專利名稱：假體注冊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計算機手術(shù)導(dǎo)航配套裝置，更具體地，本發(fā)明涉及一種計算機光 學(xué)手術(shù)導(dǎo)航配套的髖關(guān)節(jié)假體注冊裝置。
背景技術(shù)：
在計算機輔助手術(shù)導(dǎo)航出現(xiàn)之前，假體置換手術(shù)主要依靠術(shù)者的經(jīng)驗和目測來定 位，手術(shù)難度大，手術(shù)效果不理想。計算機輔助手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)可謂人工關(guān)節(jié)置換輔助 定位領(lǐng)域的一次飛躍發(fā)展。該系統(tǒng)采用光學(xué)定位系統(tǒng)作為探測儀器，配套的計算機系統(tǒng)界 面允許醫(yī)生基于二維或三維模擬圖像，應(yīng)用立體感應(yīng)定向工具進行人工髖關(guān)節(jié)置換的導(dǎo)航 手術(shù)操作，由于模擬圖像顯示直觀，醫(yī)生很容易理解和掌握導(dǎo)航過程中的解剖位置關(guān)系，從 而順利完成手術(shù)操作程序。為通過虛擬圖像實時顯示真實髖關(guān)節(jié)假體與骨骼結(jié)構(gòu)的相對位置關(guān)系，須在導(dǎo)航 系統(tǒng)中建立髖關(guān)節(jié)假體的虛擬圖像，再通過對假體實物空間位移的捕捉，建立虛擬圖像與 假體實物之間的影像顯示關(guān)系。目前的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)需要將各種類型髖關(guān)節(jié)假體的三維數(shù)據(jù)預(yù)先錄入計算機系 統(tǒng)并建立虛擬圖像，然后通過捕捉假體把持器上光學(xué)反射球的位移，使虛擬圖像附上位移 變化信息，建立起假體的真實位移在導(dǎo)航系統(tǒng)圖像輸出裝置上的虛擬圖像位移改變影像。 這種方式需要預(yù)先錄入虛擬影像，然后再進行假體實物與虛擬影像位移對應(yīng)關(guān)系的比對關(guān) 聯(lián)，然而這種方式存在其固有的缺陷首先，由于人工髖關(guān)節(jié)市場不斷出現(xiàn)新的產(chǎn)品，因此 需要定期對導(dǎo)航系統(tǒng)中的髖關(guān)節(jié)假體類型數(shù)據(jù)庫進行補充更新，這增加了后臺的工作量， 降低了工作效率；其次，由于病患的個體差異及特殊性，很多病患需要定制個體化髖關(guān)節(jié)假 體，另外市場上也存在一些非主流的假體產(chǎn)品，這些未被預(yù)先錄入計算機輔助系統(tǒng)的假體， 將不能直接應(yīng)用于導(dǎo)航系統(tǒng)來進行手術(shù)輔助；另外，目前的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)均為國外生產(chǎn)廠 商生產(chǎn)，其中的髖關(guān)節(jié)假體預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫中均未包含國產(chǎn)髖關(guān)節(jié)假體的數(shù)據(jù)信息，這使得國 產(chǎn)髖關(guān)節(jié)假體的使用受到極大限制，這成為制約我國計算機輔助導(dǎo)航下髖關(guān)節(jié)置換領(lǐng)域發(fā) 展的重要因素。因此，有必要提供一種新型的與計算機光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)配套使用的髖關(guān)節(jié)假體 注冊裝置來滿足業(yè)界的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)⑺蓄愋偷捏y關(guān)節(jié)假體實時錄入注冊到計算機 輔助導(dǎo)航系統(tǒng)中，且結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便的假體注冊裝置。為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種假體注冊裝置，用于將所有類型的髖 關(guān)節(jié)假體在手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中進行注冊錄入，其包括基座以及與基座配套使用的股骨柄假體 把持器或者白杯假體把持器，所述基座包括容置股骨柄假體的后座、容置股骨頭和股骨頸 假體的彎臂部以及連接在后座和彎臂部之間的用于固定夾緊股骨柄假體的夾持部，所述股骨柄假體把持器、白杯假體把持器以及基座上均分別設(shè)置有至少三個不在同一直線上的光 學(xué)反射球，通過基座上的光學(xué)反射球使手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)獲取髖關(guān)節(jié)假體相對于基座的尺寸及 空間位置信息，使白杯假體把持器或股骨柄假體把持器與基座之間的空間坐標(biāo)關(guān)系轉(zhuǎn)換為 臼杯假體把持器或股骨柄假體把持器與相應(yīng)髖關(guān)節(jié)假體之間的空間坐標(biāo)關(guān)系，手術(shù)導(dǎo)航系 統(tǒng)對白杯假體把持器或股骨柄假體把持器的光學(xué)反射球進行跟蹤，推算出相應(yīng)髖關(guān)節(jié)假體 的空間坐標(biāo)位置。在本發(fā)明的假體注冊裝置中，彎臂部上可以設(shè)置有用于容置股骨頭假體的凹陷 部，凹陷部為內(nèi)空的部分球狀。上述凹陷部包括三個或三個以上的球形凹陷，例如，其可以是直徑不同的三個球 形凹陷，如直徑可以分別為22、28、32_。在本發(fā)明的假體注冊裝置中，股骨柄假體把持器可以包括用于與股骨柄假體相連 接的本體、連接到本體上的接合部以及連接到接合部上的支架，所述光學(xué)反射球設(shè)置在支架上。在本發(fā)明的假體注冊裝置中，基座的后座的上部可以設(shè)置有用于容置股骨柄假體 的股骨柄干部或者白杯假體把持器的凹槽。另外，股骨柄假體朝向股骨頭和股骨頸假體的端部上設(shè)置有夾持插銷。同樣，股骨 頭和股骨頸假體朝向股骨柄假體的端部上也設(shè)置有夾持插銷。在本發(fā)明的假體注冊裝置中，彎臂部朝向夾持部的端部上可以設(shè)置有凸塊，夾持 部上設(shè)置用于容置凸塊的孔。在本發(fā)明的假體注冊裝置中，基座的夾持部可以包括等距開合的兩個夾塊，其將 不同大小尺寸的股骨柄假體夾持固定在兩個夾塊中間。在本發(fā)明的假體注冊裝置中，股骨柄假體把持器本體的后部可以設(shè)有插銷孔，另 設(shè)有可調(diào)伸縮壓迫桿，其通過調(diào)節(jié)能實現(xiàn)與股骨柄假體的夾持插銷之間的剛性連接固定。在本發(fā)明的假體注冊裝置中，白杯假體把持器的一端可以設(shè)有可與白杯假體的螺 紋孔相配套而形成旋入連接的螺紋。本發(fā)明的有益效果是1.本發(fā)明通過與計算機光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的配套使用，能 夠?qū)崿F(xiàn)所有髖關(guān)節(jié)假體的三維形態(tài)及空間位置的錄入注冊，即本髖關(guān)節(jié)假體注冊裝置可適 用于不限制類型的任何髖關(guān)節(jié)假體，對所有髖關(guān)節(jié)假體具有使用通用性，從而擴大了目前 的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)可應(yīng)用的假體種類；2.利用本假體注冊裝置使得所有的髖關(guān)節(jié)假體置換 手術(shù)都能夠在計算機手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的指導(dǎo)下進行，提高了手術(shù)的準(zhǔn)確度，改善了手術(shù)效果； 3.本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)髖關(guān)節(jié)假體的實時注冊，使得手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)在缺乏現(xiàn)有應(yīng)用假體資料數(shù) 據(jù)庫的情況下仍可應(yīng)用，改變了定期更新假體數(shù)據(jù)庫的繁瑣的維護運作模式，簡化了輔助 手術(shù)的工作過程，操作簡單實用，便于實際推廣。以下結(jié)合附圖和實施方式，來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于這些實施方 式，任何在本發(fā)明基本精神上的改進或替代，仍屬于本發(fā)明權(quán)利要求書中所要求保護的范圍。


圖1是本發(fā)明假體注冊裝置所采用的股骨頭和股骨頸假體以及股骨柄假體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明假體注冊裝置的基座的組合示意圖。圖3是本發(fā)明假體注冊裝置的股骨柄假體把持器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明假體注冊裝置的基座的分解示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的假體注冊裝置與光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航設(shè)備配套使用，主要應(yīng)用于髖關(guān)節(jié)假體的 注冊錄入。本假體注冊裝置基于光學(xué)定位跟蹤探測空間位置的原理，在主要組成部分(例 如假體把持器或者假體注冊裝置的基座)上均設(shè)置有光學(xué)信號反射元件，該反射元件能夠 將假體信息傳遞給光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)，并通過計算機的處理來確定具體的空間位置。圖1所示為股骨頭和股骨頸假體20以及股骨柄假體30，本發(fā)明可以將股骨柄假體 30錄入到手術(shù)導(dǎo)航設(shè)備中。股骨柄假體30朝向股骨頭和股骨頸假體20的端部上設(shè)置有 夾持插銷33，股骨頭和股骨頸假體20朝向股骨柄假體30的端部上也設(shè)置有夾持插銷22。 另外，本發(fā)明還可以將白杯假體(未圖示)錄入到手術(shù)導(dǎo)航設(shè)備中，白杯假體上設(shè)置有螺紋 孔。如圖2-4所示，本發(fā)明的假體注冊裝置包括基座(未圖標(biāo))以及與基座配套使用 的股骨柄假體把持器60以及白杯假體把持器(未圖示)?；ㄈ葜霉晒潜袤w30的 后座53、容置股骨頭和股骨頸假體20的彎臂部51以及連接在后座53和彎臂部51之間的 用于固定夾緊股骨柄假體30的夾持部55。彎臂部51上設(shè)置有用于容置股骨頭假體的凹 陷部515，凹陷部515為內(nèi)空的部分球狀。在一個實施方式中，凹陷部515包括三個球形凹 陷，直徑分別為22、28、32mm，以便將不同尺寸的股骨頭假體容置于其中。彎臂部51朝向夾 持部55的端部上設(shè)置有凸塊519，凸塊519插入到夾持部55內(nèi)從而實現(xiàn)彎臂部51相對于 夾持部55的定位。后座53的上部設(shè)置有用于容置股骨柄假體30的凹槽531。在本實施方式中，凹槽 531為漏斗形，從而使得股骨柄假體30的干部可以承托固定于其中。在需要進行白杯假體 的注冊錄入時，凹槽531也可容納固定臼杯假體把持器，使臼杯假體于唯一徑線方向固定 于基座上，并通過前端彎臂部51對白杯頂進行限位，形成白杯假體于基座的三維坐標(biāo)系中 的唯一坐標(biāo)位置?；膴A持部55包括等距開合的兩個夾塊，將股骨柄假體30夾持在兩個夾塊中 間，可以夾持固定不同大小尺寸的股骨柄假體30。夾持部55朝向彎臂部51的端部上設(shè)置 用于容置凸塊519的孔537。基座上設(shè)置有剛性連接的至少三個光學(xué)反射球555，以便于光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)對 其空間位置的捕捉，光學(xué)反射球555采用紅外光學(xué)反射。如圖3所示，股骨柄假體把持器60包括用于與股骨柄假體30相連接的本體61、 連接到本體61上的接合部63以及連接到接合部63頂部上的支架65，根據(jù)需要支架65也 可以連接固定到接合部63的其他位置上，支架65上設(shè)置不在一條直線上的至少三個光學(xué) 反射球666。股骨柄假體把持器60的本體61的后部設(shè)有插銷孔606，另設(shè)有可調(diào)伸縮壓迫 桿，通過調(diào)節(jié)可與所有股骨柄假體30的夾持插銷33作剛性連接固定，將股骨柄假體把持器 60與股骨柄假體30連為一體。白杯假體把持器為圓桿狀，其一端設(shè)有螺紋，可與白杯假體的螺紋孔相配套而形成旋入連接，從而將二者連成一體。使用時，首先將需注冊錄入的髖關(guān)節(jié)假體置于基座上，由基座彎臂部51上的凹陷 部515以及后座53上的凹槽531對相應(yīng)假體進行定位，并利用夾持部55將假體固定，隨后 建立假體與基座之間的空間位置關(guān)系，通過基座上的光學(xué)反射球555使手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)獲取 假體相對于基座的尺寸及空間位置信息，然后移除基座的一部分，將白杯假體把持器或股 骨柄假體把持器60與相應(yīng)的假體連接固定在一起(例如，在錄入股骨柄假體30的空間位 置時，將彎臂部51移除，而將股骨柄假體把持器60與股骨柄假體30連接在一起)，使臼杯 假體把持器或股骨柄假體把持器60與基座之間的空間坐標(biāo)關(guān)系轉(zhuǎn)換為白杯假體把持器或 股骨柄假體把持器60與相應(yīng)假體之間的空間坐標(biāo)關(guān)系，并錄入到計算機手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中， 使手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)能夠?qū)Π妆袤w把持器或股骨柄假體把持器60的空間信號(獲取由其上 的光學(xué)反射球666所反射的信號)跟蹤，從而推算出相應(yīng)假體的空間坐標(biāo)位置。應(yīng)用本假體注冊裝置進行股骨柄假體30的三維形態(tài)及位置錄入時，先將股骨頭 和股骨頸假體20以及股骨柄假體30組合固定在一起，然后將假體整體放置于假體注冊裝 置的基座上，即股骨柄假體30放置在后座53的凹槽531上，而股骨頭假體則陷于彎臂部51 中與其直徑相符的凹陷部515內(nèi)，并用夾持部55的兩個夾塊將股骨柄假體30夾緊固定。此 時手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)對假體注冊裝置的基座的位置進行捕捉(由其上的紅外線光學(xué)反射球555 所反射而發(fā)出的信號來獲得)，并運算出股骨柄假體30相對于假體注冊裝置的基座的三維 位置。隨后，繼續(xù)保持股骨柄假體30被夾緊，卸下假體注冊裝置的基座的彎臂部51以及 股骨頭和股骨頸假體20，從而暴露出股骨柄假體30上的夾持插銷33。將股骨柄假體把持 器60的插銷孔606與股骨柄假體30上的夾持插銷33相連接，使得二者固定為一體，此時 手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)通過對股骨柄假體把持器60及假體注冊裝置的基座之間相對位置的捕捉監(jiān) 測，運算出股骨柄假體把持器60與股骨柄假體30之間的相對三維位置關(guān)系。然后，松開假 體注冊裝置的夾持部55，釋放股骨柄假體把持器60和股骨柄假體30的一體化結(jié)構(gòu)。在隨 后的手術(shù)過程中，手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)通過對股骨柄假體把持器60的位置的監(jiān)測即可實現(xiàn)對股 骨柄假體30的三維空間位置的跟蹤。在應(yīng)用本假體注冊裝置進行白杯假體的三維形態(tài)及位置錄入時，將白杯假體把持 器一端的螺紋與白杯假體的螺紋孔相配合并旋入連接。然后將白杯假體把持器置于基座的 后座53上的凹槽531上，使臼杯假體于唯一徑線方向固定于基座上，臼杯假體的頂部緊貼 基座的彎臂部51，從而通過前端彎臂部51對白杯頂?shù)南尬?，而形成白杯假體于基座的三維 坐標(biāo)系中的唯一坐標(biāo)位置。此時手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)對白杯假體把持器及假體注冊裝置的基座之 間的相對位置進行捕捉監(jiān)測，將基座的限位三維結(jié)構(gòu)信息(因針對白杯假體進行限位，所 可看作白杯三維輪廓信息)于白杯假體把持器所在三維空間坐標(biāo)系中的位置信息加以運 算、描記，由此實現(xiàn)白杯假體三維形態(tài)的錄入。然后將白杯假體把持器從基座后座53的凹 槽531上取下，手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)通過對白杯假體把持器位置的監(jiān)測即可實現(xiàn)對白杯假體三維 空間位置的跟蹤。
權(quán)利要求
一種假體注冊裝置，該假體注冊裝置用于將所有類型的髖關(guān)節(jié)假體在手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中進行注冊錄入，其特征在于，所述假體注冊裝置包括基座以及與所述基座配套使用的股骨柄假體把持器或者臼杯假體把持器，所述基座包括容置所述股骨柄假體的后座、容置股骨頭和股骨頸假體的彎臂部以及連接在所述后座和彎臂部之間的用于固定夾緊股骨柄假體的夾持部，所述股骨柄假體把持器、臼杯假體把持器以及基座上均分別設(shè)置有至少三個不在同一直線上的光學(xué)反射球，通過所述基座上的光學(xué)反射球使手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)獲取髖關(guān)節(jié)假體相對于所述基座的尺寸及空間位置信息，使所述臼杯假體把持器或股骨柄假體把持器與所述基座之間的空間坐標(biāo)關(guān)系轉(zhuǎn)換為所述臼杯假體把持器或股骨柄假體把持器與相應(yīng)髖關(guān)節(jié)假體之間的空間坐標(biāo)關(guān)系，所述手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)對所述臼杯假體把持器或股骨柄假體把持器的光學(xué)反射球進行跟蹤，推算出相應(yīng)髖關(guān)節(jié)假體的空間坐標(biāo)位置。
2.如權(quán)利要求1所述的假體注冊裝置，其特征在于，所述彎臂部上設(shè)置有用于容置股 骨頭假體的凹陷部，所述凹陷部為內(nèi)空的部分球狀。
3.如權(quán)利要求2所述的假體注冊裝置，其特征在于，所述凹陷部包括三個球形凹陷。
4.如權(quán)利要求1所述的假體注冊裝置，其特征在于，所述股骨柄假體把持器包括用于 與股骨柄假體相連接的本體、連接到所述本體上的接合部以及連接到接合部上的支架，所 述光學(xué)反射球設(shè)置在所述支架上。
5.如權(quán)利要求4所述的假體注冊裝置，其特征在于，所述基座的后座的上部設(shè)置有用 于容置所述股骨柄假體的股骨柄干部或者白杯假體把持器的凹槽。
6.如權(quán)利要求4所述的假體注冊裝置，其特征在于，所述股骨柄假體朝向所述股骨頭 和股骨頸假體的端部上設(shè)置有夾持插銷，所述股骨頭和股骨頸假體朝向所述股骨柄假體的 端部上設(shè)置有夾持插銷。
7.如權(quán)利要求6所述的假體注冊裝置，其特征在于，所述彎臂部朝向所述夾持部的端 部上設(shè)置有凸塊，所述夾持部上設(shè)置用于容置所述凸塊的孔。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的假體注冊裝置，其特征在于，所述基座的夾持部包括等 距開合的兩個夾塊，其將不同大小尺寸的股骨柄假體夾持固定在所述兩個夾塊中間。
9.如權(quán)利要求6所述的假體注冊裝置，其特征在于，所述股骨柄假體把持器本體的后 部設(shè)有插銷孔，并設(shè)有可調(diào)伸縮壓迫桿，其通過調(diào)節(jié)能與所述股骨柄假體的夾持插銷實現(xiàn) 剛性連接固定。
10.如權(quán)利要求1所述的假體注冊裝置，其特征在于，所述白杯假體把持器的一端設(shè)有 可與白杯假體的螺紋孔相配套而形成旋入連接的螺紋。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種假體注冊裝置，用于將所有類型的髖關(guān)節(jié)假體在手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中進行注冊錄入，其包括基座以及與基座配套使用的股骨柄假體把持器或者臼杯假體把持器，基座包括容置股骨柄假體的后座、容置股骨頭和股骨頸假體的彎臂部以及連接在后座和彎臂部之間的用于固定夾緊股骨柄假體的夾持部，股骨柄假體把持器、臼杯假體把持器以及基座上均分別設(shè)置有至少三個不在同一直線上的光學(xué)反射球。本發(fā)明能夠?qū)崟r將所有類型的髖關(guān)節(jié)假體錄入注冊到計算機輔助導(dǎo)航系統(tǒng)中，應(yīng)用廣泛，且結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便。
文檔編號G01B11/24GK101889897SQ20091003970
公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者廖廣軍, 戚其豐, 許杰, 馬若凡 申請人:馬若凡;廖廣軍