一种能够实时采集生物电阻抗的外科手术动力工具的制作方法【技术领域】，具体涉及一种能够实时采集生物电阻抗的外科手术动力工具。[0002]骨外科手术中医生常用手术动力工具暴露或切除病变部位。传统的手术动力工具通过输出可控的机械动能，驱动磨头、钻头等器械完成手术，在手术动力工具的使用过程中磨削骨质的技术参数(包括进给量、切削深度和切削速度等)完全由手术医生自行掌握，因此工具的灵活运用必须依靠医生长期体会和经验积累。很多骨外科手术的工作空间都比较狭小，个体之间又有一定的病理变异和解剖变异，正常组织受到病变影响导致很难识别，手术过程中高速旋转的磨头或钻头很容易碰到正常组织而造成无法修复的损伤。[0003]电阻抗参数是区别组织的重要指标，利用各种组织、器官不同的电阻抗参数能够提取相关的生物医学信息，识别不同组织和器官。这种技术具有无创、廉价、安全、无毒害、操作简单和信息丰富的特点，具有广泛的应用前景。[0004]己经开发出了基于生物电阻抗技术的无创、实时的测量手段:发明专利《生物电阻抗测定方法及测定装置、以及使用该测定装置的健康管理方针指导装置》(01815900.1)能够简便且高精度测定生物表面正下方的深度方向组织层的信息(脂肪层、肌肉层、骨组织层等)。在该发明中，接触生物组织表面的是一对通电用电极和一对测定用电极，在通电用电极之间，从高频电源流过一定电流的状态下，采集测定用电极之间的电压。该发明采用的是片状电极，要求电极 和组织可靠接触不能有相对运动，在骨外科手术中需要检测高速旋转的手术动力工具与组织的相互作用状态，组织受切削力的影响而振动，因此这种形式的生物电阻抗测定方法不适用。目前还未见到能够实时采集生物电阻抗并用于骨外科手术的发明出现。
[0005]本发明目的是解决现有生物电阻抗测定装置不适用于采用高速旋转的手术动力工具进行骨外科手术中的测量以及解决骨外科手术安全性的问题，提供一种能够实时采集生物电阻抗的外科手术动力工具。本发明根据测量的电阻抗值检测骨质被磨穿前的临界状态，并在出现危险状态时及时停止钻进，避免损伤重要器官。[0006]本发明技术方案
一种能够实时采集生物电阻抗的外科手术动力工具，是在现有外科手术动力工具的基础上增加生物电阻抗采集单元构成，所述的生物电阻抗采集单元包括夹持在高速旋转的手术动力工具的切削刀具上的铜丝刷夹紧机构，贴在手术区域附近皮肤上的电极片，铜丝刷夹紧机构和电极片分别用同轴电缆连接阻抗分析仪表。
[0007]所述的铜丝刷夹紧机构包括由销轴固定连接的呈角状的两个铝杆，两个铝杆上分别通过转动轴各与一个铜丝刷的一端铰接，各铜丝刷与铝杆之间安装有一个压紧弹簧，两个铜丝刷夹持在高速旋转的手术动力工具的切削刀具上。
[0008]本发明的优点和积极效果:
本发明能够实时测量组织的生物电阻抗，从而提高手术动力工具的操作安全性，灵敏
度较高。
[0009]



[0010]图1是能够实时采集生物电阻抗的外科手术动力工具示意图，
图2是铜丝刷夹结构示意图，
图3是在切削骨组织的过程中测量的电阻抗值。
[0011]

[0012]实施例1:
如图1所示，能够实时采集生物电阻抗的外科手术动力工具，是在现有外科手术动力工具的基础上增加生物电阻抗采集单元构成，所述的生物电阻抗采集单元包括夹持在高速旋转的手术动力工具I的切削刀具上的铜丝刷夹紧机构2，贴在手术区域附近皮肤上的电极片5，铜丝刷夹紧机构和电极片分别用同轴电缆3连接阻抗分析仪表8。本发明采用双电极法测量阻抗(一次性电极片5和铜丝刷夹紧机构2)，电阻抗测量的频率范围为200 KHz-1MHz。
[0013]图中，I是手术动力工具，2是铜丝刷夹紧机构，3是同轴电缆，4是生理盐水喷管，5是一次性电极片，6是待切削的骨骼，7是手术床，8是阻抗分析仪表。
[0014]铜丝刷夹紧机构与手术动力工具I中切削刀具的连接方式如图2所示，图中9是切削刀具，10和14是铜丝刷，11和13是弹簧，12和15是铝杆，16、17和18是转轴。
[0015]两个铝杆12和15由转轴16连接，铝杆12和15的夹角固定；铜丝刷14和铝杆15由转轴17连接，铜丝刷14可绕转轴17转动；铜丝刷10和铝杆12由转轴18连接，铜丝刷10可绕转轴18转动。手术动力工具工作过程中，铜丝刷10和14分别被弹簧11和13紧紧压在高速旋转的切削刀具上，保证可靠的电气连接。
[0016]工作原理
骨是一种具有独特结构的高密度结缔组织，所有的骨骼都具有外在坚硬的皮质骨和内在疏松的松质骨，松质骨和皮质骨具有不同的电导率，且二者的电导率要远高于软组织。当刀具在皮质骨一松质骨一皮质骨复合结构中前进时，组织的电阻抗值会反映出钻头所处的状态，根据电阻抗值的变化情况可以检测骨质被磨穿前的临界状态，并在出现危险状态时及时停止刀具的进给，避免损伤重要组织。
[0017]具体的实现原理为:
设在手术动力工具工作过程中，刀具的进给深度为么时测得的电阻抗值为Z1 ;刀具的进给深度A2时测得的电阻抗值为如果fe2- zx)/{ 4- K)发生改变，则认为刀具已经进入到另一层骨组织中。用如图1所示的装置在切削骨组织的过程中测得的电阻抗值如图3所示，图中，16是刀具在第一层皮质骨中进给的阶段，17是刀具在松质骨中进给的阶段，18是刀具在第二层皮质骨中进给的阶段，从图中可见每一个阶段的电阻抗曲线有不同的斜率。随着刀具的进给，根据当前记录的进给深度和电阻抗值，以及上一个时刻记录的进给深度和电阻抗值实时计算(^_ ^)/( K- 4)，如果计算结果发生改变则能够判断刀具目前处于16、17和18中的哪个阶段。刀具处于18阶段时，即将穿透骨骼，如果穿透后会损伤重要组织(例如脊髓)，则停止刀具的运动 。