骨折复位闭合手术定位导航方法技术

本发明专利技术涉及骨折复位闭合手术定位导航方法，包括：在各断骨段上分别安装术前定位机构，进行CT扫描，获取图像；确定各断骨段和术前定位机构的定位球信息；以每个断骨段和术前定位机构的定位球为一组，将所获得的信息分成数据组，并确定各数据组中包含的术前定位机构中的定位球的球心坐标；根据定位球的球心坐标确定各术前定位机构与对应的断骨段的配对关系；拆下术前定位机构并安装术中定位机构；利用红外光跟踪识别术中定位机构的定位球，确定各术中定位机构中定位球的球心坐标；根据各术中定位机构的各球心坐标确定术中定位机构的空间姿态，根据术前定位机构与术中定位机构的三维坐标关系，确定术中各断骨段的空间姿态；显示各断骨模型。断骨模型。断骨模型。

【技术实现步骤摘要】
骨折复位闭合手术定位导航方法


[0001]本专利技术涉及骨折复位闭合手术定位导航方法，尤其涉及多段断骨或骨折的复位闭合手术定位导航。

技术介绍

[0002]在现有的介入手术中，通常不需要开刀，只需在一个很小的创口中将特制的手术器械伸到人体病灶部位或手术靶点部位，然后通过各种物理或化疗的方法到达治疗的目的。由于介入手术时，医护人员无法直观地凭借肉眼看到患者体内的病灶或需要治疗的部位的情况，因此产生计算机辅助手术导航技术。手术导航系统是将患者术前医学影像数据与术中手术部位通过定位机构相互联系，最终将病灶或手术部位的影像或三维图像投影在屏幕，帮助医护人员实施手术。但在一般的对人体器官或肢体实施手术时，术前的医学影像与术中的手术部位虽然通过定位机构相互联系，但定位机构并不直接固定于病灶上。
[0003]对于骨折患者而言，需要通过手术将断骨复位，然后再将复位的断骨相互闭合。因人体骨骼外面包覆有肌肉和皮肤，所以实施断骨或骨折的医生也同样不能通过肉眼直接看到或观察到断骨的位置、姿态位移情况等。因此，在断骨或骨折复位闭合手术中也采用计算机辅助的手术导航系统，帮助医护人员更好地看到患肢情况，了解断骨位置，以便实施手术。
[0004]现有技术中，通常采用CT或X射线获得术前和术中的患者骨骼情况。但采用X光透视或使用CT扫描为医生提供断骨形态、位置等信息，则对于患者和医护人员而言，都存在术中辐射伤害。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种能够在术中不采用X光透视或CT扫描的前提下精准显示骨折或断骨形态的断骨复位闭合手术导航方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种骨折复位闭合手术定位导航方法，包括：
[0007]在各断骨段上分别安装术前定位机构，进行CT扫描，获取断骨与术前定位机构的图像信息；
[0008]确定各断骨段和术前定位机构的定位球数据信息；
[0009]以每个断骨段和术前定位机构的定位球为一组，将所获得的数据信息分成数据组，并确定各数据组中包含的术前定位机构中的定位球的球心坐标；
[0010]根据定位球的球心坐标确定各术前定位机构与对应的断骨段的配对关系；
[0011]拆下术前定位机构，并安装术中定位机构；
[0012]利用红外光跟踪识别术中定位机构的定位球，以此确定各术中定位机构中定位球的球心坐标；
[0013]根据各术中定位机构的各球心坐标确定术中定位机构的空间姿态，并根据术前定位机构与术中定位机构的坐标转换关系，确定术中各断骨段的空间姿态；
[0014]显示各断骨模型。
[0015]根据本专利技术的一个方面，所述术前定位机构和术中定位机构分别包括定位支杆和定位标识,以及共用的同一个定位支座，所述定位标识包括定位球；用于所述术前定位机构的定位球和用于所述术中定位机构的定位球之间的空间位置及间距相同；所述术前定位机构的定位支杆的长度小于所述术中定位支杆。
[0016]根据本专利技术的一个方面，用于所述术前定位机构的定位球为金属材料制造的刚性圆球，用于所述术中定位机构的定位球为塑料材料制成的圆球且其外表面涂覆有红外线反射材料。
[0017]根据本专利技术的一个方面，所述的包含术前定位机构的定位标识的定位球的数据组中包含4个定位球的球心坐标及由4个定位球所确定的术前定位标识的姿态。
[0018]根据本专利技术的一个方面，在每段断骨段上安装一个术前定位机构。
[0019]根据本专利技术的一个方案，定位标记机构中的标记机构采用金属或涂有近红外反光涂层的塑料材料制成，其标记位置可以被图像采集设备采集，实现对断骨空间位姿的实时追踪，并实时将追踪到的断骨显示在显示屏。
[0020]根据本专利技术，在术前和术中进行定位时，由于采用将定位支杆和标识架固定在钢针上，所以只有在制造各个零部件时的尺寸公差可能带来定位偏差。而机械加工中的误差可以控制在非常小的范围之内，例如仅仅是0.01mm的数量级。这种定位误差远远小于现有技术中以毫米数量级计算的定位偏差。因此，根据本专利技术的定位精度被大幅度提高。
[0021]此外，由于采用了术中定位机构作为定位标准，所以不用X光透视或CT扫描来确定断骨位置，彻底杜绝了术中X射线对患者、医护人员的辐射伤害。
[0022]根据本专利技术，将定位球与对应的断骨相互关联对应，在数据处理或计算中，以定位球确定相关骨段。因此，根据本专利技术上述构思，可以在一次CT扫描或红外跟踪过程中，采集所有断骨或断骨片的信息，然后根据定位球确定对应骨段，进而将采集到的整体信息分割成各个对应骨段的信息。这将有利于计算和确定不同骨段的位置信息。
[0023]根据本专利技术的构思，通过更换术前定位机构和术中定位机构，采用不同的CT扫描和红外线跟踪设备，确定术前和术中断骨位置关系，在为医生提供准确的术中断骨位置、姿态信息的同时，完全避免任何对人体有害的辐射源，从而有效保护医患两者在术中不受辐射的伤害。
[0024]而由于根据本专利技术的构思，在术前和术中，将定位支座与外固定支架中的钢针相互固定连接，只是根据检查和治疗进程的推进更换不同的定位支杆和定位标识，从而使得定位球相对断骨段的位置相对固定不变，由此从本质上改变了断骨段与定位机构之间的定位精度问题。根据本专利技术，在术前、术中，根本不存在断骨段和定位机构之间的任何位置漂移或变化。这使得在手术中为医生显示的活展现的断骨段的位置、姿态以及各个断骨段之间的关系均与实际情况完全吻合。
[0025]根据本专利技术，假如在术前和术中定位机构上分别建立坐标系，则术前定位机构和术中定位机构的更换仅仅涉及两个坐标系的平移，因为术前和术中定位机构中只有标示杆长度变化，其它结构特征相同。因此，根据本专利技术，术中并不通过CT或X射线等方法确定断骨段的实时位置，而是通过红外线跟踪和两个坐标系的平移转换关系推导出对应的断骨段的实时位置、姿态等信息，并将其显示给手术医生。因此，根据本专利技术，在术中没有辐射伤害的
危险。
附图说明
[0026]图1是示意性表示根据本专利技术的一种骨折复位闭合手术定位导航方法流程示意图。
具体实施方式
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]在针对本专利技术的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细地描述，实施方式不能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.骨折复位闭合手术定位导航方法，包括：在各断骨段上分别安装术前定位机构，进行CT扫描，获取断骨与术前定位机构的图像信息；确定各断骨段和术前定位机构的定位球数据信息；以每个断骨段和术前定位机构的定位球为一组，将所获得的数据信息分成数据组，并确定各数据组中包含的术前定位机构中的定位球的球心坐标；根据定位球的球心坐标确定各术前定位机构与对应的断骨段的配对关系；拆下术前定位机构，并安装术中定位机构；利用红外光跟踪识别术中定位机构的定位球，以此确定各术中定位机构中定位球的球心坐标；根据各术中定位机构的各球心坐标确定术中定位机构的空间姿态，并根据术前定位机构与术中定位机构的坐标转换关系，确定术中各断骨段的空间姿态；显示各断骨模型。2.根据权利要求1所述的骨折复位闭合手术定位导航方法，其特征在于，所述术前定位机构和术中定位...

【专利技术属性】
技术研发人员：何滨，童睿，陈枭，沈丽萍，
申请(专利权)人：杭州三坛医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：