采用無(wú)線面配準(zhǔn)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種采用無(wú)線面配準(zhǔn)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、顯示器、導(dǎo)航攝像探頭、轉(zhuǎn)換器、以及無(wú)線面配準(zhǔn)工具；計(jì)算機(jī)電連接顯示器，導(dǎo)航攝像探頭電連接轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)電連接；無(wú)線面配準(zhǔn)工具上設(shè)有紅外傳感器和紅外線發(fā)射端，該紅外傳感器接收到導(dǎo)航攝像探頭發(fā)射的紅外信號(hào)后觸發(fā)該紅外線發(fā)射端發(fā)射紅外線到需進(jìn)行面配準(zhǔn)部位表面；導(dǎo)航攝像探頭收集需配準(zhǔn)部位表面的紅外信號(hào)，并將該信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換器傳遞至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理并將處理結(jié)果與原始模型進(jìn)行配準(zhǔn)，通過(guò)顯示器顯示配準(zhǔn)情況。本實(shí)用新型能簡(jiǎn)化實(shí)施導(dǎo)航手術(shù)前的配準(zhǔn)工作，減少手術(shù)工具與病人的接觸，降低病人感染風(fēng)險(xiǎn)，減少病人實(shí)際創(chuàng)口打開(kāi)時(shí)間。
【專(zhuān)利說(shuō)明】采用無(wú)線面配準(zhǔn)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)療器械，具體涉及一種采用無(wú)線面配準(zhǔn)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的外科手術(shù)計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)是一種三維定位的手術(shù)支持系統(tǒng)。在手術(shù)過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將術(shù)前或術(shù)中病人的影像數(shù)據(jù)(來(lái)自CT計(jì)算機(jī)斷層掃描、MRI磁共振成像等)、實(shí)際手術(shù)過(guò)程中患者的病變體位，以及手術(shù)工具所在的坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)一起來(lái)。通常這種計(jì)算機(jī)中的影像數(shù)據(jù)與實(shí)際病人的人體組織坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，都是通過(guò)接觸人體組織、解剖標(biāo)志點(diǎn)或預(yù)埋的鈦釘?shù)确绞綄?shí)現(xiàn)配準(zhǔn)，傳統(tǒng)的點(diǎn)配準(zhǔn)方式即是通過(guò)人體組織或外界引入的在影像數(shù)據(jù)中能夠被清洗識(shí)別的多個(gè)固定特殊點(diǎn)，將這些點(diǎn)與影像數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行配準(zhǔn)的方式。通常的點(diǎn)配準(zhǔn)方式必然會(huì)使手術(shù)工具接觸人體組織或血液等，可能引起感染，如只在人體表面配準(zhǔn)，又通常會(huì)由于體位或手術(shù)工具壓迫皮膚，導(dǎo)致配準(zhǔn)誤差變大。此外，傳統(tǒng)的點(diǎn)配準(zhǔn)方式一般都在為病人打開(kāi)創(chuàng)口之后進(jìn)行，實(shí)際手術(shù)創(chuàng)口打開(kāi)時(shí)間較長(zhǎng)，增加了配準(zhǔn)準(zhǔn)備工作的復(fù)雜度及配準(zhǔn)難度。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用無(wú)線面配準(zhǔn)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，它可以使醫(yī)生在導(dǎo)航手術(shù)過(guò)程中，減少病人創(chuàng)口打開(kāi)時(shí)間；同時(shí)減少病人感染細(xì)菌的幾率；同時(shí)也簡(jiǎn)化了醫(yī)生實(shí)施導(dǎo)航手術(shù)時(shí)的配準(zhǔn)工作。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型一種采用無(wú)線面配準(zhǔn)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)方案為:
[0005]包括計(jì)算機(jī)、顯示器、導(dǎo)航攝像探頭、轉(zhuǎn)換器、以及無(wú)線面配準(zhǔn)工具；所述計(jì)算機(jī)電連接所述顯示器，所述導(dǎo)航攝像探頭電連接所述轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器與所述計(jì)算機(jī)電連接；所述無(wú)線面配準(zhǔn)工具上設(shè)有紅外傳感器和紅外線發(fā)射端，該紅外傳感器接收到導(dǎo)航攝像探頭發(fā)射的紅外信號(hào)后觸發(fā)該紅外線發(fā)射端發(fā)射紅外線到需進(jìn)行面配準(zhǔn)部位的表面；此時(shí)導(dǎo)航攝像探頭收集需配準(zhǔn)部位表面的紅外信號(hào)，并將該信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換器傳遞至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果與原始模型進(jìn)行配準(zhǔn)，通過(guò)顯示器顯示配準(zhǔn)情況。
[0006]進(jìn)一步地，所述無(wú)線面配準(zhǔn)工具的紅外線發(fā)射端上固定有紅外發(fā)光二極管。
[0007]進(jìn)一步地，所述無(wú)線面配準(zhǔn)工具通過(guò)接收到導(dǎo)航攝像探頭發(fā)射的紅外信號(hào)后才開(kāi)始發(fā)射紅外線，導(dǎo)航攝像探頭再根據(jù)無(wú)線面配準(zhǔn)工具射到人體組織上的紅外光斑進(jìn)行采點(diǎn)。
[0008]進(jìn)一步地，所述無(wú)線面配準(zhǔn)工具接收紅外信號(hào)時(shí)需將紅外傳感器面對(duì)導(dǎo)航攝像探頭的紅外發(fā)射端，無(wú)線面配準(zhǔn)工具的紅外發(fā)射端對(duì)準(zhǔn)需要進(jìn)行面配準(zhǔn)的人體組織，且無(wú)線面配準(zhǔn)工具射出的紅外線要在導(dǎo)航攝像探頭視野范圍內(nèi)，并能被導(dǎo)航攝像探頭接收到。
[0009]本實(shí)用新型所述的“無(wú)線面配準(zhǔn)”，即通過(guò)無(wú)線(不接觸人體)方式進(jìn)行人體組織表面配準(zhǔn)點(diǎn)云的數(shù)據(jù)采集。它的應(yīng)用可以減少傳統(tǒng)配準(zhǔn)方式的實(shí)際手術(shù)創(chuàng)口打開(kāi)時(shí)間；無(wú)線面配準(zhǔn)的配準(zhǔn)過(guò)程是在實(shí)際手術(shù)開(kāi)創(chuàng)之前進(jìn)行，而傳統(tǒng)的配準(zhǔn)方式一般都在為病人打開(kāi)創(chuàng)口之后進(jìn)行。無(wú)線面配準(zhǔn)方式使配準(zhǔn)工具不接觸人體組織，減少接觸感染機(jī)會(huì)，傳統(tǒng)常規(guī)的配準(zhǔn)方式都是通過(guò)接觸式的配準(zhǔn)，手術(shù)工具需要接觸人體組織及血液等。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型可以達(dá)到的技術(shù)效果是:
[0011]本實(shí)用新型能夠簡(jiǎn)化醫(yī)師在實(shí)施導(dǎo)航手術(shù)前的配準(zhǔn)工作。在病人麻醉后移至手術(shù)室手術(shù)臺(tái)，可在鋪單之后，醫(yī)生打開(kāi)手術(shù)創(chuàng)口之前，就施行無(wú)線面配準(zhǔn)工作，醫(yī)生在完成導(dǎo)航系統(tǒng)無(wú)線面配準(zhǔn)準(zhǔn)備工作后，即可通過(guò)無(wú)線面配準(zhǔn)工具紅外發(fā)射口對(duì)準(zhǔn)病人手術(shù)區(qū)域的組織表面，通常為額頭、眼眶、鼻等部位的皮膚表面，開(kāi)啟無(wú)線面配準(zhǔn)掃描即可，該配準(zhǔn)掃描正常時(shí)間不超過(guò)I分鐘，大大簡(jiǎn)化了配準(zhǔn)準(zhǔn)備工作。
[0012]與傳統(tǒng)的點(diǎn)配準(zhǔn)方式相比，減少了手術(shù)工具與病人的接觸，降低了病人感染風(fēng)險(xiǎn)。上述的無(wú)線面配準(zhǔn)掃描時(shí)間內(nèi)，無(wú)線面配準(zhǔn)工具與病人無(wú)直接接觸，僅通過(guò)紅外線發(fā)射到病人皮膚表面，既無(wú)接觸，亦無(wú)傷害。
[0013]無(wú)線面配準(zhǔn)方式可以在手術(shù)實(shí)施前完成配準(zhǔn)過(guò)程，減少了病人實(shí)際創(chuàng)口打開(kāi)時(shí)間。以上無(wú)線面配準(zhǔn)掃描實(shí)施是在病人鋪單之后，實(shí)施手術(shù)開(kāi)創(chuàng)之前，即在手術(shù)開(kāi)創(chuàng)之前就完成了配準(zhǔn)工作，與常規(guī)配準(zhǔn)在手術(shù)開(kāi)創(chuàng)之后進(jìn)行，減少了實(shí)際的病人創(chuàng)口開(kāi)放時(shí)間。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0015]圖1是本實(shí)用新 型一種采用無(wú)線面配準(zhǔn)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型一種采用無(wú)線面配準(zhǔn)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的原理框圖；
[0017]圖3是利用本實(shí)用新型所觀察到的實(shí)際效果圖。
[0018]圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0019]I為計(jì)算機(jī)，11為鍵盤(pán)，
[0020]12為鼠標(biāo)，2為顯示器，
[0021]3為導(dǎo)航攝像探頭，4為無(wú)線面配準(zhǔn)工具，
[0022]41為紅外傳感器，42為紅外線發(fā)射端，
[0023]5為轉(zhuǎn)換器，6為電源管理組件。
【具體實(shí)施方式】:
[0024]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型一種采用無(wú)線面配準(zhǔn)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，包括:計(jì)算機(jī)
1、顯示器2、導(dǎo)航攝像探頭3，計(jì)算機(jī)I通過(guò)電源管理組件6連接交流電電源，顯示器2連接計(jì)算機(jī)1，計(jì)算機(jī)I通過(guò)鍵盤(pán)11和鼠標(biāo)12進(jìn)行操作；導(dǎo)航攝像探頭3電連接轉(zhuǎn)換器5，轉(zhuǎn)換器5與計(jì)算機(jī)I電連接；轉(zhuǎn)換器5將導(dǎo)航攝像探頭3傳遞的信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)I能識(shí)別的數(shù)據(jù)，交由計(jì)算機(jī)I內(nèi)安裝的本領(lǐng)域常規(guī)導(dǎo)航軟件進(jìn)行識(shí)別。
[0025]導(dǎo)航攝像探頭3發(fā)射紅外信號(hào)，無(wú)線面配準(zhǔn)工具4接收到該信號(hào)后，無(wú)線面配準(zhǔn)工具4的紅外線發(fā)射端發(fā)射紅外線，照射到需進(jìn)行面配準(zhǔn)部位的表面；
[0026]導(dǎo)航攝像探頭3收集面配準(zhǔn)部位表面紅外信號(hào)，并將信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換器5傳遞至計(jì)算機(jī)1，計(jì)算機(jī)I對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果通過(guò)顯示器2進(jìn)行顯示；
[0027]計(jì)算機(jī)I在數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中，將收集到的點(diǎn)云信號(hào)(點(diǎn)云信號(hào)又稱(chēng)為點(diǎn)云數(shù)據(jù)(point cloud)，是指透過(guò)3D掃描儀所取得的資料型式，掃描資料以點(diǎn)的型式記錄，每一個(gè)點(diǎn)包含有三維坐標(biāo)，有些可能含有色彩資訊(R，G, B)或物體反射面強(qiáng)度)與原始影像數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，最終完成點(diǎn)云數(shù)據(jù)與影像數(shù)據(jù)(組織表面)的配準(zhǔn)工作，同時(shí)可以通過(guò)鼠標(biāo)12和鍵盤(pán)11對(duì)這種配準(zhǔn)在不同的位置進(jìn)行精度測(cè)量，如圖3所示。
[0028]本實(shí)用新型的工作原理是:
[0029]導(dǎo)航攝像探頭3發(fā)射紅外線信號(hào)，無(wú)線面配準(zhǔn)工具4上的紅外傳感器41面對(duì)導(dǎo)航攝像探頭3的紅外發(fā)射端，紅外傳感器41接收到紅外信號(hào)后，控制無(wú)線面配準(zhǔn)工具4發(fā)射紅外線，該紅外線打到病人的面配準(zhǔn)區(qū)域，該區(qū)域通常涵蓋整個(gè)手術(shù)區(qū)域，且整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)，表面有明顯的曲面，比如前額、眼眶等。同時(shí)紅外線所在的表面平整度較好。導(dǎo)航攝像探頭3接收面配準(zhǔn)區(qū)域的紅外點(diǎn)云信號(hào)，通過(guò)轉(zhuǎn)換器5發(fā)送給計(jì)算機(jī)I。
[0030]計(jì)算機(jī)1，根據(jù)病人影像數(shù)據(jù)與轉(zhuǎn)換器5發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)與病人皮膚表面的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)配準(zhǔn)，最終實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)與實(shí)際病人手術(shù)區(qū)域的配準(zhǔn)工作，并將其結(jié)果顯示在顯示器2上，如圖3所示。
[0031 ] 如圖1和圖2所示，無(wú)線面配準(zhǔn)工具4上設(shè)有紅外傳感器41，該紅外傳感器41用于接收導(dǎo)航攝像探頭3發(fā)射的紅外信號(hào)，無(wú)線面配準(zhǔn)工具4上還設(shè)有紅外線發(fā)射端42，該紅外線發(fā)射端42上固定有紅外發(fā)光二極管;本實(shí)用新型將無(wú)線面配準(zhǔn)工具4設(shè)計(jì)成只有接受到紅外信號(hào)后方可發(fā)射紅外信號(hào)，當(dāng)該紅外傳感器41接收到導(dǎo)航攝像探頭3發(fā)射的紅外信號(hào)后立即觸發(fā)打開(kāi)紅外線發(fā)射端42上固定的紅外發(fā)光二極管，該紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線通過(guò)紅夕卜線發(fā)射端42發(fā)射到需進(jìn)行面配準(zhǔn)部位的表面。本實(shí)用新型既節(jié)能又保證發(fā)射紅外信號(hào)時(shí)導(dǎo)航攝像探頭3處于接收紅外信號(hào)狀態(tài)。使用無(wú)線面配準(zhǔn)工具4時(shí)需要將其身上的紅外傳感器41面對(duì)導(dǎo)航攝像探頭3，且其紅外線發(fā)射端42射出的紅外線要在導(dǎo)航攝像探頭3視野范圍內(nèi)，并能被導(dǎo)航攝像探頭3接收到，這種調(diào)整可以通過(guò)導(dǎo)航攝像探頭3的常規(guī)功能實(shí)現(xiàn)。
[0032]如圖2所示，本實(shí)用新型采用無(wú)線面配準(zhǔn)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的面配準(zhǔn)信號(hào)采集方法，包括以下步驟:
[0033](I)將可能導(dǎo)致反射紅外光或主動(dòng)發(fā)射紅外光的器械或設(shè)備移出導(dǎo)航攝像探頭視野范圍，并確定需要面配準(zhǔn)的人體組織在導(dǎo)航攝像探頭視野范圍內(nèi)；
[0034](2)將計(jì)算機(jī)I與導(dǎo)入的影像數(shù)據(jù)通過(guò)導(dǎo)航攝像探頭3進(jìn)入無(wú)線面配準(zhǔn)準(zhǔn)備狀態(tài)；
[0035](3)將無(wú)線面配準(zhǔn)工具4接收紅外信號(hào)的紅外傳感器41面對(duì)導(dǎo)航攝像探頭3紅外發(fā)射端，同時(shí)將無(wú)線面配準(zhǔn)工具4的紅外發(fā)射端42，對(duì)準(zhǔn)需要進(jìn)行面配準(zhǔn)的人體組織；
[0036](4)使用無(wú)線面配準(zhǔn)工具4，進(jìn)行人體組織表面的面配準(zhǔn)掃描；所述人體組織表面的面配準(zhǔn)掃描過(guò)程，其實(shí)是紅外光點(diǎn)云采集過(guò)程，要求無(wú)線面配準(zhǔn)工具4發(fā)射的紅外線盡量打到人體組織比較平坦處，整個(gè)點(diǎn)云區(qū)域盡量涵蓋手術(shù)區(qū)域，且點(diǎn)云區(qū)域本身盡量有較大的不平整度；
[0037](5)計(jì)算機(jī)I自動(dòng)實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)與實(shí)際人體組織間的配準(zhǔn)，并將其配準(zhǔn)結(jié)果顯示在顯示器2上。計(jì)算機(jī)I在數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中，將收集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)與原始影像數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，最終完成點(diǎn)云數(shù)據(jù)與影像數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)工作，同時(shí)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)I的鼠標(biāo)12和鍵盤(pán)11對(duì)這種配準(zhǔn)在不同的位置進(jìn)行精度測(cè)量，計(jì)算機(jī)能以顏色或數(shù)值的方式提示無(wú)線面配準(zhǔn)精度，提示不同區(qū)域或不同點(diǎn)的配準(zhǔn)精度。
【權(quán)利要求】
1.一種采用無(wú)線面配準(zhǔn)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)、顯示器、導(dǎo)航攝像探頭、轉(zhuǎn)換器、以及無(wú)線面配準(zhǔn)工具；所述計(jì)算機(jī)電連接所述顯示器，所述導(dǎo)航攝像探頭電連接所述轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器與所述計(jì)算機(jī)電連接；所述無(wú)線面配準(zhǔn)工具上設(shè)有紅外傳感器和紅外線發(fā)射端。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線面配準(zhǔn)工具的紅外線發(fā)射端上固定有紅外發(fā)光二極管。
【文檔編號(hào)】A61B19/00GK203662909SQ201320353350
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月19日
【發(fā)明者】王春慧, 葉銘, 林大明 申請(qǐng)人:上海優(yōu)益基醫(yī)療器械有限公司