当骨伤科的医师为患者进行骨科的内外固定手术时，通常会使用到电钻。当前，有相当一部分的患者在进行骨折的外科手术时，都是采用手持的方法来进行钻孔，因为这是手动的，而且在钻孔的时候，电钻会发出很大的振动[1]。所以经常会出现钻进偏差的情况，并且在手工钻井的时候，还不能准确地控制钻进的深度，在钻进的一刹那，钻头经常会产生一种前进的动力，从而导致竖向压力没有被监控到；容易对病人的肌肉组织产生二次损害和其它二次损害。
本装置的顺利研发可进一步提高临床骨折手术治疗的成功率和降低手术过程中的二次伤害；进一步提高了临床骨折手术的治疗效率，减少手术时间；进一步减少医务人员的人力浪费以及降低骨折手术成本[2]。本装置的研究可以带来医护人员、患者、社会的多重效益，多方共赢，研究极为有意义。
2 新型骨折手术辅助定位与精准打孔设备的设计与转化
2.1 技术原理
为了提高精确度，我们采取了如下措施：首先，我们将第三丝杆固定在床边的支架，然后将它们放入支架的一边的滑槽中；其次，我们将第三丝杆固定到支架的另一边，再将它们固定到支架的另一边；最后，我们将第三个电机放入支架的另一边，使它们能够进行前进和转向[3]。采用弧形架作为基础，在顶部安排一个弧形洞，在顶部的另一边安排一个圆柱体，以及顶部的圆柱体的另一边，这样就可以将电钻的精确定位，从而达到多角度的精确操作。其总体结构如下图1所示。
1‑打孔平台，2‑打孔装置，3‑气动伸缩杆，4‑手臂放置壳，5‑固定带，6‑主带，7‑副带，8‑固定环，9‑魔术贴，10‑安装杆，11‑带状激光发射器，12‑第一测距仪，13‑第一反光板，14‑安装条，15‑安装块，16‑柱状激光发射器，17‑第二测距仪，18‑第二反光板，19‑第一电机，20‑安装盘，21‑钻头，22‑插入孔，23‑旋转孔，24‑工作孔，25‑弹簧槽，26‑弹簧，27‑顶板，28‑十字架，29‑第一气缸，30‑液压杆，31‑夹紧装置，32‑液压传感器，33‑弧形架，34‑第二丝杆槽，35‑第二丝杆，36‑链轮，37‑链条，38‑第二电机，39‑弧形孔，40‑弧形槽，41‑上夹板，42‑下夹板，43‑螺纹杆，44‑限位板，45‑基板，46‑第三丝杆，47‑安装座，48‑第三电机，49‑第二气缸，50‑遥控手柄。
图1 新型总体结构示意图
2.2 新型骨折手术辅助定位与精准打孔设备的组成
该辅助定位装置由一气压伸缩棒组成，该气压伸缩棒分别装于该冲压台的左侧和右侧，该气压伸缩棒的顶端与一臂放置壳部固定相连，该副位置机构的构造如图2所示，该臂放置壳部的两端为一半圆壳；中间是一个小半圆壳体，在该小半圆壳体的左右两边各设有一套锁紧皮带，各锁紧皮带由一套主皮带与一套辅助皮带组成，且主皮带与二套皮带与该小半圆壳体的左右两边固定相连；在副带的上端，与一种由一种金属材料制成的紧固圈相结合，在主带上设置了一种尼龙扣，其结构如下图2所示：
图2 总体结构俯视示意图
在打孔平台的顶部，L形的滑槽被分别放在左右两边，其中的滑槽可以将L形的安装杆与第一个或第二个第一个第一测距仪和第二个第一反光板联系起来，而且在这些支撑点的最顶部，还可以将一个带状的激光发射器放在最顶部，而在这个顶部，则可以将两个激光发射器放在最顶部，并且在这个顶部的两个支撑点之间，还可以将一个安装条和一个安装块放在最外面[4]。在每个安装块的底部都配备了两个具备第二个测量和第二个反光功能的支架，它们分别位于第二个和第二个支架的顶部，用于控制和调节激光输出；
打孔装置第一个电动机和一个用来安装它的传动系统，它的第一个传动系统由一个安装盘和一个钻头组成。传动系统的底部带有一个十字型的插口，这个插口的两侧分别带有一个圆柱体的旋转孔。这个旋转孔的两侧分别带有一个与插口相互对称的十字型的工作孔。这个工作孔的底部没有插口，而是一个带有一个弹簧的凹陷。这个凹陷中间的一个凹陷被一个固定的弹簧所填充，而这个弹簧的两侧则被一个顶板所支撑。当十字架和顶板被推动进入旋转孔时，它们之间的接触表面被精心地设计成了一个完美的圆形。
2.3 操作方法
起初，一个 L型的连接杠杆10被设置在一个 L型的滑动凹槽中，而一个弓形件33被设置在一个接近于第二马达38的穿孔台1的那侧，方便病人的胳膊被置于胳膊安置罩4上。在使用时，当病人仰卧在手术台上时，先由远程控制把手50对向前和向后移动设备进行控制，使得胳膊安放外壳4与病人的胳膊对齐；远程控制把手50能够调整运动的速率。然后，利用远程控制把手50对左右移动设备进行控制，使得钻孔平台1接近手术台，将胳膊安放外壳4设置在病人的胳膊下面，而骨头断裂的地方则设置在外壳的中间；可避免外壳与钻孔设备2发生碰撞，从而方便钻孔设备2从一侧钻孔，最终使病人的胳膊处于水平位置，并可使气压伸缩杠杆3延长；把胳膊放在外壳4的主体上方，使病人的胳膊得到充分的支持。
接下来，我们需要改变病人的手臂姿势，使用一根5型钢丝绳来稳固它。这根钢丝绳的使用步骤如下：首先，我们需要把它的6条绑在7条的上端，然后把它绷得很结实，最后把它的9条绑在9条的两侧，以确保它的稳固。
当骨折完全固定后，便可以用测距器，在骨折部位，分别测量骨折部位的缝隙和两边骨头的宽度。首先将固定棒10移到中间位置，直到其中一根固定棒10上的条形激光传送器11所发出的条形激光器辐射到裂纹的一端，而另外一根固定棒子10上的条形激光器辐射出的条形激光器辐射到另一端；在这种情况下，两条条形激光器11之间的间隔为裂纹的长度，也就是由第一测距机12测量的距离。之后，将两个固定条14上的固定块15分别移动，使得相同固定条14上的两个固定块15下端的圆柱形激光发射器16所发出的射线，照射到骨头宽度方向的两端，这时，两个第二测距仪17所测量到的距离，就是裂缝两侧的骨头宽度。因为骨头的各个部位的宽度是不一样的，所以把固定条14放在彼此分开的那一边，测量到的骨头的宽度是从裂纹中某一处，即应当钻孔的地方的骨头的宽度[6]。
测量完毕后，将固定棒10放回原处，便于钻孔。在钻孔过程中，由远程控制把手50对第二马达38进行控制，第二马达38带动所述第二钢丝35旋转，并进一步将所述弓座33沿着所述第二钢丝凹陷34向所述骨架断裂的方向滑移；使夹持机构31被释放，并且使穿孔器2被夹持机构31滑到弓形器33上，从而使穿孔器2被移动到适当的穿孔角，然后将夹持机构31被锁定。然后，驱动所述第一汽缸29，以使得所述第一马达19慢慢地向所述骨架逼近，并且当所述钻21靠近所述骨架时，所述钻21的位置与所述预定的钻孔位置相一致；如果没有，那么对弓形件33进行精细调节。在此之后，使所述第一马达19起动，所述钻头21以较快的速度转动，从而使所述第一汽缸29持续地被控制，使所述第一汽缸29被慢慢地延长；使得钻21在骨架上钻孔，因钻21和骨架之间的相互作用，这时油压棒30中的油压就会增加，这时就会有油压传感器32来测量油压。测量到的压力可以在显示屏幕上反映出来，如果该压力太高，那么应该对第一圆筒29进行控制以减缓钻头21进入骨头深处的速度。
3 实用效果
（1）在确保骨架稳固之前，应该使用第二个测距仪来精确地检查骨架的断口，它能够将激光束聚焦在断口的一边，并将其与其他部位的激光束聚焦在同一点。这样，我们才能准确地ACK第二个测距仪所检测的点与其他部分之间的距离[7]。将两个柱状激光发射器放置于相邻的位置，将其发射的光束聚焦于骨架的两侧，此时，第二个第二测量器可以准确地检测到骨架的两侧的宽度。与传统的肉眼检查不同，此类检查手段既可靠又准确。
（2）如果您想更改钻头的位置，您应该把它往下推，让它的上部的十字架抵消弹簧的推动，把它的底部推到弹簧槽里，让它从原来的位置移动到新的位置。然后，您就能够把它移动到新的位置，并从原来的位置拔掉。如果您想安装一个钻头，您可以把它的一个小方块放在一个容器里。这样，您就可以轻松地把钻头放在容器里，并且可以轻松地把它从容器里移动。
4 社会和经济效益
（1）本次研究为医疗科技领域的人才培养和研究基地的建设提供了契机，一方面通过课题项目的研究，可以有实践性的培养科研人员，为医院和湛江市储备有潜力、有能力并且热衷于技术研发的专业团队。另一方面，通过人才队伍的建设，进一步推动院内科研氛围和科研平台建设能力的提升，为后期科研奠定基础[6]。
（2）骨科手术辅助定位与精准打孔装置的成功转化，具有较大的经济效益。对患者而言装置的使用可以缩短手术时间，进一步减少手术过程中带来的二次伤害和降低治疗费用，最重要的是提高了手术治愈率及缩短后期康复时间，带来了莫大的裨益；对医疗机构而言可以减少手术中医护人员配置，减少医疗耗材的使用，可以更好的进行成本控制和提高医院在此领域的知名度及声誉。
结语
本研究主要针对临床骨科手术治疗应用辅助装置的前期理论及研发设计的研究。是一种运用现有技术理论结合临床需求对应用装置的设计及应用材料配置的研究。通过本次研究可以提高手术效率与质量和降低成本。辅助定位和精准打孔装置，可以更好的辅助医生进行手术操作，提高手术效率和质量，具有很大的市场前景和应用基础。
参考文献
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[2]王军强, 吴新宝, 张腾. 基于骨科手术机器人定位系统的精准微创内固定治疗股骨颈骨折[J]. 骨科临床与研究杂志, 2019, v.4(01):63-66.
[3]古琳, 陈开林, 罗经文,等. ERAS理念下超声精准定位在多发肋骨骨折手术中的临床意义[J]. 医药前沿, 2020.
[4]王军强,吴新宝. 基于骨科手术机器人定位系统的精准微创内固定治疗股骨颈骨折[J]. 2022(1).
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