配准夹具制造技术

本发明专利技术提供了一种与外科手术导航系统一起用于医学图像与三维跟踪空间的配准的配准夹具，该配准夹具包括：底部框架，该底部框架适于安装在x射线医学成像装置的平板检测器上方；和侧部框架，该侧部框架具有光学跟踪标记并且安装到该底部框架。该底部框架包括以第一预定图案嵌入其中并布置在平面上的第一组不透射线标记；和以第二预定图案嵌入其中并同样地布置在另一平面上的第二组不透射线标记，该第二组不透射线标记与该第一组不透射线标记间隔开。该侧部框架具有多个光学跟踪标记，并且被构造成可拆卸地安装到该底部框架而不刺穿待插置在该底部框架与该侧部框架之间的消毒盖布。毒盖布。毒盖布。

【技术实现步骤摘要】
配准夹具


本公开涉及位置识别系统，尤其涉及医学图像与三维跟踪空间的配准。

技术介绍

骨科外科手术导航能够通过减少失血量、辐射剂量以及手术和麻醉时间来改善患者的预后，此外还能够提高可执行复杂手术的准确度和便利性。实现这些预后改善的两种外科手术导航工作流程是荧光镜和术前导航工作流程，其需要C形臂成像装置和荧光镜配准夹具。传统上，配准夹具被安装到x射线发射器侧。然而，在一些情况下，对导航系统进行配准是不准确的做法，并且由于特定的发射器壳体形状而可能不方便附接夹具。因此，希望提供用于改善的配准夹具的系统和方法。

技术实现思路

根据本专利技术的一个方面，提供了一种配准夹具，该配准夹具与外科手术导航系统一起用于医学图像与三维跟踪空间的配准。配准夹具包括底部框架，该底部框架适于安装在x射线医学成像装置的平板检测器上方；和侧部框架，该侧部框架具有光学跟踪标记并且安装到底部框架。底部框架包括以第一预定图案嵌入其中的第一组不透射线标记和以第二预定图案嵌入其中的第二组不透射线标记，该第二组不透射线标记与第一组不透射线标记竖直间隔开。侧部框架具有多个光学跟踪标记，并且被构造成可拆卸地安装到底部框架而不刺穿待插置在底部框架与侧部框架之间的消毒盖布。根据下文对优选实施方案和附图的详细描述，本专利技术的这些和其他系统、方法、目的、特征和优点对于本领域的技术人员而言将显而易见。本文提及的所有文献据此全文以引用方式并入。
附图说明
本专利技术及其某些实施方案的以下详细描述可以通过参考以下附图来理解：图1是在外科手术期间用于机器人系统、患者、外科医生和其他医务人员的位置的潜在布置的俯视图；图2示出了根据一个实施方案的包括外科机器人和相机相对于患者的定位的机器人系统；图3示出了根据示例性实施方案的外科机器人系统；图4示出了根据示例性实施方案的外科机器人的一部分；图5示出了根据示例性实施方案的外科机器人的框图；图6示出了根据示例性实施方案的外科机器人；图7A至图7C示出了根据示例性实施方案的端部执行器；图8示出了根据一个实施方案的将外科器械插入端部执行器的导管之前和之后的
外科器械和端部执行器；图9A至图9C示出了根据示例性实施方案的端部执行器和机器人臂的部分；图10示出了根据示例性实施方案的动态参考阵列、成像阵列和其他组件；图11示出了根据示例性实施方案的配准方法；图12A至图12B示出了根据示例性实施方案的成像装置的实施方案；图1 3示出了导航夹具的一个实施方案。图14示出了x射线(荧光镜)收集器板，其示出了在距源不同距离处的两个平面内的小金属球(在下文中称为
″
BB
″
)的理论投影。图1 5示出了从两个不同的视角从相同的不透射线点获得的两个x射线投影，以产生3D位置。图16示出了通过平行于BB的栅格的收集器板的平面获得的x射线图像。图17示出了在垂直于收集器板的平面的平面处观察的关键尺寸，并且其中BB位于其阴影出现在收集器板上的视场中。图18示出了两个平行板上的bb图案和夹具的设计，该夹具安装到荧光镜单元的图像增强器。图19示出了配准夹具的BB图案。图20示出了由具有十字准线的平行环构成的荧光镜配准夹具。图21示出了当x射线收集器与环的平面平行并且环与x射线收集器同心时x射线上的环配准夹具的外观。图22示出了当夹具相对于收集器板和环成大角度时x射线上的环配准夹具的理论外观。图23示出了在坐标系映射过程中围绕z旋转θ的转换步骤。图24示出了在坐标系映射过程中围绕y旋转α的转换步骤。图25示出了在平面中旋转以在坐标系映射过程中匹配射线照片的视角的转换步骤。图26示出了在坐标系映射过程中从坐标系中心位移dx，dy的转换步骤。图27示出了在坐标系映射过程中根据视差进行放大的转换步骤。图28示出了在垂直于收集器板的平面的平面处观察的关键尺寸的示意图，其中环在其阴影出现在收集器板上的视场中平行于收集器。图29示出了穿过环的视图，从穿过环平面观察的视角来看，该环与收集器平面成任意入射角，其中环平面在页面内和页面外。图30示出了穿过一对同心环的视图，从穿过环平面观察的视角来看，该同心环与收集器平面成任意入射角，其中环平面在页面内和页面外。图31示出了处于从旋转视角来看的任意入射角的环的视图。图32示出了处于任意入射角的一对环的视图。图33示出了围绕y轴出现的入射角为α＝20
°
的两个圆环在x射线(具有视差)上的建模外观。图34示出了围绕y轴出现的入射角为α＝24.5
°
的两个平行圆环在x射线(具有视差)上的建模外观，其中两个环从x射线的中心偏移，并且两个椭圆的长轴看起来相对于y轴
明显地成角度。图35示出了围绕y轴出现的入射角为α＝24.5
°
的两个平行圆环在x射线(具有视差)上的建模外观，其中两个环从x射线的中心偏移，并且远场椭圆已经围绕图像的中心进行了缩放，直到近场椭圆和远场椭圆在其长轴上相等。图36示出了枕形失真。图37示出了s失真。图38是根据本专利技术的一个方面的新型配准夹具的透视图，该配准夹具被设计成附接到医学成像装置的平板检测器。图39是根据本专利技术的一个方面的射线可透板的平面图，该射线可透板具有竖直间隔开的两组嵌入的不透射线标记。图40A是具有预定图案的不透射线标记的图39的射线可透板的第一板的平面图。图40B是具有预定图案的不透射线标记的图39的射线可透板的第二板的平面图。图41是图38的配准夹具的底部框架和侧部框架在组装之前的透视图。图42是图41的侧部框架的运动安装件的侧视图，示出了非刺穿夹具。图43A是图38的配准夹具的另选的非刺穿运动夹具的外部透视图。图43B是图38的配准夹具的另选的非刺穿运动夹具的外部透视图。图44是图43A的侧部框架的剖视图。图45是图38的基座框架的透视图，该基座框架具有一组带和用于附接到平板检测器的棘轮。图46示出了使用如图45所示的带和棘轮将图38的底部框架附接到平板检测器。虽然已经结合某些优选实施方案描述了本专利技术，但其他实施方案也将被本领域的普通技术人员所理解并且被涵盖在本文中。
具体实施方式
应当理解，本公开在其应用中不限于本文描述中所示或附图中所示的构造细节和组件布置。本公开的教导内容可以在其他实施方案中使用和实践，并且以各种方式实践或执行。此外，应当理解，本文所用的措词和术语是出于描述的目的，不应该被视为限制。本文中
″
包含
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、
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包括
″
或
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具有
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及其变型的使用意指包括此后列出的项目及其等同物以及附加项目。除非另有规定或限制，否则术语
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安装的
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、
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连接的
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、
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支撑的
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和
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耦接的
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及其变型被广泛使用，并且包括直接和间接的安装、连接、支撑和耦接。此外，
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连接
″
和
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联接
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种与外科手术导航系统一起用于医学图像与三维跟踪空间的配准的配准夹具，包括：底部框架，所述底部框架适于安装在x射线医学成像装置的平板检测器上方；板，所述板附接到所述底部框架，所述板具有以第一预定图案嵌入其中的第一组不透射线标记和以第二预定图案嵌入其中的第二组不透射线标记；侧部框架，所述侧部框架具有多个光学跟踪标记，并且适于可拆卸地安装到所述底部框架而不刺穿待插置在所述底部框架与所述侧部框架之间的消毒盖布。2.根据权利要求1所述的配准夹具，其中所述侧部框架以非刺穿方式运动地安装到所述底部框架。3.根据权利要求1所述的配准夹具，其中：所述底部框架包括至少三个间隔开的运动安装点；所述侧部框架包括互补的运动安装点并且适于安装到所述底部框架上的对应的运动安装点；以及非刺穿夹具。4.根据权利要求3所述的配准夹具，其中所述底部框架的所述运动点包括多个凹部，并且所述互补的运动点包括适于与所述凹部自对准的多个球形球。5.根据权利要求3所述的配准夹具，其中非刺穿盖布夹具包括：U形夹具，所述U形夹具能够安装在所述底部框架的侧壁上方；手柄，所述手柄具有以螺纹方式联接...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：格罗伯斯医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：