一种手术导航系统技术方案

本发明专利技术提供了一种手术导航系统，其包含：空间定位模块，用于引导医疗器械的移动路径；工作站，含有预先加载的软件，用于根据医学影像生成三维图像，接收信息，生成手术方案，将指令发送至空间定位模块，将空间定位模块配套的手术工具虚拟融合到所形成的三维图像中，所述工作站包含通信接口、处理器、显示装置和输入装置，所述显示装置用于显示所述软件的界面，所述输入装置用于输入使用者的命令。本发明专利技术的手术导航系统还可以包含定位标志物，或者还包含追踪模块和超声模块。本发明专利技术的手术导航系统响应迅速、操作简单、适用范围广，可用于多种外科手术。科手术。科手术。

【技术实现步骤摘要】
一种手术导航系统
[0001]本申请是2018年12月29日提交的专利技术名称为“一种手术导航系统”，申请号为201811644912.7的中国专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及医疗设备
，尤其是手术导航系统。

技术介绍

[0003]穿刺手术是临床外科常见的手术类型之一，具体实例包括但不限于血肿抽吸，囊肿抽吸，水肿抽吸，组织活检、持续给药等。
[0004]传统穿刺手术中，对于穿刺针的定位一般根据病人的CT影像对病灶位置进行确认，然后医生会根据病灶位置大致确定穿刺路径并进行穿刺，为了安全起见，通常每进针1
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2厘米，做一次CT扫描，以便对穿刺针的行进方向修正，因此，整个手术过程中，患者需接受多次CT扫描，接受辐射较大。这种方法中穿刺路径的设计非常依靠医生的经验判断，还存在扎破血管导致出血，对于小和深的病灶还存在误差较大，不能到达病灶等风险。
[0005]手术导航系统包括自问世以来，给医学手术带来了极大便利，但仍有依赖操作者，精度差等问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种手术导航系统，该系统响应速度快，导航定位精准，操作简单，价格低廉。
[0007]本专利技术提供了一种手术导航系统，其包含：
[0008]工作站，工作站包含通信接口、处理器、显示装置和输入装置，通讯接口用于进行通讯连接，处理器含有预先加载的软件，显示装置用于显示软件的界面，输入装置用于输入使用者的命令；和r/>[0009]空间定位模块，所述空间定位模块包含：
[0010]固定连接装置，用于固定其末端所连接的结构；
[0011]位置调整装置，包含基座、动力结构、以及两套移动组件，每套移动组件含有可相对移动的两个部件，动力结构能够促使两个部件进行相对运动；
[0012]控制装置，用于调控动力结构以及进行数据通讯；
[0013]导向装置，用于引导手术器械；
[0014]其中，
[0015]位置调整装置与固定连接装置的末端相连接，导向装置与位置调整装置的两套移动组件铰接，使得导向装置根据两套移动组件的移动而到达所需位置。
[0016]本专利技术的手术导航系统中，处理器中预先加载的软件可根据已有的医学图像(例如CT、MRI)数据生成三维影像，或者接收并显示已经生成的三维影像，并将导向装置和其中所引导的手术器械的运动路径等在三维影像中虚拟显示，三维影像中可显示血管，以供使
用者参照。
[0017]本专利技术的手术导航系统中，固定连接装置为能够实现将位置调整装置相对于患者固定的任何结构，例如万向臂、支架、和多自由度机械连接结构等。在一个实施方案中，固定连接装置为包含至少一个关节的万向臂，优选地为包含三个或更多个关节的万向臂。在一个优选实施方案中，万向臂包括紧固结构、支撑臂、第一关节、第一调节臂、第二关节、第二调节臂，第三关节、和连接臂；紧固结构与墙壁、载物台、病床等连接，实现对空间定位模块的支撑与大致的位置定位，连接臂与位置调整装置连接。
[0018]本专利技术的第一个方案中，空间定位模块的部分结构能够在医学成像中被监测到位置，例如基座、导向装置或前述二者的一部分能够在磁共振成像(MRI)、X射线计算机断层扫描成像(CT)、或X射线成像中监测到其位置和轮廓。在一个实施方案中，导向装置为尺寸已知的圆柱体，在和病人以相对固定的位置一起进行医学成像时，可以在医学成像中显示其轮廓和位置，从而计算出其在三维影像的坐标系中的坐标，基于此对其进行位置调整。在另一个实施方案中，导向装置的一部分由可在医学成像中清晰可见其位置和轮廓的材料制造，例如两个平行设置且长度不同的弧段，基于此可以计算出导向装置的坐标和空间位置，本领域技术人员可知，此种结构可以有多种设计，只要能够通过其确定导向装置相对于目标部位的位置即可。导向装置含有通孔，根据需要通孔可以有不同尺寸的内径，以配合不同的手术器械使用。
[0019]在第二个方案中，本专利技术的手术导航系统还包含定位标志物，定位标志物可以有多种选择，例如在医学成像中可监测到其位置的标志物，在追踪模块中可以监测到其位置的标志物等。医学成像方法包括现有的各种合适方法，例如磁共振成像(MRI)、X射线计算机断层扫描成像(CT)、或X射线成像等；可在医学成像中监测到其位置的标志物可以有多种不同的几何外形和材料构成，并且可以有多种安装结构，固定或可拆卸的安装均可，数目只要能够确定导向装置的空间位置即可，通常为三个或更多个，例如，可以安装在基座、导向装置、或者与导向装置的连接件上；定位标志物安装在基座上时，由于需要通过动力结构来计算导向装置的空间位置，为了确保距离变化的准确性，加装位置反馈装置，以对动力结构导致的位置变化进行校准；定位标志物安装在导向装置上时，定位最直接；当定位标志物安装在连接件上时，由于连接件有两个，所以需要单独确定每个连接件，再通过连接件的位置确定导向装置的空间位置。
[0020]本专利技术的手术导航系统包含通过追踪模块可以监测到其位置的标志物时还包含追踪模块，追踪模块可以是光学追踪模块、电磁追踪模块等。本专利技术的手术导航系统的定位标志物为可被光学追踪模块检测到其位置的光学定位标志物的情况下，包含光学定位标志物/定位配件、光学追踪模块、和参考标记。光学定位标志物可以为被光学识别的各种标志物，例如常用的可反射红外线的球型标志物、含角点的图案等，只要能和对应的追踪模块配合使用即可；光学定位标志物还可以装配在刚性结构上，形成定位配件，其中光学定位标志物设置成独特的空间分布，能够确定唯一的坐标系，在一个实施方案中，定位配件为配有四个球型光学定位标志物的刚性结构，包含锥部和体部两部分，其中光学定位标志物可主动发光或被动反光；使用过程中，将定位配件的锥部插入导向导管的通孔，光学定位标志物发出或反射的光被摄像机捕捉后，即可通过运算确定定位配件的位置，从而确定导向导管的空间位置和其通孔的空间位置。参考标记与定位配件配合使用，以进行坐标系转换，参考标
记与待手术部位连接，在手术过程中保持固定的位置关系，例如可以通过已经安装在颅骨上的头架、骨钉等与患者头部连接，本专利技术的主机生成三维影像后，以参考标记为基础坐标系进行配准，使得三维影像中可以虚拟显示定位配件和导向装置，如果目标部位和参考标记在手术过程中一起发生位置变化，则可根据参考标记的变化，重新确定定位配件在三维影像中的相对位置，根据需要调整到所需的位置。追踪模块根据采用的定位标志物具有不同的结构，例如在采用电磁定位标志物的情况下，为电磁定位装置；在使用球型反光标志物的情况下，追踪模块含有光发射单元和摄像单元；在使用带角点的图案作为光学定位标志物的情况下，追踪模块含有摄像单元，优选双目摄像单元。
[0021]结合第二方面的一个实例中，追踪模块包含：移动底板、支架、光发射单元和摄像单元；移动底板配有轮子以自由移动，优选地，在一个实施例中具有四个轮子，并含有止动结构，当移动底座移动至所需位置后可以通过止动结构，防止移动底板的位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术导航系统，其特征在于，包含：工作站，所述工作站包含通信接口、处理器、显示装置和输入装置，所述通讯接口用于进行通讯连接，所述处理器含有预先加载的软件，所述显示装置用于显示所述软件的界面，所述输入装置用于输入使用者的命令；和空间定位模块，所述空间定位模块包含：固定连接装置，用于固定其末端所连接的结构；位置调整装置，包含基座、动力结构、以及至少两套移动组件，每套移动组件含有可相对移动的两个部件，所述动力结构能够促使所述两个部件进行相对运动；控制装置，用于调控动力结构以及进行通讯连接；导向装置，用于引导手术器械；其中，所述位置调整装置与所述固定连接装置的末端相连接，所述导向装置通过连接件与所述位置调整装置的两套移动组件铰接，使得所述导向装置根据两套移动组件的移动而到达所需位置；追踪模块，所述追踪模块能够追踪确定所述空间定位模块的空间位置。2.根据权利要求1所述的手术导航系统，其特征在于，还包括超声模块，所述超声模块包含超声探头和超声诊断仪，所述超声探头上安装有定位标志物，所述定位标志物能够被所述追踪模块追踪，使得所述追踪模块还能够追踪所述超声探头的空间位置。3.根据权利要求2所述的手术导航系统，其特征在于，所述空...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文博，李赞，韩萌，楚晨龙，文犁，
申请(专利权)人：华科精准北京医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：