一种基于磁场定位的钻头引导装置、系统以及配准方法制造方法及图纸

本申请公开了一种基于磁场定位的钻头引导装置，包括：至少两个以上注册配准基点、定位探针、定位坐标原点、定位套筒，其中定位套筒包括手柄、管芯和套筒，手柄与套筒整体连接，管芯放置于套筒内，手柄还设有感应器，在保证手术精度达到要求的前提下，将基于磁场定位的钻头引导装置小型化、扩大使用场景、降低成本。并基于电磁场空间定位的原理，构建基于磁场定位的钻头引导系统，提供3D视图投射出电钻与目标区域的三维空间信息，加快手术进程，并减少对术者及患者的辐射暴露。本发明专利技术提供的一种配准方法也解决了相应的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁场定位的钻头引导装置、系统以及配准方法
本申请涉及医疗器械
，特别是涉及一种基于磁场定位的钻头引导装置、系统以及配准方法。
技术介绍
股骨头坏死，全称股骨头缺血性坏死，是指股骨头由于外伤、炎症、感染等因素，发生局部血液循环供应障碍，从而出现缺血坏死，导致患者出现髋部疼痛及功能障碍的疾病；其主要治疗方式有药物治疗、手术治疗和病因治疗，其中手术治疗的起效最快。常见的在股骨头坏死早期保髋手术及股骨颈骨折中通常引用导航设备引导克氏针以及空心钻定位，由于是非直视下手术，在引导克氏针及空心钻通过股骨颈的时候，传统手术过程中需要多次C臂X线定位，提醒术者钻头在患者体内的即刻位置与方向，引导钻头通过股骨颈并打通缺血硬化带，但是X线是重叠影像，2D视图，存在术者无法肉眼直视下观察钻头在体内位置和C臂定位图像无法显示立体三维信息等问题，对骨移植材料置入位置精确度难以把握，不仅需要正侧位两个方向的影像同时确定钻头具体方向，还对术者的眼、手、脑协调能力有一定要求，导致确定方位过程需要较长时间，且不可避免带来辐射暴露问题，还可能造成医源性的血管、神经、软组织损伤等情况发生。此外，随着医学影像技术的极大进步，为骨科精准化的手术提供了坚实基础，图像导航下手术(imageguidedsurgery，IGS)、计算机辅助骨科手术(computeraidedorthopedicsurgery，CAOS)、微创外科手术(minimallyinvasivesurgery，MIS)等新的骨科手术治疗理念不断涌现。目前发展到机器人辅助手术，涉及机器人、医学、运动学、人工视觉、计算机信息技术、医学图像成像、软件工程学等诸多学科领域，属于典型的多学科交叉相互作用的结果。计算机辅助导航从早期的二维导航逐渐向三维维导航发展，从有创、大剂量辐射导航向无创、低辐射或无辐射发展，使患者的医学信息低失真、可视化、三维化、虚拟化。但是目前手术导航设备普遍存在结构复杂、设备精密、价格昂贵、学习曲线较高等难点，许多医疗机构无法承担和使用机器人设备，难以扩大推广使用。如何保证手术精度达到要求的前提下，将导航定位系统小型化、扩大使用场景、降低成本是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的为提供一种基于磁场定位的钻头引导装置、系统以及配准方法；本专利技术提供的技术方案如下：一种基于磁场定位的钻头引导装置，包括：注册配准基点，至少两个以上，安置于患者所需手术区域，用于在影像检查中显像得到位置信息；定位探针，用于与所述注册配准基点进行注册；定位坐标原点，用于作为磁场坐标系的原点，建立磁场坐标系，并根据所述注册配对基准点的位置信息生成虚拟图像；定位套筒，包括手柄、管芯和套筒，用于根据所述虚拟图像引导电钻，所述手柄与所述套筒整体连接，所述管芯放置于所述套筒内，所述手柄还设有感应器。优选地，所述注册配准基点为实心针型结构，顶部为T形凹槽。优选地，所述定位探针包括：体部和针部，所述针部具体为磁场接收线圈，位于所述定位探针的尖端。优选地，所述定位坐标原点具体为感应线圈。优选地，所述感应器为至少两个，且所述感应器的位置都不在同一平面上。优选地，所述管芯的内径尺寸为可调节的。优选地，所述手柄为非金属材料，所述管芯为不导磁的合金材质，所述电钻的钻头采用不导磁的合金材质。一种基于磁场定位的钻头引导系统，包括：电磁场发射端、微机处理端和如上中任一项所述的基于磁场定位的钻头引导装置。一种配准方法，应用于如上所述的基于磁场定位的钻头引导系统中，包括：S1、将所述注册配准基点安置于患者所需手术区域；S2、对患者进行影像检查，获取影像数据和所述注册配准基点的位置信息，并将所述影像数据和所述位置信息导入所述微机处理端；S3、将所述定位探针与所述注册配准基点进行注册，并判断注册是否成功，若注册失败，则进行所述注册配准基点的检查；S4、若注册成功，则安置所述定位坐标原点，建立磁场坐标系，并根据所述注册配对基准点的位置信息生成虚拟图像；S5、装配所述定位套筒和所述电钻，判断所述定位坐标原点是否位移，若是，则返回步骤S4；S6、若否，则根据所述虚拟图像引导电钻，进行手术操作。优选地，所述的步骤S3中若注册失败，则进行所述注册配准基点的检查，包括：S301、判断所述注册配准基点是否松动；S302、若是，则返回步骤S1；S303、若否，则检查所述基于磁场定位的钻头引导系统的连接，并返回步骤S3。以上可见，本专利技术提供的一种基于磁场定位的钻头引导装置，包括：注册配准基点，至少两个以上，安置于患者所需手术区域，用于在影像检查中显像得到位置信息；定位探针，用于与所述注册配准基点进行注册；定位坐标原点，用于作为磁场坐标系的原点，建立磁场坐标系，并根据所述注册配对基准点的位置信息，生成虚拟图像；定位套筒，包括手柄、管芯和套筒，用于根据所述虚拟图像引导电钻，所述手柄与所述套筒整体连接，所述管芯放置于所述套筒内，所述手柄还设有感应器。可以在保证手术精度达到要求的前提下，将基于磁场定位的钻头引导装置小型化、扩大使用场景、降低成本，并基于电磁场空间定位的原理，构建基于磁场定位的钻头引导系统，提供3D视图投射出电钻与目标区域的三维空间信息，不仅能大大加快手术进程，还可以大大减少对术者及患者的辐射暴露。本专利技术提供的一种配准方法也解决了相应的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。图1为本专利技术实施例提供的基于磁场定位的钻头引导装置的定位套筒的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的基于磁场定位的钻头引导装置的定位套筒的剖面示意图；图3为本专利技术实施例提供的基于磁场定位的钻头引导装置的注册配准基点结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的基于磁场定位的钻头引导装置的定位坐标原点结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的基于磁场定位的钻头引导装置的定位探针结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的基于磁场定位的钻头引导系统的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的配准方法的流程示意图；图8为本专利技术实施例提供的注册失败则进行注册配准基点检查的流程示意图；附图标记：1-基于磁场定位的钻头引导装置；11-注册配准基点；12-定位探针；13-定位坐标原点；14-定位套筒；141-手柄；142-管芯；143-套筒；144-感应器；15-电钻；2-电磁场发射端；3-微机处理端。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁场定位的钻头引导装置，其特征在于，包括：/n注册配准基点，至少两个以上，安置于患者所需手术区域，用于在影像检查中显像得到位置信息；/n定位探针，用于与所述注册配准基点进行注册；/n定位坐标原点，用于作为磁场坐标系的原点建立磁场坐标系，并根据所述注册配对基准点的位置信息生成虚拟图像；/n定位套筒，包括手柄、管芯和套筒，用于根据所述虚拟图像引导电钻，所述手柄与所述套筒整体连接，所述管芯放置于所述套筒内，所述手柄还设有感应器。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于磁场定位的钻头引导装置，其特征在于，包括：
注册配准基点，至少两个以上，安置于患者所需手术区域，用于在影像检查中显像得到位置信息；
定位探针，用于与所述注册配准基点进行注册；
定位坐标原点，用于作为磁场坐标系的原点建立磁场坐标系，并根据所述注册配对基准点的位置信息生成虚拟图像；
定位套筒，包括手柄、管芯和套筒，用于根据所述虚拟图像引导电钻，所述手柄与所述套筒整体连接，所述管芯放置于所述套筒内，所述手柄还设有感应器。


2.根据权利要求1所述的基于磁场定位的钻头引导装置，其特征在于，所述注册配准基点为实心针型结构，顶部为T形凹槽。


3.根据权利要求1所述的基于磁场定位的钻头引导装置，其特征在于，所述定位探针包括：体部和针部，所述针部具体为磁场接收线圈，位于所述定位探针的尖端。


4.根据权利要求1所述的基于磁场定位的钻头引导装置，其特征在于，所述定位坐标原点具体为感应线圈。


5.根据权利要求1所述的基于磁场定位的钻头引导装置，其特征在于，所述感应器为至少两个，且所述感应器的位置都不在同一平面上。


6.根据权利要求1所述的基于磁场定位的钻头引导装置，其特征在于，所述管芯的内径尺寸为可调节的。


7.根据权利要求1所述的基于磁场定位的钻头引导装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭丹，刘自成，陈夏，谭凯文，李俊，禹可，
申请(专利权)人：中南大学湘雅二医院，
类型：发明
国别省市：湖南;43