旋切手术刀具同步监控方法及系统技术领域
本发明涉及一种基于病灶组织取样旋切手术的监控领域，特别涉及一种旋切手术
刀具同步监控方法以及系统。
背景技术
旋切取样是针对人体内部穿刺取样的常规手术；手术用刀具包括内刀和外套于内
刀的外刀，外刀靠前端沿径向开有取样槽；穿刺后，在负压条件下组织被吸入取样槽，此时
内刀向前旋切将组织切下并容纳入内刀前端；当然，穿刺时内刀会在最前端将取样槽封闭，
穿刺到位置后再向后让出取样槽，让出的位置和距离根据取样的多少而确定，让出后开始
施加负压，进行取样；上述取样过程属于现有技术，在此不再赘述。
现有技术中，由于刀具前端插入到人体内部，取样槽被人体组织遮挡，操作者无法
对取样槽的让出位置和距离直接进行观察，取样过程中，取样的多少以及内刀打开的距离
基本靠操作者的经验判断，没有客观的依据，因此，会造成取样数量不准甚至会取样失败的
问题，影响最终的取样操作的效率，从而增加患者的痛苦。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的提供一种旋切手术刀具同步监控方法及系统，能够在体
外对取样过程形成客观的监控，从而对操作者的取样操作形成客观依据，使得取样数量精
准易控且不易取样失败，提高工作效率。
本发明的旋切手术刀具同步监控方法，包括下列步骤：
a.检测旋切刀具初始化位置，设定内刀原点；
b.旋切刀具从步骤a所设定的内刀原点开始打开，并根据步骤a的内刀原点，获取
刀具相对于原点的打开长度数据；
c.根据步骤b的刀具打开长度数据进行实时同步显示。
进一步，步骤c中，刀具打开长度数据至少在旋切刀具或刀具手柄上实时同步显
示；
进一步，步骤c中，实时同步显示还显示在主机显示屏上，同时，刀具打开长度数据
在刀具手柄上实时同步显示，且刀具手柄的实时同步显示命令来自于主机。
进一步，步骤c中，根据刀具的最大打开长度设定实时同步显示的最大长度，刀具
打开长度所占刀具最大打开长度的比例与实时同步显示的打开进度占实时同步显示的最
大长度的比例一致。
进一步，在步骤a之前，所述旋切刀具安装于刀具手柄，通过刀具自动识别获取刀
具参数，根据该刀具参数进行步骤b和步骤c。
进一步，所述刀具参数至少包括刀具的最大打开长度参数。
进一步，所述内刀原点为内刀前端抵住外刀取样槽的前端沿使取样槽全封闭时内
刀所在的位置；步骤b中，刀具打开长度数据通过内刀驱动电机的转数数据计算而来，所述
内刀驱动电机通过丝杠结构驱动内刀进退。
本发明还公开了一种旋切手术刀具同步监控系统，包括检测单元、主控单元和显
示单元；
所述检测单元包括：
原点检测单元，用于获取原点位置数据并传递至主控单元；
刀具打开长度检测单元，用于获取刀具打开长度数据并传递至主控单元；
所述主控单元用于接收检测单元传来的数据信息并利用该数据信息确定原点和
刀具打开长度后发送显示命令至显示单元；
所述显示单元用于接收主控单元的显示命令用于同步显示刀具打开长度。
进一步，还包括手柄控制单元，所述显示单元至少包括手柄显示单元；所述手柄控
制单元用于接收主控单元的显示命令并将该显示命令发送至手柄显示单元。
进一步，所述原点检测单元为电动机驱动器，用于获取驱动电机的电流信息并传
送至主控单元；刀具打开长度检测单元为获取驱动电机转数的设备，所述驱动电机通过丝
杠结构驱动内刀进退。
本发明的有益效果：本发明的旋切手术刀具同步监控方法及系统，采用实时同步
显示刀具打开长度(内刀进退行程)的方法，监控内刀的旋切长度，在原点确定的前提下，能
够精确的获知内刀的旋切长度，从而确定取样长度以及取样量，为取样提供客观、直观的依
据；本发明能够在体外对取样过程形成客观的监控，从而对操作者的取样操作形成客观指
导，使得取样数量精准易控且不易取样失败，提高工作效率，减少患者的痛苦。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的方法程序框图；
图2为本发明系统原理框图。
具体实施方式
图1为本发明的方法程序框图，如图所示：本实施例的旋切手术刀具同步监控方
法，包括下列步骤：
包括下列步骤：
a.检测旋切刀具初始化位置，设定内刀原点；该原点一般为取样开始的位置，可通
过硬件设置获取该原点位置，比如内刀顶住外刀取样槽的端点时，驱动电机的电流突变，主
控单元根据该突变信号即可获知并设定内刀位于原点位置，当然，也可通过其他硬件设置，
比如传感器等，均能实现发明目的；
b.旋切刀具从步骤a所设定的内刀原点开始打开，并根据步骤a的内刀原点，获取
刀具相对于原点的打开长度数据；该长度数据最终就是旋切长度数据；该数据的获得可通
过硬件设置直接或者间接获得；比如通过传感器直接获得，或者利用螺纹驱动内刀进退，则
可利用转数和螺距计算得到打开长度；当然，在打开后的旋切的过程中，该数据也被获取；
打开指的是内刀前端相对于原点具有间距；
c.根据步骤b的刀具打开长度数据进行实时同步显示；步骤b的打开(旋切)长度数
据被获取后，利用主控单元(控制器)将其进行数字化处理，可在显示屏上进行显示，可采用
进度条方式进行显示，也可采用百分比的方式进行显示，均能实现发明目的；即，针对不同
刀具本身，在主控单元内设定不同的进度条(百分比)，打开过程中，由于具有确定的原点，
刀具打开的长度占全部取样槽长度的比例在显示屏或进度条上进行显示。
本实施例中，步骤c中，刀具打开长度数据至少在旋切刀具或刀具手柄上实时同步
显示；显示在旋切刀具或刀具手柄上能够使操作者在穿刺取样过程中随时观察取样进度
(刀具打开长度)，不需另外分散注意力观察其他设备，避免出现干扰；旋切刀具或刀具手柄
上显示可采用led灯进度条，即通过逐步点亮成排的led灯，也可采用显示屏等，均能实现发
明目的。
本实施例中，步骤c中，实时同步显示还显示在主机显示屏上，同时，刀具打开长度
数据在刀具手柄上实时同步显示，且刀具手柄的实时同步显示命令来自于主机；主机指的
是用于为旋切刀具提供动力电源和控制命令的系统，属于现有的控制技术，在此不再赘述。
本实施例中，步骤c中，根据刀具的最大打开长度设定实时同步显示的最大长度，
刀具打开长度所占刀具最大打开长度的比例与实时同步显示的打开进度占实时同步显示
的最大长度的比例一致；即主机显示屏和刀具手柄具有实时同步显示的最大长度，在内刀
打开过程中，根据采集的刀具打开长度数据所显示的打开进度与内刀实际打开进度相一
致，具有同步性和实时性，可采用进度条，也可采用百分比显示等；而对于在刀具手柄上的
显示，则可以标定刻度，也可以采用小显示屏显示百分比，均能实现发明目的；刀具的最大
打开长度与外刀上的全部取样槽长度(轴向)相对应且相一致，也就是内刀工作过程中的最
大行程，在此不再赘述。
本实施例中，在步骤a之前，所述旋切刀具安装于刀具手柄，通过刀具自动识别获
取刀具参数，根据该刀具参数进行步骤b和步骤c；自动识别采用的方法和结构可以是现有
的识别技术，一般采用中国专利ZL 201010107937.0的识别技术，在此不再赘述；通过刀具
自动识别，能够判断出使用的不同刀具，并根据不同刀具的外刀上的取样槽长度(刀具的最
大打开长度)、驱动螺纹参数(或者齿轮齿条)等与主机中储存的程序相匹配，以实现同步显
示。
本实施例中，所述刀具参数至少包括刀具的最大打开长度参数，即根据该最大打
开长度参数匹配所显示的最大长度，从而保证针对不同刀具显示的同步性。
本实施例中，所述内刀原点为内刀前端抵住外刀取样槽的前端沿使取样槽全封闭
时内刀所在的位置，该位置的判断通过驱动电机电流的变化，即驱动电机驱动内刀向初始
位置行进，当内刀前端抵住外刀取样槽的前端沿时，驱动电机电流增大，该电流增大信息传
递至主机，则主机判定该位置为内刀原点，从而为步骤b和步骤c的进行创造条件；步骤b中，
刀具打开长度数据通过内刀驱动电机的转数数据计算而来，所述内刀驱动电机通过丝杠结
构驱动内刀进退；即驱动电机通过螺母驱动螺杆的前后移动，从而带动内刀进退，通过采集
驱动电机的转数数据，结合螺母的螺距计算出进退的位移，从而获取刀具打开长度(内刀进
退)数据。
本发明还公开了一种旋切手术刀具同步监控系统，包括检测单元、主控单元(微处
理器MCU)和显示单元；
所述检测单元包括：
原点检测单元，用于获取原点位置数据并传递至主控单元，可采用传感器来确定
位置，也可通过如前所述的驱动电机电流变化而获得，驱动电机的电流变化通过电机驱动
器直接获取后传递至主控单元；
刀具打开长度检测单元，用于获取刀具打开长度数据并传递至主控单元；可通过
位移传感器等硬件配置直接实现，也可通过其他硬件配置实现；
所述主控单元用于接收检测单元传来的数据信息并利用该数据信息确定原点和
刀具打开长度后发送显示命令至显示单元；检测单元传来的数据信息包括原点位置数据和
刀具打开长度数据，主控单元根据该数据信息发送显示命令；当然，检测单元还包括刀具识
别单元(采用的为中国专利ZL 201010107937.0的技术)，用于识别不同的刀具，并且将该信
息传递至主控单元，根据不同刀具具有不同的取样槽长度来匹配不同的显示进度；主控单
元安装于主机，还用于完成刀具工作时的其他功能，在此不再赘述；
所述显示单元用于接收主控单元的显示命令并用于同步显示刀具打开长度；显示
单元一般包括主机显示单元和手柄显示单元，主机显示单元接收显示命令用于显示不同的
打开进度，同时，手柄上的手柄显示单元直接或者间接接收主控单元的显示命令进行同步
显示。
本实施例中，还包括手柄控制单元(微处理器MCU)，所述显示单元至少包括手柄显
示单元，手柄显示单元采用成排的led芯片，通过直接或者通过手柄控制单元间接接收主控
单元的命令并按照同步显示的状态点亮或者熄灭led，达到直观观察的目的；当然，也可采
用显示屏的模式，也能实现本发明目的；所述手柄控制单元用于接收主控单元的显示命令
并将该显示命令发送至手柄显示单元；显示命令来自于主控单元，利于同步的及时性，避免
发生信号错误而导致的意外发生。
本实施例中，所述原点检测单元为电动机驱动器，用于获取驱动电机的电流信息
并传送至主控单元，当内刀运行至最前端时，驱动电机的电流会增大，电动机驱动器将电流
信息传递至主控单元，主控单元判定内刀到达原点位置；刀具打开长度检测单元为获取驱
动电机转数的设备，所述驱动电机通过丝杠结构驱动内刀进退；丝杠结构即为螺母螺杆结
构，一般采用细牙螺纹(实现精确传动)，电机驱动螺母转一圈，则螺杆前进或后退一个螺
距，由此主控单元根据驱动电机的转数判断内刀前进或后退的距离，当然，是以原点为基
准，结构简单而信息精确；获取驱动电机转数的设备一般采用传感器，精确而且成本较低。
本发明所使用的旋切刀具为现有技术的结构，安装于手柄后即可通过驱动电机驱
动进行工作，结构以及工作原理在此不再赘述。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较
佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技
术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本
发明的权利要求范围当中。