一种骨科手术导引系统的器械导引方法技术方案

本发明专利技术涉及医疗骨科领域，尤其涉及一种骨科手术导引系统的器械导引方法，该方法执行于电脑系统中。该方法包括下列步骤：取得预定器械路径3D向量；取得预定切平面；显示目标标记于显示器上；读取动态3D向量；产生投影向量；显示二动态标记于显示器上以及导引器械以产生重叠影像。本发明专利技术有益效果如下：一、可以让医师于手术导引时能更视觉化地了解器械与预定器械路径的间的关系。二、可以加速手术的进行。三、可以减少患者及医事人员所接收的辐射剂量。四、可以减少医师学习的时间。

【技术实现步骤摘要】
一种骨科手术导引系统的器械导引方法
本专利技术涉及医疗骨科领域，尤其涉及一种骨科手术导引系统的器械导引方法。
技术介绍
在骨科手术中，医师通常使用C型臂透视X光机(以下简称C-arm)，重复撷取包括有手术器械及体内骨骼的影像资讯，再凭着个人临床手术经验决定体内的手术位置，利用这些影像资讯中手术器械与手术位置的空间关系，慢慢调整及移动手术器械至手术位置。这样的方式，除了非常仰赖医师的临床手术经验，亦使患者及医事人员接受了大量的辐射剂量。如图1所示，为了解决医师需要重复撷取影像资讯以取得手术器械130与手术位置的空间关系，使得患者及医事人员接受了大量的辐射剂量的问题，近年来亦发展手术导引系统，手术导引系统可以在影像中显示出动态的手术器械130位置以提供导引资讯。其中手术导引系统在C-arm接收端110装设的校正器120、手术器械130及患者的手术部位附近分别设置动态参考框架(DynamicReferenceFrame,DRF)140，并使用光学定位器150来侦测DRF140的位置，使手术器械130的位置及C-arm接收端110的位置皆能对应至手术部位的DRF座标系统上，并将手术器械130的位置投影显示在由C-arm接收端110所撷取的影像。如此一来，仅须撷取两张包括有手术器械130及体内骨骼的影像资讯(例如冠状切面及矢状切面)，并利用这些影像资讯规划出手术位置，透过DRF座标系统即可整合手术位置以及手术器械130的动态位置于两张影像资讯中，接着医师可参考手术位置以及手术器械130的动态位置的间的关系来调整手术器械130以将手术器械130置入手术位置，而无须持续的进行影像的撷取，大幅降低了患者及医事人员接受的辐射剂量。然而，医师需要同时参考两张影像资讯(例如冠状切面及矢状切面)中手术位置及手术器械130的动态位置的间的关系才能正确地调整手术器械130，因此没有充份使用手术导引系统经验的新进医师会需要一段学习及适应时间，若能研发出一种更视觉化及直觉化的器械导引方法，以直接导引医师如何调整手术器械130，则可以大幅降低医师的学习历程以及手术时所耗费的时间。
技术实现思路
为了解决所述技术问题，本专利技术提供一种骨科手术导引系统的器械导引方法。本专利技术为实现所述目的而采取的技术方案为：一种骨科手术导引系统的器械导引方法，该器械导引方法包括下列步骤：取得预定器械路径3D向量，依照影像画面规划该预定器械路径3D向量；取得预定切平面，其中该预定切平面是以处理单元计算出与该预定器械路径3D向量垂直且通过该预定器械路径3D向量终点的空间平面；显示目标标记于显示器上，该目标标记为该预定切平面上的该预定器械路径3D向量终点；读取动态3D向量，该动态3D向量为器械的方向向量；产生投影向量，其将该动态3D向量投影至该预定切平面产生的；显示二动态标记于该显示器上，其中该动态标记为该投影向量的两标记点；以及导引该器械以产生重叠影像，其导引该器械使该动态标记的中心重叠于该目标标记的中心。作为进一步改进，该器械导引方法还包括结合医学影像步骤，其将医学影像与该动态标记及该目标标记同时显示于该显示器上，该医学影像为X光影像、电脑断层影像、核磁共振影像或超音波影像。作为进一步改进，该目标标记为十字线或是圆点。作为进一步改进，还包括以该目标标记为圆心的圆圈。作为进一步改进，还包括显示于该目标标记旁的数字，该数字的数值大小表示该动态3D向量的端点至该预定器械路径3D向量终点的距离。作为进一步改进，该器械的方向向量由空间定位器追踪获得。作为进一步改进，该标记点为第一标记点及第二标记点，该第一标记点对应第一动态标记且该第二标记点对应第二动态标记，该第一标记点为该投影向量的向量起点且该第二标记点为该投影向量的向量终点。作为进一步改进，该动态标记为圆圈或是圆点。该圆圈的半径与该动态3D向量的端点至该预定器械路径3D向量终点的距离成正比。作为进一步改进，该圆圈具有十字线，且该十字线的交点为该圆圈的圆心。本专利技术有益效果如下：一、可以让医师于手术导引时能更视觉化地了解器械与预定器械路径的间的关系。二、可以加速手术的进行。三、可以减少患者及医事人员所接收的辐射剂量。四、可以减少医师学习的时间。附图说明图1为现有手术导引情境示意图。图2为本专利技术手术导引情境示意图。图3为本专利技术器械导引方法流程图。图4为本专利技术取得预定器械路径3D向量步骤示意图。图5为本专利技术取得预定切平面步骤示意图。图6为本专利技术显示目标标记于显示器上步骤示意图。图7为本专利技术显示二动态标记于显示器上步骤示意图。图8,9,10,11,12为本专利技术术导引的多个时间点的手术器械位置的显示画面图。图13,14,15,16,17为图8,9,10,11,12相对应的导引显示画面示意图。图18为本专利技术综合导引显示画面示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做一个详细的说明。如如2,3所示，一种骨科手术导引系统的器械导引方法，该方法S100执行于电脑系统70中。该方法S100包括下列步骤：取得预定器械路径3D向量(步骤S10)；取得预定切平面(步骤S20)；显示目标标记于显示器上(步骤S30)；读取动态3D向量(步骤S40)；产生投影向量(步骤S50)；显示二动态标记于显示器上(步骤S60)以及导引器械以产生重叠影像(步骤S70)。在进行手术导引时，若医师所使用的影像仪器为C-arm10，则C-arm10的接收端上装设的校正器20、患者的手术部位60及手术器械30皆各自装设有DRF40，光学定位器50用以接收这些DRF40送出的讯号，使手术器械30的位置及手术部位60的位置皆能整合至DRF座标系统上并显示于C-arm10撷取的影像中，其中影像可以为包括有手术器械30及手术部位60的矢状切面影像及冠状切面影像。影像仪器可以是其他影像仪器，不受限于实施例所列举的C-arm。如图4所示，取得预定器械路径3D向量(步骤S10)，其中医师可以在上述C-arm10所撷取的影像画面或两张影像画面中取得预定器械路径3D向量72。若是依照两张影像画面取得预定器械路径3D向量72，则两张影像画面分别是矢状切面的影像画面及冠状切面的影像画面，借此规划出手术器械30预定置入的手术位置71及到达手术位置71所需要通过的预定路径，再经由处理单元读取并计算手术位置71及预定路径后即可取得预定器械路径3D向量72。除此的外，医师亦可以在X光影像画面、电脑断层影像画面、核磁共振影像画面或超音波影像画面中进行步骤S10。如图5所示，取得预定切平面(步骤S20)，其系以处理单元计算出与预定器械路径3D向量72垂直且通过预定器械路径3D向量的终点74的空间平面，此空间平面即为预定切平面73。也就是说，预定器械路径3D向量72在预定切平面73上的投影会形成一点。当手术器械30于预定切平面73上的投影为一点时，代表手术器械30与预定器械路径3D向量72平行，而当此点又刚好位于预定器械路径3D向量的终点74时，代表手术器械30即位于预定器械路径3D向量72上。如图6,7所示，显示目标标记于显示器上(步骤S30)，其中显示于显示器上的目标标记81即是代表预定切平面73上预定器械路径3D向量的终点74，而显示器上可以显示剖面图85，并在剖面图85上标记目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种骨科手术导引系统的器械导引方法，其特征在于，该器械导引方法包括下列步骤：取得预定器械路径3D向量，依照影像画面规划该预定器械路径3D向量；取得预定切平面，其中该预定切平面是以处理单元计算出与该预定器械路径3D向量垂直且通过该预定器械路径3D向量终点的空间平面；显示目标标记于显示器上，该目标标记为该预定切平面上的该预定器械路径3D向量终点；读取动态3D向量，该动态3D向量为器械的方向向量；产生投影向量，其将该动态3D向量投影至该预定切平面产生的；显示二动态标记于该显示器上，其中该动态标记为该投影向量的两标记点；以及导引该器械以产生重叠影像，其导引该器械使该动态标记的中心重叠于该目标标记的中心。

【技术特征摘要】
1.一种骨科手术导引系统的器械导引方法，其特征在于，该器械导引方法包括下列步骤：取得预定器械路径3D向量，依照影像画面规划该预定器械路径3D向量；取得预定切平面，其中该预定切平面是以处理单元计算出与该预定器械路径3D向量垂直且通过该预定器械路径3D向量终点的空间平面；显示目标标记于显示器上，该目标标记为该预定切平面上的该预定器械路径3D向量终点；读取动态3D向量，该动态3D向量为器械的方向向量；产生投影向量，其将该动态3D向量投影至该预定切平面产生的；显示二动态标记于该显示器上，其中该动态标记为该投影向量的两标记点；以及导引该器械以产生重叠影像，其导引该器械使该动态标记的中心重叠于该目标标记的中心。2.根据权利要求1所述的一种骨科手术导引系统的器械导引方法，其特征在于：该器械导引方法还包括结合医学影像步骤，其将医学影像与该动态标记及该目标标记同时显示于该显示器上，该医学影像为X光影像、电脑断层影像、核磁共振影像或超音波影像。3.根据权利要求1所述的一种骨科手术导引系统的器械导引方法，其特征在于：该目标标记为十字线或是圆点。4.根据权利要求3所述的一种骨科手术导...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢美明，唐康来，杨明宇，张洪鑫，杨志金，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军医大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：重庆,50