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申请/专利权人：中国医学科学院北京协和医院

摘要：本发明公开了一种椎弓根置钉扳手，所述椎弓根置钉扳手包括：扳手本体，所述扳手本体的一端设有用于连接椎弓根螺钉的连接部；扭矩传感器，所述扭矩传感器设于所述扳手本体上，所述扭矩传感器用于检测所述椎弓根螺钉在置入人体时所受的扭矩；示警装置，所述示警装置用于发出示警信号；控制装置，所述扭矩传感器和所述示警装置均与所述控制装置相连，所述控制装置根据所述扭矩传感器检测到的扭矩来控制所述示警装置发出示警信号。本发明的椎弓根置钉扳手，可以辅助手术医生安全、方便地开展手术，从而降低手术风险。

主权项：1.一种椎弓根置钉扳手，其特征在于，包括：扳手本体，所述扳手本体的一端设有用于连接椎弓根螺钉的连接部；扭矩传感器，所述扭矩传感器设于所述扳手本体上，所述扭矩传感器用于检测所述椎弓根螺钉在置入人体时所受的扭矩；示警装置，所述示警装置用于发出示警信号；控制装置，所述扭矩传感器和所述示警装置均与所述控制装置相连，所述控制装置根据所述扭矩传感器检测到的扭矩来控制所述示警装置发出示警信号；所述示警装置可以发出低危示警信号和高危示警信号；当所述扭矩传感器检测到的扭矩值在第一预设扭矩范围内时，所述示警装置发出低危示警信号；当所述扭矩传感器检测到的扭矩值在第二预设扭矩范围内时，所述示警装置发出高危示警信号，其中，所述第一预设扭矩范围为所述椎弓根螺钉在置入皮质骨内时所承受的扭矩值；所述第二预设扭矩范围为所述椎弓根螺钉在置入软组织内时所承受的扭矩值；还包括陀螺仪，所述陀螺仪设于所述扳手本体上，所述陀螺仪与所述控制装置相连以检测所述椎弓根螺钉在人体内转动的角度和圈数；所述控制装置将所述扭矩传感器在所述椎弓根螺钉在松质骨内转动第N圈时检测到的扭矩的平均值作为基准扭矩值，所述第一预设扭矩范围为扭矩值大于所述基准扭矩值的范围，所述第二预设扭矩范围为扭矩值小于所述基准扭矩值的范围，其中N为大于等于1的整数；所述示警装置包括发声装置。

全文数据：椎弓根置钉扳手技术领域本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种椎弓根置钉扳手。背景技术目前，椎弓根钉内固定术是脊柱外科手术中常见手术之一，进钉技术是手术成功的关键。椎弓根螺钉植入过程中，椎弓根周围分布着脊髓和神经，一旦螺钉钻入脊髓或神经，极易造成患者瘫痪或功能障碍，甚至危及生命。然而，目前椎弓根钉的置入主要还是依据手术医生的手感、经验以及影响监测来控制，椎弓根钉很容易钻入脊髓或神经，手术风险大。发明内容本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种椎弓根置钉扳手，所述椎弓根置钉扳手通过设置扭矩传感器和示警装置，利用人体内松质骨、皮质骨、软组织、脊髓、血液等不同组织硬度不同，扭矩传感器实时监测椎弓根螺钉置入过程中，医生置钉的拧紧力矩，并实时给医生反馈信息，在有风险时，示警装置及时给医生发出示警信号，辅助手术医生安全、方便地开展手术。根据本发明实施例的椎弓根置钉扳手，包括：扳手本体，所述扳手本体的一端设有用于连接椎弓根螺钉的连接部；扭矩传感器，所述扭矩传感器设于所述扳手本体上，所述扭矩传感器用于检测所述椎弓根螺钉在置入人体时所受的扭矩；示警装置，所述示警装置用于发出示警信号；控制装置，所述扭矩传感器和所述示警装置均与所述控制装置相连，所述控制装置根据所述扭矩传感器检测到的扭矩来控制所述示警装置发出示警信号。根据本发明实施例的椎弓根置钉扳手，通过设置扭矩传感器和示警装置，利用人体内松质骨、皮质骨、软组织、脊髓、血液等不同组织硬度不同，扭矩传感器实时监测椎弓根螺钉置入过程中，医生置钉的拧紧力矩，并实时给医生反馈信息，在有风险时，示警装置及时给医生发出示警信号，辅助手术医生安全、方便地开展手术。另外，根据本发明的椎弓根置钉扳手还可以具有如下附加技术特征：根据本发明的一个实施例，所述示警装置包括发声装置。根据本发明的一个实施例，所述示警装置包括发光装置。根据本发明的一个实施例，所述示警装置包括发声装置和发光装置，所述发声装置和所述发光装置串联或并联。根据本发明的一个实施例，还包括陀螺仪，所述陀螺仪设于所述扳手本体上，所述陀螺仪与所述控制装置相连以检测所述椎弓根螺钉在人体内转动的角度和圈数。根据本发明的一个实施例，所述示警装置可以发出低危示警信号和高危示警信号。可选地，当所述扭矩传感器检测到的扭矩值在第一预设扭矩范围内时，所述示警装置发出低危示警信号；当所述扭矩传感器检测到的扭矩值在第二预设扭矩范围内时，所述示警装置发出高危示警信号，其中，所述第一预设扭矩范围为所述椎弓根螺钉在置入皮质骨内时所承受的扭矩值；所述第二预设扭矩范围为所述椎弓根螺钉在置入软组织内时所承受的扭矩值。可选地，所述椎弓根置钉扳手还包括陀螺仪，所述陀螺仪设于所述扳手本体上，所述陀螺仪与所述控制装置相连以检测所述椎弓根螺钉在人体内转动的角度和圈数，所述控制装置将所述扭矩传感器在所述椎弓根螺钉在所述松质骨内转动第N圈时检测到的扭矩的平均值作为基准扭矩值，所述第一预设扭矩范围为扭矩值大于所述基准扭矩值的范围，所述第二预设扭矩范围为扭矩值小于所述基准扭矩值的范围，其中N为大于等于1的整数。根据本发明的一个实施例，所述扳手本体包括手柄和杆体，所述手柄和所述连接部分别设于所述杆体的两端。可选地，所述扭矩传感器设于所述手柄和所述杆体之间。根据本发明的一个实施例，还包括显示终端，所述显示终端与所述控制装置相连。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明本发明的上述和或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本发明实施例的椎弓根置钉扳手的示意图；图2是根据本发明实施例的椎弓根置钉扳手用于置钉的示意图；图3是根据本发明实施例的椎弓根置钉扳手的控制系统的示意图。附图标记：置钉扳手100；扳手本体1；手柄11；杆体12；连接部121；扭矩传感器2；发声装置3；发光装置4；控制装置5；陀螺仪6；电源7；开关8；无线连接模块9；螺钉200；松质骨300；皮质骨400；软组织500。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的椎弓根置钉扳手100首先，需要说明的是，椎弓根置钉扳手100用于将椎弓根螺钉200置入脊椎骨的松质骨300内，以进行椎弓根钉内固定术，脊椎骨内包裹脊髓神经，脊椎骨外是软组织500、肌肉、血管，脊椎骨本身内部是松质骨300、外壳是皮质骨400。手术需要确保螺钉200在松质骨300中，不可穿出皮质骨400到达脊髓或软组织500。皮质骨400硬度最大，软组织500、肌肉、血管及脊髓均比较松软，而松质骨300的硬度介于它们之间。参考图1-图3所示，根据本发明实施例的椎弓根置钉扳手100包括：扳手本体1、扭矩传感器2、示警装置和控制装置5。扳手本体1的一端设有用于连接椎弓根螺钉200的连接部121，其中连接部121的结构可以根据需要任意设定，只要能够将椎弓根螺钉200连接在扳手本体1的一端即可，例如连接部121可以形成插接凸起，此时椎弓根螺钉200的螺帽上设有与插接凸起插接配合的插接凹槽；或者连接部121可以形成插接凹槽，此时椎弓根螺钉200的螺帽上设有与插接凹槽插接配合的插接凸起。优选地，插接凸起和插接凹槽的横截面为多边形，例如三角形、四边形、五边形或六边形等。扭矩传感器2设于扳手本体1上，扭矩传感器2用于检测椎弓根螺钉200在置入人体时所受的扭矩，椎弓根螺钉200在置入人体时所受的扭矩是手术医生通过扳手本体1施加给椎弓根螺钉200的。可以理解地，椎弓根螺钉200在松质骨300内旋拧所承受的扭矩介于椎弓根螺钉200在皮质骨400内旋拧所承受的扭矩和椎弓根螺钉200在软组织500内所承受的扭矩之间，再具体地，椎弓根螺钉200在松质骨300内旋拧所承受的扭矩小于椎弓根螺钉200在皮质骨400内旋拧所承受的扭矩，椎弓根螺钉200在松质骨300内旋拧所承受的扭矩大于椎弓根螺钉200在软组织500内所承受的扭矩。在手术进行过程中，通过扭矩传感器2检测到的扭矩值，可以判断椎弓根螺钉200具体在哪个部位松质骨300、皮质骨400或软组织500旋拧。示警装置用于发出示警信号，扭矩传感器2和示警装置均与控制装置5相连，即扭矩传感器2和控制装置5相连，示警装置也和控制装置5相连，控制装置5根据扭矩传感器2检测到的扭矩来控制示警装置发出示警信号，具体地，当通过扭矩传感器2检测到的扭矩值判断出，椎弓根螺钉200置入皮质骨400或软组织500中时，示警装置发出示警信号，手术医生根据示警信号调整手术状态，从而降低手术风险。根据本发明实施例的椎弓根置钉扳手100，通过设置扭矩传感器2和示警装置，利用人体内松质骨300、皮质骨400、软组织500、脊髓、血液等不同组织硬度不同，扭矩传感器2实时监测椎弓根螺钉200置入过程中，医生置钉的拧紧力矩，并实时给医生反馈信息，在有风险时，示警装置及时给医生发出示警信号，辅助手术医生安全、方便地开展手术。在本发明的一个实施例中，示警装置包括发声装置3，这样示警装置可以通过发声装置3发出声音来提醒手术医生。可选地，发声装置3可以为喇叭。在本发明的一个实施例中，示警装置包括发光装置4，这样示警装置可以通过发光装置4发光来提醒手术医生。可选地，发光装置4可以为灯。在本发明的一个实施例中，示警装置包括发声装置3和发光装置4，这样示警装置不仅可以通过发声装置3发出声音来提醒手术医生，还可以通过发光装置4发光来提醒手术医生，这样使得手术医生可以更快、更及时地获取示警信号。可选地，发声装置3和发光装置4串联，这样示警装置可以同时发出声音警报和光警报，可以更有效地达到提醒的目的。可选地，发声装置3和发光装置4并联，当发声装置3和发光装置4中的一个损坏时，不会影响另一个的正常运行，这样可以保证示警装置报警提醒的可靠性。在本发明的一个实施例中，椎弓根置钉扳手100还包括陀螺仪6，陀螺仪6设于扳手本体1上，陀螺仪6与控制装置5相连以检测椎弓根螺钉200在人体内转动的角度和圈数。在椎弓根置钉扳手100用于旋拧椎弓根螺钉200的过程中，控制装置5采集扭矩传感器2和陀螺仪6的信号，在椎弓根螺钉200旋拧的过程中，陀螺仪6起到两个作用，一方面可以判断椎弓根螺钉200旋转了多少角度、多少圈，另一方面控制控制装置5只采集椎弓根螺钉200有转动的动扭矩。通过设置陀螺仪6，有利于手术医生更好地把控手术进程。在本发明的一个实施例中，示警装置可以发出低危示警信号和高危示警信号，这样可以便于手术医生更好地判断手术状态，进一步提高手术的成功率。例如，当示警装置发出低危示警信号时，发声装置3可以发出低频声音，发光装置4可以发出黄光；当示警装置发出高危示警信号时，发声装置3可以发出高频声音，发光装置4可以发出红光。可选地，当扭矩传感器2检测到的扭矩值在第一预设扭矩范围内时，示警装置发出低危示警信号；当扭矩传感器2检测到的扭矩值在第二预设扭矩范围内时，示警装置发出高危示警信号，其中，第一预设扭矩范围为椎弓根螺钉200在置入皮质骨400内时所承受的扭矩值；第二预设扭矩范围为椎弓根螺钉200在置入软组织500内时所承受的扭矩值。其中，第一预设扭矩范围和第二预设扭矩范围可以通过临床试验获得，可以理解地，由临床试验获得的第一预设扭矩范围和第二预设扭矩范围具有普遍性，但缺少针对性，不同病人的第一预设扭矩范围和第二预设扭矩范围有时具有特异性。优选地，椎弓根置钉扳手100还包括陀螺仪6，陀螺仪6设于扳手本体1上，陀螺仪6与控制装置5相连以检测椎弓根螺钉200在人体内转动的角度和圈数，控制装置5将扭矩传感器2在椎弓根螺钉200在松质骨300内转动第N圈时检测到的扭矩的平均值作为基准扭矩值，第一预设扭矩范围为扭矩值大于基准扭矩值的范围，第二预设扭矩范围为扭矩值小于基准扭矩值的范围，其中N为大于等于1的整数。通过针对病人自身的松质骨300的特质来确定第一预设扭矩范围和第二预设扭矩范围，可以进一步提高手术的精度。优选地，N的值为2或3，这样检测到的基准扭矩值更加精确。在本发明的一个实施例中，如图1中所示，扳手本体1包括手柄11和杆体12，手柄11和连接部121分别设于杆体12的两端。进一步地，如图1中所示，扭矩传感器2设于手柄11和杆体12之间。当然本申请并不限于此，扭矩传感器2设置的位置只要能够保证手术医生施加给手柄11的扭矩可以通过扭矩传感器2传递至椎弓根螺钉200即可。例如，可以将杆体12制作两段式结构，扭矩传感器2设于该两段杆体12之间。由此扭矩传感器2设置的位置更加灵活和多样化。在本发明的一个实施例中，椎弓根置钉扳手100还包括电源7，电源7可以设于扳手本体1上以为椎弓根置钉扳手100供电。当然，电源7可以单独设置，即电源7与扳手本体1分离开。在本发明的一个实施例中，椎弓根置钉扳手100还包括开关8，开关8与控制装置5相连，以控制椎弓根置钉扳手100的工作。在本发明的一个实施例中，椎弓根置钉扳手100还包括显示终端，显示终端与控制装置5相连。可选地，显示终端可以为手机、平板、计算机、终端显示器等，通过设置显示终端可以将扭矩传感器2检测到扭矩、计算得到的松质骨300的基准扭矩值、椎弓根螺钉200旋拧的角度或圈数以及电源7电量等发送给显示终端进行显示，这样更加方便手术医生了解手术状态。可选地，显示终端与控制装置5通过无线连接模块9例如蓝牙、zigbee等相连，无线连接模块9可以设于扳手本体1内。下面参照图1-图3描述根据本发明一个具体实施例的椎弓根置钉扳手100以及其用于置钉的具体过程。如图1-图3中所示，椎弓根置钉扳手100包括：扳手本体1、上述扭矩传感器2、上述陀螺仪6、示警装置、上述电源7、上述开关8和上述控制装置5。扭矩传感器2、陀螺仪6、示警装置、电源7、开关8和控制装置5均设于扳手本体1上。扭矩传感器2、陀螺仪6、示警装置、电源7、开关8均与控制装置5相连。扳手本体1包括手柄11和杆体12，手柄11设于杆体12的一端，杆体12的另一端设有用于连接椎弓根螺钉200的连接部121，椎弓根螺钉200与连接部121相连，从而将椎弓根螺钉200连接在杆体12的另一端。控制装置5设于手柄11内，扭矩传感器2设于手柄11和杆体12之间。示警装置包括上述的发声装置3喇叭或蜂鸣器和发光装置4灯。在进行手术时，首先将椎弓根螺钉200与椎弓根置钉扳手100的连接部121连接，将椎弓根螺钉200在患者需安装的位置初步定位。拧钉前，按动开关8，控制装置5开始采集扭矩传感器2的信号和陀螺仪6的信号。在拧紧的过程中，陀螺仪6信号起到两个作用，一方面判断手柄11旋转了多少角度，多少圈，另一方面控制控制装置5只采集手柄11有转动的动力矩。在初始拧紧的两圈内，根据扭矩传感器2的数值，计算出该患者松质骨300的拧紧基准扭矩值大小，该基准扭矩值的大小可以是初始拧紧第二圈的扭矩的平均值。在后续拧紧过程中，控制装置5采集扭矩传感器2的信号与获取的松质骨300基准扭矩值进行比较：如采集的扭矩值突然增大，可判断螺钉200可能进入了皮质骨400，控制装置5控制发声装置3喇叭播放低频声音，并控制发光装置4闪烁黄灯进行低危报警；如控制装置5采集扭矩传感器2信号增大后又变小，则螺钉200可能穿过皮质骨400进入身体的软组织500，则控制发声装置3喇叭播放高频声音，并控制发光装置4闪烁红灯进行高危报警。通过声音和灯光报警可以辅助医生进行手区状态判断，提供手术的成功率。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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。在本发明中的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

权利要求：1.一种椎弓根置钉扳手，其特征在于，包括：扳手本体，所述扳手本体的一端设有用于连接椎弓根螺钉的连接部；扭矩传感器，所述扭矩传感器设于所述扳手本体上，所述扭矩传感器用于检测所述椎弓根螺钉在置入人体时所受的扭矩；示警装置，所述示警装置用于发出示警信号；控制装置，所述扭矩传感器和所述示警装置均与所述控制装置相连，所述控制装置根据所述扭矩传感器检测到的扭矩来控制所述示警装置发出示警信号。2.根据权利要求1所述的椎弓根置钉扳手，其特征在于，所述示警装置包括发声装置。3.根据权利要求1所述的椎弓根置钉扳手，其特征在于，所述示警装置包括发光装置。4.根据权利要求1所述的椎弓根置钉扳手，其特征在于，所述示警装置包括发声装置和发光装置，所述发声装置和所述发光装置串联或并联。5.根据权利要求1所述的椎弓根置钉扳手，其特征在于，还包括陀螺仪，所述陀螺仪设于所述扳手本体上，所述陀螺仪与所述控制装置相连以检测所述椎弓根螺钉在人体内转动的角度和圈数。6.根据权利要求1所述的椎弓根置钉扳手，其特征在于，所述示警装置可以发出低危示警信号和高危示警信号。7.根据权利要求6所述的椎弓根置钉扳手，其特征在于，当所述扭矩传感器检测到的扭矩值在第一预设扭矩范围内时，所述示警装置发出低危示警信号；当所述扭矩传感器检测到的扭矩值在第二预设扭矩范围内时，所述示警装置发出高危示警信号，其中，所述第一预设扭矩范围为所述椎弓根螺钉在置入皮质骨内时所承受的扭矩值；所述第二预设扭矩范围为所述椎弓根螺钉在置入软组织内时所承受的扭矩值。8.根据权利要求7所述的椎弓根置钉扳手，其特征在于，所述椎弓根置钉扳手还包括陀螺仪，所述陀螺仪设于所述扳手本体上，所述陀螺仪与所述控制装置相连以检测所述椎弓根螺钉在人体内转动的角度和圈数，所述控制装置将所述扭矩传感器在所述椎弓根螺钉在所述松质骨内转动第N圈时检测到的扭矩的平均值作为基准扭矩值，所述第一预设扭矩范围为扭矩值大于所述基准扭矩值的范围，所述第二预设扭矩范围为扭矩值小于所述基准扭矩值的范围，其中N为大于等于1的整数。9.根据权利要求1所述的椎弓根置钉扳手，其特征在于，所述扳手本体包括手柄和杆体，所述手柄和所述连接部分别设于所述杆体的两端。10.根据权利要求9所述的椎弓根置钉扳手，其特征在于，所述扭矩传感器设于所述手柄和所述杆体之间。11.根据权利要求1所述的椎弓根置钉扳手，其特征在于，还包括显示终端，所述显示终端与所述控制装置相连。

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