先确立的位置锚固到患者身体。
当需要借助手术设备28执行手术时，通过将支承结构1重新定位在患者身体上与先前限定的相同的安装位置来进行。
为了将至少一个框架2重新定位在患者身体上，只要将框架的下部分7面向患者身体定向，然后将至少一个框架2相对于胶合到患者身体的销元件14对准以便将座部15放置在相应的销元件14附近就够了。
然后，使至少一个框架2运动靠近患者身体，使单个销元件14接合在相应的座部15内，从而将至少一个框架2实际地连接到患者身体。
然后，使用带装置16以将支承结构1牢固地连接到需要对其手术的患者身体的预定部分。
接着，在支承结构1牢固地连接到患者身体的情况下，通过将手术设备28连接到至少一个框架2的上部分6，从而使它们相互约束。
然后，可以由医生或借助计算机处理器来掌控带有至少一个手术工具29的手术设备28，以使工具29本身沿着先前计划的路径运动。
参考以上描述，清楚的是，根据本发明的用于手术设备的支承结构1能够达到预设目的。
实际上，支承结构1在要执行手术的患者身体的一部分的预定区域附近为手术设备提供了稳定的支承。
连接装置8和带装置16的存在允许将至少一个框架2牢固地连接到患者身体，属于适合实际应用且可适应于个别患者的特定形态的方案。总体上，支承结构1具有极其有限数量的部件，此外，它可以容易地运动，从而有利于其相对于患者身体的定位。
如果需要，连接装置8的存在允许在相对于患者身体相同的预定位置移除和重新定位至少一个框架2，而无需为此进行任何经皮介入，属于减轻患者本身的不适感的方案。
在以下权利要求的保护范围内，上述手术设备的支承结构1可以进行多种修改和变型。
