一种手术导航的适配方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及手术导航配准支架技术领域，提供了一种手术导航的适配方法，包括：S1：将位置传感器通过传感器连接线连接到主机接口单元SIU；S2:导航软件选择与当前待定位的消融针相对应的配置文件；S3：将包含两个底板的通用支架，通过两个底板夹紧固定在所述消融针的根部；S4：将所述位置传感器连同固定所述位置传感器的传感器底板，固定于所述通用支架上；S5：通过所述通用支架对应的通用支架坐标系与参考支架坐标系的第一转换矩阵，以及所述参考支架坐标系与患者坐标系的第二转换矩阵，计算所述消融针的针尖在所述患者坐标系下的坐标。通过通用支架的设计，实现对不同厂家不同型号消融针的适配，且只接触消融针根部，最大限度避免二次污染。免二次污染。免二次污染。

【技术实现步骤摘要】
一种手术导航的适配方法及系统


[0001]本专利技术涉及手术导航配准支架的
，尤其涉及一种手术导航的适配方法及系统。

技术介绍

[0002]手术导航系统是将病人术前或术中影像数据和手术床上病人解剖结构准确对应，手术中通过跟踪手术器械的位置，经过进行坐标转换后在患者坐标系下的图像以虚拟探针的形式实时更新显示，这样医生对手术器械相对病人解剖结构的位置关系一目了然，使得外科或微创介入手术更快、更精确、更安全。手术导航系统一般包括导航工作站、定位系统、手术器械等。
[0003]实现手术导航的一个关键步骤是进行患者坐标系和定位系统参考坐标系的坐标配准，从而建立两个坐标系之间的相互转换关系。这样通过定位系统得到手术器械在定位系统参考坐标系下的坐标，通过转换矩阵把手术器械坐标转换到患者坐标系，实现手术器械及患者空间结构在同一坐标系下的匹配，从而进行术中导航与跟踪。
[0004]手术器械坐标是通过安装在上面的位置传感器获得的，一般是包含两个交叉的五自由度位置传感器，每个五自由度位置传感器包含一个位置点和传感器轴线方向向量信息。手术器械通过两个传感器建立一个坐标系，则可得到手术器械上任意一点坐标。通过建立手术器械坐标系与定位系统参考坐标系之间的转换关系，可以得到手术器械上任意一点在定位系统参考坐标系下的坐标，再通过患者坐标系和定位系统参考坐标系之间的转换关系得到手术器械上任意一点在患者坐标系下坐标，从而实现对手术器械的定位跟踪。
[0005]手术器械与手术导航系统产品是一个厂家这种实现方式没有问题，如果手术器械与手术导航产品不是一个厂家就无法用这种方式实现，因为手术器械没有传感器且无法适配，这就需要将一个带有传感器的通用配准支架安装在手术器械的某个位置，同时还要知道需要跟踪的手术器械上的点在通用配准支架坐标系下的坐标。在消融介入治疗设备中，可以将一个通用配准支架安装在消融针根部实现对第三方厂家消融针的定位与跟踪，从而进行手术导航。
[0006]目前通用配准支架大都采用圆孔式适配方式，缺点是消融针有效区域需要经过配准支架圆孔，容易造成二次污染，且需要不同孔径适配不同粗细的消融针。

技术实现思路

[0007]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种手术导航的适配方法及系统，通过折叠式双底板设计及底板上适配圆柱凹槽，实现对不同厂家不同型号消融针的适配，且只接触消融针根部，最大限度避免二次污染。
[0008]本专利技术的上述专利技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0009]一种手术导航的适配方法，包括：
[0010]S1：将位置传感器通过传感器连接线连接到主机接口单元SIU；
[0011]S2:导航软件选择与当前待定位的消融针相对应的配置文件；
[0012]S3：将包含两个底板的通用支架，通过两个底板夹紧固定在所述消融针的根部；
[0013]S4：将所述位置传感器连同固定所述位置传感器的传感器底板，固定于所述通用支架上；
[0014]S5：通过所述通用支架对应的通用支架坐标系与参考支架坐标系的第一转换矩阵，以及所述参考支架坐标系与患者坐标系的第二转换矩阵，计算所述消融针的针尖在所述患者坐标系下的坐标。
[0015]进一步地，在步骤S2中，还包括：为每一种型号的所述消融针制作所述配置文件，具体为：
[0016]将所述通用支架通过两个底板夹紧固定在所述消融针的根部；
[0017]测量或注册所述消融针，获取到所述消融针的针尖在所述通用支架对应的所述通用支架坐标系下的坐标，记录在当前型号的所述消融针对应的所述配置文件中。
[0018]进一步地，在步骤S3中，所述通用支架包含两个长方形的主底板和副底板；
[0019]所述主底板和所述副底板的一条短边通过折页相连接；
[0020]所述主底板和所述副底板在同一位置设置了相对应的圆柱凹槽，通过所述圆柱凹槽夹紧固定所述消融针的根部；
[0021]在所述主底板上设置有卡槽，所述卡槽用于固定所述传感器底板；
[0022]进一步地，所述圆柱凹槽的直径小于所述穿刺针的直径；所述圆柱凹槽的凹槽弦长小于或等于所述圆柱凹槽的直径的二分之一，以适配不同尺寸的所述消融针。
[0023]进一步地，在步骤S5中，计算所述消融针的针尖在所述患者坐标系下的坐标，具体为：
[0024]记所述通用支架坐标系与所述参考支架坐标系的所述第一转换矩阵为[C1]；
[0025]所述参考支架坐标系与所述患者坐标系的所述第二转换矩阵为[C2]；
[0026]所述消融针的针尖在所述患者坐标系下的坐标为：
[0027][0028]其中，为所述患者坐标系下所述消融针的针尖坐标，为所述配置文件中记录的所述通用支架坐标系下所述消融针的针尖坐标，[C1]、[C2]通过L andmark方法计算得到。
[0029]进一步地，所述传感器底板采用低密度材料，并在使用前进行消毒。
[0030]进一步地，所述通用支架采用非磁性材料，一次性使用，并在使用前进行消毒。
[0031]一种用于执行如上述的手术导航的适配方法的手术导航的适配系统，包括：
[0032]传感器连接模块，用于将位置传感器通过传感器连接线连接到主机接口单元SI U；
[0033]配置文件选择模块，提供给导航软件选择与当前待定位的消融针相对应的配置文件；
[0034]通用支架固定模块，用于将包含两个底板的通用支架，通过两个底板夹紧固定在所述消融针的根部；
[0035]传感器固定模块，用于将所述位置传感器连同固定所述位置传感器的传感器底板，固定于所述通用支架上；
[0036]针尖坐标计算模块，用于通过所述通用支架对应的通用支架坐标系与参考支架坐标系的第一转换矩阵，以及所述参考支架坐标系与患者坐标系的第二转换矩阵，计算所述消融针的针尖在所述患者坐标系下的坐标。
[0037]一种计算机设备，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有计算机代码，所述计算机代码被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如上述的方法。
[0038]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机代码，当所述计算机代码被执行时，如上述的方法被执行。
[0039]与现有技术相比，本专利技术包括以下至少一种有益效果是：
[0040](1)与已有的配准支架相比，本专利技术提供的手术导航的适配方法中使用的通用支架，摒弃了支架圆孔式的设计，通过折叠式双底板设计以及在底板上设计适配的圆柱凹槽。可以实现对不同厂家不同型号的消融针的适配。同时通用支架从消融针根部直接安装，只接触消融针的根部，最大限度的避免二次污染。
[0041](2)通过为每一种型号的消融针制作配置文件。在使用时只需要选择对应的配置文件即可，无需浪费时间进行现场配准。
[0042](3)通过在主底板上设置卡槽，实现位置传感器和传感器底板的活动安装，实现位置传感器的多次使用，减少手术花费本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术导航的适配方法，其特征在于，包括：S1：将位置传感器通过传感器连接线连接到主机接口单元SIU；S2:导航软件选择与当前待定位的消融针相对应的配置文件；S3：将包含两个底板的通用支架，通过两个底板夹紧固定在所述消融针的根部；S4：将所述位置传感器连同固定所述位置传感器的传感器底板，固定于所述通用支架上；S5：通过所述通用支架对应的通用支架坐标系与参考支架坐标系的第一转换矩阵，以及所述参考支架坐标系与患者坐标系的第二转换矩阵，计算所述消融针的针尖在所述患者坐标系下的坐标。2.根据权利要求1所述的手术导航的适配方法，其特征在于，在步骤S2中，还包括：为每一种型号的所述消融针制作所述配置文件，具体为：将所述通用支架通过两个底板夹紧固定在所述消融针的根部；测量或注册所述消融针，获取到所述消融针的针尖在所述通用支架对应的所述通用支架坐标系下的坐标，记录在当前型号的所述消融针对应的所述配置文件中。3.根据权利要求1所述的手术导航的适配方法，其特征在于，在步骤S3中，所述通用支架包含两个长方形的主底板和副底板；所述主底板和所述副底板的一条短边通过折页相连接；所述主底板和所述副底板在同一位置设置了相对应的圆柱凹槽，通过所述圆柱凹槽夹紧固定所述消融针的根部；在所述主底板上设置有卡槽，所述卡槽用于固定所述传感器底板。4.根据权利要求3所述的手术导航的适配方法，其特征在于，还包括：所述圆柱凹槽的直径小于所述穿刺针的直径；所述圆柱凹槽的凹槽弦长小于或等于所述圆柱凹槽的直径的二分之一，以适配不同尺寸的所述消融针。5.根据权利要求1所述的手术导航的适配方法，其特征在于，在步骤S5中，计算所述消融针的针尖在所述患者坐标系下的坐标，具体为：记所述通用支架坐标系与所述参考支架坐标系的所述第一转换矩阵为[C1]...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉，徐顺利，费岱，薛丹，张婷婷，
申请(专利权)人：上海导向医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：