本发明涉及外科器械，尤其涉及一种脊柱内镜下椎间盘处理器及其应用。
背景技术：
1、腰椎退行性病变（lumbar degenerative diseases，ldd）已成为世界范围内的重大公共卫生问题，严重的腰椎退行性病变可导致运动、感觉和神经方面的功能障碍，给家庭和社会造成了沉重的经济负担。当前治疗腰椎退行性病变的主流方式有三种，保守治疗、手术治疗以及微创治疗。微创治疗相比传统手术具有创伤小、恢复快、疼痛轻等优点，因此在多种疾病的治疗中成为优选。其中，脊柱内镜是ldd微创治疗的关键技术。
2、近年来，随着技术的改进及相关设备更新，脊柱内镜手术的适用范围也逐步扩大，从单纯的椎间盘摘除延伸到内镜下融合手术治疗。与腰椎开放融合（transforaminallumbar interbody fusion，tlif）进行比较，内镜下融合（percutaneous endoscopic-transforaminal lumbar interbody fusion，pe-tlif）具有切口小、出血量少、术后恢复快及较小的椎旁肌损伤等优势。
3、例如公开号为cn110652334a的中国专利公开了一种微创椎间盘处理工具，由铰刀和刮匙组成，铰刀包括驱动结构、牵拉杆、外管和刀片；刮匙包括驱动结构、牵拉杆、外管和刮头；驱动结构包括相互螺纹配合的旋块和滑块，牵拉杆近端与滑块固定配合，牵拉杆远端与刀片或刮头通过螺丝或铆接配合；刀片和刮头的尾部为刀尾，限位槽与刀尾滑动配合；通过驱动结构带动牵拉杆轴向运动，牵拉杆的轴向运动和外管上的限位槽作用使刀片或刮头可撑开收缩。该发明的铰刀针对髓核及纤维环处理，刮匙针对终板处理，更具针对性，提高处理效果；工具远端是可调高结构，在手术过程中可通过处理工具的撑开铰刀撑开椎间隙，可减少手术撑开器械和手术步骤，缩短手术时间。但在实际的脊柱内镜下椎间盘手术中，其刀头的设计难以实现除剪切外的其他手术动作，如搅动破坏纤维环髓核组织、抓取髓核组织等。此外，硬质刀头与上下骨性终板的接触或刚性碰撞亦容易产生创口。在相对闭合的手术空间内，微创椎间盘处理工具的效率较低。
4、包括上述公开的微创椎间盘处理工具在内的现有器械工具，在进行内镜下切除和取出椎间盘时需要不同器械的轮换操作，导致切取椎间盘效率低，终板的软骨板刮除不彻底，或者增加终板骨质损伤的风险，最终造成手术时间延长，出血风险高，并且远期椎间融合效果不明确等缺点。
5、发明人在脊柱内镜下椎间盘处理器的研究阶段，注意到记忆合金可在电热转化效应下改变形态，实现预设的动作。例如公开号为cn102973306a的中国发明专利提供了一种主动式结石微抓取器，以形状记忆合金丝作为驱动源，带动所述柔性手指弯曲闭合，从而实现抓取动作。该发明的主动式结石微抓取器充分利用了形状记忆合金的主动驱动特性，考虑了管道结石尤其是胆总管结石的特点，与被动抓取器（取石篮）相比，抓取效率大为提高。但该设计针对管道结石而设计，不具备切除功能。用于脊柱内镜下椎间盘处理仍需不同器械的轮换操作，其记忆合金的应用无法对本领域手术带来实质性的改变。
6、综上所述，提供一种兼具切除、摘取髓核软组织功能，对终板的软骨板刮除彻底且伤害小的脊柱内镜下椎间盘处理器，对提高手术效率，降低出血风险及病患痛苦而言，具有积极的意义。
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，在本发明的第一方面，提供了一种一体化切除、摘取髓核软组织、对终板的软骨板刮除彻底且伤害小、使用效率及安全性高的脊柱内镜下椎间盘处理器，其结构包括钻子和钻机；
2、钻子包括钻头、感温系统、电热系统及钻杆；
3、钻头由电热形状记忆合金制成的刀片及底座构成，刀片呈开口状分布于底座上，随底座的转动切割髓核组织；在加热条件下，刀片的形态相应发生改变，整体由张开状态转变为合拢状态，抓取切除的髓核组织并将其收置于合拢所形成的容置空间内；
4、钻机包括电路控制系统；电路控制系统包括温度感应线路、电源正负极线路、电路控制单元；温度感应线路、电源正负极线路依次与感温系统、电热系统连接，构成电信号或电流的传递通路；
5、电路控制系统通过电热系统将电流输送至底座上的刀片，利用电热效应加热导致刀片的温度变化，使其由张开状态调节为合拢状态；
6、感温系统将实时接收的钻头温度变化转化为电信号并反馈至电路控制单元，通过调节电热系统的电流输出大小以调节钻头的温度。
7、电热形状记忆合金是一种具有独特形状记忆效应和超弹性的智能材料。这种材料能够在经历温度变化后，从一个形状转变到另一个预设的形状，并在一定条件下恢复原状。基于以上技术方案，本发明的设计构思在于，以电热形状记忆合金作为刀片，利用电热系统对刀片输送电能，使其在通过电热效应转化为热能引发温度变化，结合感温系统反馈的信息，根据需求调节刀片的张开或收拢状态，使钻头兼顾切除及抓取的功能。
8、本发明设计的刀片由电热形状记忆合金制成，可以在温度变化下实现张开和合拢的状态，对应不同的手术使用需求。刀片在合拢状态下能够顺利通过内镜的鞘管，并易于突破纤维环进入椎间盘的髓核组织中。此外，本发明刀片收拢闭合时形成的相对闭合的空间，与丝状记忆合金刀头相比，对于破碎的髓核软组织的抓取效率更高。刀片撑开时，钻子顺时针及逆时针的搅动可破坏纤维环髓核组织，便于切割，提高切除效率。在满足上述功能的条件下，本领域技术人员可以基于实际条件选择合适的刀片数量和形制。因此，本发明刀片的规格是多样的，无特殊限制。在加工中可以选择三片或以上数量的刀片，将其设置于底座上，通过收拢和开合达到抓取及切割的功能。例如本发明一个或多个实施例所呈现的，刀片为四片时，基于方便切割、穿过鞘管及收拢形成容置空间的几何形状，刀片设计为由底座延伸的梯形底部及与梯形底部连接的三角形工作部一体形成的五边形。在刀片数量改变时，由于单片刀片与底座中心构成的角度改变，本领域技术人员可适应性调节其形制，以达到理想的使用效果。需要特别说明的是，刀片的数量通常不采用两片，由于此时单片刀片与底座中心构成的角度较大，收拢时需要电热形状记忆合金由平面发生较大程度的内凹以形成预定形态，这对合金的延展性提出了更高的要求。
9、电热形状记忆合金处于张开状态时具有一定的弹性，相比于硬质地的刀头，弹性刀片对上下骨性终板具有保护作用。本发明的钻头的撑开、闭合动作可以利用单个仪器实现切除和抓取的目的，而传统的内镜下椎间盘髓核处理工具需要使用搅刀和抓钳两种工具分步骤完成，因此本发明的钻头具有更高的手术效率。
10、塑料具有优异的生物相容性、耐化学性和耐高温稳定性，这些特性使其成为医疗工具的理想材料。塑料材料通常具有较低的密度，这可以减轻钻子的整体重量，使得手术操作更加便捷。塑料钻杆还具有良好的机械性能，包括抗断裂的高拉伸强度和避免灭菌过程中因热暴露而变形的高温额定载荷。这些特性有助于确保医疗钻子在使用过程中的耐用性和可靠性。因此，钻杆适宜采用塑料材质。
11、优选的，所述钻杆为塑料材质。
12、优选的，所述感温系统包括感温器件、感温器件导线、第二连接口；感温器件设置于底座内，与感温器件导线相连，感温器件导线由底座引出，行经钻杆内部并延伸至钻杆的尾部；第二连接口设置于钻杆尾部对应感温器件导线延伸端的位置；刀片需要收拢或抓取时，感温器件导线的延伸端与第二连接口接触形成电信号通路，将钻头温度变化转化为电信号，经由感温器件导线、第二连接口、温度感应线路反馈至电路控制单元，进而调节温度。
13、常见的感温器件包括热电偶、热电阻传感器、半导体温度传感器、红外温度传感器、光纤温度传感器等。热电偶相较于其他感温器件具有广泛的温度测量范围、快速的响应速度、强的机械强度和耐用性以及不受湿度影响的优势，使尤其适合本发明手术需求的选择。
14、进一步优选的，所述感温器件为热电偶。
15、优选的，所述电热系统包括电源导线、第一连接口；电源导线的一端与底座相连，另一端行经钻杆内部并延伸至钻杆的尾部；第一连接口设置于钻杆尾部对应电源导线延伸端的位置，并与电源正负极线路相连；刀片需要收拢或抓取时，电源导线的延伸端与第一连接口接触形成电流通路，将电源正负极线路输送的电流经由第一连接口、电源导线传递至底座上的刀片，通过电能转化为热能引起温度变化，使刀片由张开状态调节为合拢状态。
16、本发明的钻子兼具钻头转动及加热控制温度的功能。对于感温系统、电热系统的布线方式，考虑到钻头顺时针、逆时针反复运动的手术需求，需要设计适应其功能的结构。传统的电线连接方式无法实现钻头的全方位转动，只能在小角度内运动，否则将导致电线缠绕。因此，考虑到钻头转动及加热形变的过程并非同步进行，发明人将电源导线及感温器件导线延伸至钻杆尾部即止，而非进入钻机内与电路控制系统直接相连。相应的，发明人分别在钻杆尾部设置与电源正负极线路相连的第一连接口及与温度感应线路连接的第二连接口。如此设计的优势在于，当钻子需要转动时，电源导线、感温器件导线随底座运动，未与钻机相连，导线间的相对位置不发生变化，因此在转动搅动时不会发生缠绕。当刀片需要抓取或收拢时，该动作无需钻头转动切割，此时将电源导线、感温器件对应第一连接口、第二连接口的位置，使电钻内部的连接口（即延伸端）对准尾部的连接口，即可接触连接形成电信号或电流通路，利用电热效应改变刀片的开合，并实时接受反馈信息。该设计克服了电线发生缠绕的缺陷，提高了操作的灵活性及效率。
17、一般情况下，刀片的受热形变温度高于人体体温即可。人体在发烧状态下体温可达40-41 ℃并可以耐受该温度。虽然发热为手术相对禁忌症，手术操作人员通常不会在患者体温处于41 ℃时进行手术。但从进一步提高安全性的角度考虑，刀片的受热形变温度适宜高于发烧体温，以保证刀片不至于因36-37 ℃的体温或自身发热而意外产生形变。感温系统的温度阈值适宜设置为42 ℃，当温度达到该阈值时即可断开电源停止加热。42 ℃略高于体温和发热温度，对于人体亦不会造成明显损伤，可提高手术的安全性。
18、优选的，所述刀片的受热形变温度大于41 ℃并小于等于42 ℃；所述感温系统接收的温度达到42 ℃时，电路控制系统断开电源正负极线路，停止加热，避免温度过高对健康组织造成损伤。
19、在本发明的第二方面，提供了一种本发明第一方面的脊柱内镜下椎间盘处理器的应用，具体是作为切除及摘取髓核组织的工具在腰椎退行性病变微创治疗中的应用。
20、优选的，所述应用包括如下步骤：
21、（1）按照脊柱内镜操作方案完成定位、穿刺、置入内镜鞘管，至处理椎间盘手术阶段，使用脊柱内镜下椎间盘处理器进行操作；
22、（2）利用电热系统加热刀片使其收拢，通过内镜鞘管置入椎间盘内部，随后停止加热使刀片展开；
23、（3）调整脊柱内镜下椎间盘处理器的角度，利用钻头反复顺时针和逆时针方向旋转，在椎间盘内部搅动切除髓核组织；
24、（4）需要进行抓取操作时，启动电热系统使刀片收拢，抓取碎裂髓核组织，抽出脊柱内镜下椎间盘处理器以去除髓核组织；
25、（5）重复搅动切除、抓取和抽出过程，直至椎间隙处理完毕。
26、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
27、本发明提供了一种脊柱内镜下椎间盘处理器，可一体化切除、摘取髓核软组织，避免了搅刀和抓钳频繁更换的操作方式，并且对终板的软骨板刮除彻底且伤害小；能够显著节约手术时间，其手术效率及安全性高，大幅降低了患者的痛苦。
28、本发明提供了人一种脊柱内镜下椎间盘处理器的应用，作为切除及摘取髓核组织的工具在腰椎退行性病变微创治疗中具有良好的应用前景。
1.一种脊柱内镜下椎间盘处理器，其特征在于：结构包括钻子（1）和钻机（2）；钻子（1）包括钻头、感温系统、电热系统及钻杆（16）；钻头由电热形状记忆合金制成的刀片（11）及底座（12）构成，刀片（11）呈开口状分布于底座（12）上，随底座（12）的转动切割髓核组织；在加热条件下，刀片（11）的形态相应发生改变，整体由张开状态转变为合拢状态，抓取切除的髓核组织并将其收置于合拢所形成的容置空间内；钻机（2）包括电路控制系统；电路控制系统包括温度感应线路、电源正负极线路、电路控制单元；温度感应线路、电源正负极线路依次与感温系统、电热系统连接，构成电信号或电流的传递通路；电路控制系统通过电热系统将电流输送至底座（12）上的刀片（11），利用电热效应加热导致刀片（11）的温度变化，使其由张开状态调节为合拢状态；感温系统将实时接收的钻头温度变化转化为电信号并反馈至电路控制单元，通过调节电热系统的电流输出大小以调节钻头的温度。
2.根据权利要求1所述的脊柱内镜下椎间盘处理器，其特征在于：所述钻杆（16）为塑料材质。
3.根据权利要求1所述的脊柱内镜下椎间盘处理器，其特征在于：所述感温系统包括感温器件（13）、感温器件导线（14）、第二连接口（18）；感温器件（13）设置于底座（12）内，与感温器件导线（14）相连，感温器件导线（14）由底座（12）引出，行经钻杆（16）内部并延伸至钻杆（16）的尾部；第二连接口（18）设置于钻杆（16）尾部对应感温器件导线（14）延伸端的位置；刀片（11）需要收拢或抓取时，感温器件导线（14）的延伸端与第二连接口（18）接触形成电信号通路，将钻头温度变化转化为电信号，经由感温器件导线（14）、第二连接口（18）、温度感应线路反馈至电路控制单元，进而调节温度。
4.根据权利要求3所述的脊柱内镜下椎间盘处理器，其特征在于：所述感温器件（13）为热电偶。
5.根据权利要求1所述的脊柱内镜下椎间盘处理器，其特征在于：所述电热系统包括电源导线（15）、第一连接口（17）；电源导线（15）的一端与底座（12）相连，另一端行经钻杆（16）内部并延伸至钻杆（16）的尾部；第一连接口（17）设置于钻杆（16）尾部对应电源导线（15）延伸端的位置，并与电源正负极线路相连；刀片（11）需要收拢或抓取时，电源导线（15）的延伸端与第一连接口（17）接触形成电流通路，将电源正负极线路输送的电流经由第一连接口（17）、电源导线（15）传递至底座（12）上的刀片（11），通过电能转化为热能引起温度变化，使刀片（11）由张开状态调节为合拢状态。
6. 根据权利要求1所述的脊柱内镜下椎间盘处理器，其特征在于：所述刀片（11）的受热形变温度大于41 ℃并小于等于42 ℃；所述感温系统接收的温度达到42 ℃时，电路控制系统断开电源正负极线路，停止加热。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的脊柱内镜下椎间盘处理器的应用，其特征在于：作为切除及摘取髓核组织的工具在腰椎退行性病变微创治疗中的应用。
8.根据权利要求1所述的脊柱内镜下椎间盘处理器的应用，其特征在于，包括如下步骤：
