專利名稱：兩點(diǎn)導(dǎo)航立體定向法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，特別涉及一種兩點(diǎn)導(dǎo)航立體定向法及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
神經(jīng)外科手術(shù)，尤其是開顱手術(shù)的成敗與優(yōu)劣，很大程度上取決于定位的準(zhǔn)確性。 為了準(zhǔn)確定位病灶，人們研究了各種各樣的方法。隨著技術(shù)和電腦軟件編寫的發(fā)展，非接觸式的(或叫無框架)準(zhǔn)確定位病灶已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。但醫(yī)生在臨床操作中需要手持手術(shù)器械，對照神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)顯示器上的圖像來調(diào)整方向，醫(yī)生若同時(shí)使用多個(gè)手術(shù)器械操作起來就更加困難，比如手里拿著內(nèi)窺鏡，再把其它的手術(shù)器械通過內(nèi)窺鏡導(dǎo)入體內(nèi)，并做手術(shù)，那是非常困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種方法，根據(jù)這種方法配合不同的設(shè)計(jì)及設(shè)備，可以很方便的使手術(shù)器械到達(dá)指定位置并指向目標(biāo)(一般是指病灶)，尤其是人體內(nèi)看不見的目標(biāo)。本發(fā)明技術(shù)方案利用一種定向桿，桿上有手術(shù)器械定向孔，孔的軸線與定向桿的軸線偏離某個(gè)距離；孔的外緣相對于定向桿前突某個(gè)距離。導(dǎo)航系統(tǒng)包括導(dǎo)航工具，在定向桿上安裝導(dǎo)航工具，導(dǎo)航工具的導(dǎo)航軸線與定向桿的手術(shù)器械定向孔的軸線相重合。定向桿與機(jī)械零件配合后形成兩個(gè)萬向節(jié)。兩個(gè)萬向節(jié)分別與兩個(gè)控制點(diǎn)連接，通過控制點(diǎn)在三維空間的位置來控制兩個(gè)萬向節(jié)在三維空間的位置，進(jìn)而控制定向桿的手術(shù)器械定向孔的位置和方向。 導(dǎo)航系統(tǒng)能夠與CT、MRI等成像技術(shù)配合獲得被掃描物體的三維模型并進(jìn)行跟蹤。定向桿的手術(shù)器械定向孔與較近的萬向節(jié)之間不能做相對移動(dòng)，而與較遠(yuǎn)的萬向節(jié)之間可以做相對移動(dòng)。本方法根據(jù)兩點(diǎn)決定一條直線，也就是兩點(diǎn)決定一個(gè)方向的原理，通過移動(dòng)定向桿上的兩個(gè)控制點(diǎn)，來調(diào)整定向桿的方向，從而使手術(shù)器械到達(dá)指定位置并指向病灶。在定向過程中，不需要與人體接觸，是非接觸式的定向，是無框架立體定向的一種。兩點(diǎn)，是指決定定向桿方向的兩個(gè)三維空間里的點(diǎn)。通過導(dǎo)航和移動(dòng)三維空間里的兩個(gè)控制點(diǎn)使手術(shù)器械指向目標(biāo)。因?yàn)槭侨S空間里的點(diǎn)，所以是立體定向。定向桿及其控制點(diǎn)可以有各種各樣的設(shè)計(jì)，比如光電控制，機(jī)械式萬向節(jié)連接等等。導(dǎo)航可選紅外導(dǎo)航，超聲導(dǎo)航，電磁導(dǎo)航等等。目標(biāo)(病灶)的獲取可用CT、MRI等無損傷性成像技術(shù)。


圖1 頭皮基準(zhǔn)架粘貼于頭皮上。圖2 紅外導(dǎo)航系統(tǒng)示意3 安裝有導(dǎo)航工具的定向桿
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圖4 直線移動(dòng)機(jī)械臂組的機(jī)械臂端部作為控制點(diǎn)示意5 機(jī)械臂端部的萬向節(jié)結(jié)構(gòu)示意6 切開皮膚示意7 手術(shù)器械定向孔到達(dá)開刀位置圖8 手術(shù)器械定向孔的中央軸線沒有指向血腫圖9 在水平平面上手術(shù)器械定向孔的中央軸線穿過血腫圖10 在豎直平面上手術(shù)器械定向孔的中央軸線穿過血腫圖11 任意方向看，手術(shù)器械定向孔的中央軸線穿過血腫圖12 手術(shù)器械定向孔的位置偏離了醫(yī)生的開刀位置圖13 手術(shù)器械定向孔重新回到開刀位置圖14 手術(shù)器械定向孔軸線穿過血腫的中心圖15 手術(shù)器械定向孔到達(dá)開刀位置，偏離在允許的范圍內(nèi)圖16 套筒、鎖緊螺絲和顱鉆的安裝示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及手術(shù)的過程對本發(fā)明方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述1) CT掃描成像首先要剃光患者的頭發(fā)。然后粘上頭皮基準(zhǔn)架，如圖1所示。頭皮基準(zhǔn)架上面的小球是用來反射紅外線的，下面的小球是在CT掃描中顯影用的。紅外線反射球與CT掃描顯影球之間的相對位置是固定的?；颊邘е鴺O輕的頭皮基準(zhǔn)架進(jìn)行CT掃描。當(dāng)皮膚被切開后，由于張力的原因，頭皮會(huì)發(fā)生移位。為此，CT掃描前一般用兩個(gè)頭皮基準(zhǔn)架，左右各一個(gè)。若醫(yī)生決定在左半腦做手術(shù)，那么左面那個(gè)頭皮基準(zhǔn)架就不用啦。反之亦然。2) CT影像資料電腦三維重建CT影像資料除了顱腦信息(包括病灶)外，還包括CT掃描顯影球的影像資料。給每個(gè)斷層以厚度，然后把這些斷層疊起來就形成了顱腦三維模型。使用電腦完成這個(gè)工作就叫CT影像資料電腦三維重建。3)紅外導(dǎo)航啟動(dòng)紅外導(dǎo)航系統(tǒng)，如圖2所示。紅外導(dǎo)航系統(tǒng)通常包括電腦主機(jī)、鍵盤、顯示器、 紅外線發(fā)射裝置、紅外線接收裝置、導(dǎo)航工具(紅外線反射裝置)及電源等配套產(chǎn)品。紅外線反射球的立體影像就顯示在紅外導(dǎo)航系統(tǒng)的顯示器(以下簡稱顯示器)里。4)導(dǎo)航工具影像與三維重建的CT影像的配準(zhǔn)紅外線反射球與CT掃描顯影球之間的相對位置是固定的。通過電腦軟件處理，就能夠找到CT掃描顯影球在顯示器里的位置。把顱腦三維模型中的CT掃描顯影球的影像配準(zhǔn)到顯示器里的CT掃描顯影球的位置。然后顱腦三維模型，包括病灶，就顯示在顯示器中， 并被紅外導(dǎo)航系統(tǒng)跟蹤。5)配有導(dǎo)航工具的定向桿定向桿的前端有一個(gè)側(cè)移并前突的手術(shù)器械定向孔。在定向桿上安裝有導(dǎo)航工具，如圖3所示。恰當(dāng)設(shè)計(jì)導(dǎo)航工具的位置，使其在導(dǎo)航系統(tǒng)里的方向與定向孔的中央軸線相重合。通過導(dǎo)航工具，手術(shù)器械定向孔的中央軸線就顯示在顯示器里，并被紅外導(dǎo)航系統(tǒng)足艮S宗。6)控制點(diǎn)所在的直線移動(dòng)機(jī)械臂組用兩個(gè)做直線移動(dòng)的機(jī)械臂組來控制定向桿，如圖4所示。分別在前后、左右、上下，三個(gè)方向移動(dòng)。移動(dòng)通過遙控器控制。每個(gè)機(jī)械臂組通過萬向節(jié)與定向桿連接。如圖 5所示。7)手術(shù)器械定向孔到達(dá)指定位置，并定向首先，醫(yī)生在指定位置切開皮膚，并處置好，如圖6所示。然后遙控第一組機(jī)械臂， 使手術(shù)器械定向孔到達(dá)開刀位置。如圖7所示。到達(dá)指定位置后，手術(shù)器械定向孔的中央軸線(以下簡稱軸線)并沒有指向血腫(病灶)，如圖8所示。然后在顯示器的水平平面的投影畫面中，遙控指揮第二組機(jī)械臂移動(dòng)，使軸線穿過血腫，如圖9所示。再在顯示器的豎直平面的投影畫面中，遙控指揮第二組機(jī)械臂移動(dòng)，使軸線穿過血腫，如圖10所示。從任意一個(gè)角度來觀察，如圖11所示，可見，軸線穿過血腫。但是回頭再來檢查手術(shù)器械定向孔的位置，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)偏離了醫(yī)生的開刀位置，如圖12所示。這是因?yàn)槭中g(shù)器械定向孔的軸線與定向桿的軸線有偏離并前突。這時(shí)再遙控移動(dòng)第一組機(jī)械臂，使手術(shù)器械定向孔重新回到開刀位置，如圖13所示，此時(shí)軸線與血腫中心略有偏離。再遙控移動(dòng)第二組機(jī)械臂，重新使軸線穿過血腫中心。此時(shí)，夾頭再次偏離開刀位置，但是偏離的很小。通過幾次調(diào)整，就可使手術(shù)器械定向孔到達(dá)開刀位置，偏離可控制在允許的范圍內(nèi)，而軸線穿過血腫的中心。如圖14、圖15所示。8)使用手術(shù)器械手術(shù)器械定向孔的位置和方向都調(diào)好后，就在手術(shù)器械定向孔里套上套筒，并用螺絲鎖緊。然后就可使用顱鉆鉆孔，如圖16所示。之后用類似的方法，可以使用內(nèi)窺鏡等手術(shù)器械。
權(quán)利要求
1.兩點(diǎn)導(dǎo)航立體定向法及其設(shè)備，主要包括定向桿、兩套萬向節(jié)、兩個(gè)控制點(diǎn)和導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征是所述的定向桿有手術(shù)器械定向孔，孔的軸線與定向桿的軸線偏離某個(gè)距離；孔的外緣相對于定向桿前突某個(gè)距離。所述的導(dǎo)航系統(tǒng)包括導(dǎo)航工具，并且導(dǎo)航工具安裝在定向桿上。導(dǎo)航工具的導(dǎo)航軸線與定向桿的手術(shù)器械定向孔的軸線相重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩點(diǎn)導(dǎo)航立體定向法及其設(shè)備，其特征是所述的定向桿與機(jī)械零件配合后形成兩個(gè)萬向節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩點(diǎn)導(dǎo)航立體定向法及其設(shè)備，其特征是所述的兩個(gè)萬向節(jié)分別與兩個(gè)控制點(diǎn)連接，通過控制點(diǎn)在三維空間的位置來控制兩個(gè)萬向節(jié)在三維空間的位置，進(jìn)而控制定向桿的手術(shù)器械定向孔的位置和方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩點(diǎn)導(dǎo)航立體定向法及其設(shè)備，其特征是所述的導(dǎo)航系統(tǒng)能夠與CT、MRI等成像技術(shù)配合獲得被掃描物體的三維模型并進(jìn)行跟蹤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩點(diǎn)導(dǎo)航立體定向法及其設(shè)備，其特征是所述的定向桿的手術(shù)器械定向孔與較近的萬向節(jié)之間不能做相對移動(dòng)，而與較遠(yuǎn)的萬向節(jié)之間可以做相對移動(dòng)。
全文摘要
一種兩點(diǎn)導(dǎo)航立體定向法及其設(shè)備，根據(jù)兩點(diǎn)決定一條直線，也就是兩點(diǎn)決定一個(gè)方向的原理，通過移動(dòng)定向桿上的兩個(gè)控制點(diǎn)來調(diào)整定向桿方向，使手術(shù)器械到達(dá)指定位置并指向病灶。在整個(gè)手術(shù)過程中，醫(yī)生只需通過遙控等手段就可使手術(shù)器械在指定的位置作準(zhǔn)確定向，并被穩(wěn)定夾持，定向準(zhǔn)確度高且解決了傳統(tǒng)定位方法操作復(fù)雜的問題。
文檔編號A61B19/00GK102525652SQ201010603900
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者孫輝, 李景斌 申請人:沈陽沈大內(nèi)窺鏡有限公司