示踪器及包括其的机械臂组件和手术导航系统技术方案

提供一种示踪器、机械臂组件以及手术导航系统。该示踪器包括多个标记物(2)以及支架(1)，支架被构造成曲面结构，其包括用于连接多个标记物的多个连接部(11)，这些连接部(11)布置成使得多个标记物(2)形成至少两个不同的示踪平面，其中曲面结构的轮廓与被跟踪物体(3)的轮廓相适配；并且支架(1)包括在连接部(11)之间延伸的多个条形件(13)，相邻的条形件(13)之间形成镂空部(14)。该示踪器允许光学跟踪装置能够在更大的视野范围内捕获到该示踪器，并且支架强度更牢固，形状更贴合被跟踪物体，安装后整体结构更紧凑，不容易与其他物体干涉。且示踪器重量更小，能够增加被跟踪物体的许用重量。重量。重量。

【技术实现步骤摘要】
示踪器及包括其的机械臂组件和手术导航系统


[0001]本技术涉及医疗设备
，尤其涉及一种示踪器以及包括示踪器和机械臂的机械臂组件以及包括示踪器的手术导航系统。

技术介绍

[0002]示踪器在手术机器人导航系统中广泛使用。通常需要在机器人的机械臂上设置示踪器，并根据需要在手术器械和/或患者待治疗部位等位置设置示踪器。示踪器与导航系统的光学追踪装置(例如NDI)配合，实现手术导航系统中的机械臂、手术器械或患者治疗部位的跟踪定位。示踪器通常有被动示踪器和主动示踪器两种形式。被动示踪器的被动标记物(也称无源标记物)例如为被动反光球。主动示踪器的标记物可以为主动发光的LED等。现有的被动示踪器通常由平面安装支架和四个被动标记物组成。四个被动标记物被固定到平面安装支架上，从而形成一个示踪平面。被动示踪器被刚性地附着到被跟踪的物体上。光学追踪装置可以识别被动示踪器的独特的几何形状，并且可以确定示踪器在导航系统中的位置和方向。
[0003]现有的示踪器常遇到被其他物体遮挡而不能处于光学追踪装置的视野中、从而无法被有效地识别的问题。例如，对于附着在机械臂上的示踪器而言，在机械臂运动的过程中，机械臂的不同姿态导致示踪器例如被机械臂的其他关节遮挡，使得光学追踪装置无法追踪到示踪器。这些问题将导致不得不调整光学追踪装置的位置或调整机械臂的姿态，甚至可能导致机械臂执行路径解决方案的失败。为了避免遮挡示踪器而调整光学追踪装置以及调整机械臂会耗费时间，导致手术过程的延长，并且增加操作者的工作量。
[0004]而且，在示踪器安装到被跟踪物体上时，常存在由于示踪器的重量较大而使得被跟踪物体(例如手术器械或机械臂等)的许用重量较小，或示踪器在被跟踪物体运动的过程中易于与其他部件干涉等问题。并且，现有的示踪器常存在结构不够牢固、支架易于变形，从而影响标记物在支架上的定位精度的问题。
[0005]此外，现有的示踪器的设计结构更加专门化，需要为不同的追踪对象例如机械臂或手术器械设计具有相匹配的机械接口的示踪器，而这增加了产品开发中的成本。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于解决现有技术中存在的上述至少一个问题和/或其他问题。
[0007]为实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种示踪器，所述示踪器包括多个标记物以及支架，所述支架被构造成曲面结构，并且所述支架包括多个连接部，这些连接部布置成使得分别连接在其上的多个标记物形成至少两个不同的示踪平面，其中每个示踪平面上包括至少四个标记物，并且不同的示踪平面上的标记物所形成的几何形状各不相同；所述支架包括设置在所述曲面结构上的适于将所述支架安装在被跟踪物体上的安装部，所述曲面结构的轮廓与所述被跟踪物体的轮廓相适配；所述支架包括在连接部之间延
伸的多个条形件，相邻的条形件之间形成镂空部。
[0008]根据一种示例，在相邻两个示踪平面的交界处设置有至少一个标记物，其形成这两个示踪平面的共用标记物。
[0009]根据一种示例，所述多个标记物包括第一标记物、第二标记物、第三标记物、第四标记物、第五标记物和第六标记物，以形成两个示踪平面，其中第三标记物和第四标记物为两个示踪平面的所述共用标记物，第一标记物、第二标记物和第三标记物、第四标记物共同形成一示踪平面，并且第三标记物、第四标记物、第五标记物和第六标记物共同形成另一示踪平面。
[0010]根据一种示例，所述曲面结构具有弧形的横截面。根据另一示例，所述弧形的圆心角至少为90度。根据再一示例，所述曲面结构被构造成环形。
[0011]根据一种示例，所述第一标记物和第二标记物通过相应的连接部设置在所述弧形的第一端处，所述第五标记物和第六标记物通过相应的连接部设置在所述弧形的第二端处，其中第一标记物和第二标记物之间的距离不同于所述第五标记物和第六标记物之间的距离。
[0012]根据一种示例，所述安装部被构造成螺纹连接接口，以适于通过螺纹连接件将所述示踪器安装到所述被跟踪物体上。
[0013]根据一种示例，所述示踪器还包括用于将所述多个标记物连接到所述多个连接部的多个支撑件。
[0014]根据一种示例，每个所述支撑件的一端螺纹连接到所述连接部上，另一端通过卡口结构连接到所述标记物。
[0015]根据一种示例，所述示踪器为被动示踪器，所述标记物为反光球。
[0016]根据一种示例，所述支架由金属或者高分子材料制成。
[0017]根据一种示例，所述支架能够重复使用。
[0018]根据本技术的另一方面，还提供一种机械臂组件，其包括机械臂以及安装在所述机械臂上的根据上述各示例中任一项所述的示踪器。
[0019]根据本技术的另一方面，还提供一种手术导航系统，其包括光学追踪装置以及根据上述各示例中任一项所述的示踪器。
[0020]在本技术的上述各示例性的方案中，由于多个标记物形成至少两个不同的示踪平面，使得光学追踪装置能够在更大的视野范围内捕获到示踪器。即使有一部分标记物被遮挡，其余标记物也能够被捕获到，从而能够获知示踪器的位置和方向。这降低了对光学追踪装置以及被跟踪物体的调整需求，节省了手术操作时间，减少了操作者的工作量，并且提高了手术效率。而且，在示踪器安装在机械臂上的情况下，由于该示踪器更易于被追踪到，对机械臂的运动限制更小，这允许机械臂执行更复杂的手术路径，满足更复杂的手术要求。进一步地，通过在相邻的两个示踪平面的一个交界处设置有共用标记物，使得能够以较少的标记物来实现示踪器的更大的可追踪范围和可追踪角度，节省了标记物，并且减小示踪器的尺寸、重量以及安装复杂性。由于示踪器继而机械臂能够被更可靠地追踪到，也提高了机械臂的控制精度和控制可靠性，提高了手术的安全性。更进一步地，由于支架被构造成曲面结构，结构更牢固和稳定，各标记物的定位精度能够得到保证。曲面结构的支架还使得支架的轮廓更贴合于被跟踪物体的安装部位的外部轮廓，安装后整个结构更紧凑，并且在
空间上不容易与其他物体干涉，增加了机械臂或是手术器械运动的灵活性，更利于手术的进行。而且，支架采用镂空结构，在保证了结构强度的同时，有效地减小了示踪器的重量。较轻的示踪器也使得被跟踪物体的许用重量增加。此外，示踪器的安装部被构造成标准螺纹安装接口的方式，使得该示踪器能够适用于各种类型的机械臂或是手术器械，减少开发成本，并且更便于示踪器的安装。
附图说明
[0021]本技术的特征和优点将通过下文参照附图提供的详细描述而得以清楚地理解。应理解的是，下列附图仅仅是示意性的且并非一定按比例绘制，因而不能视为对本技术的限制，其中：
[0022]图1示出根据本技术的一种示例性实施例的示踪器的立体示意图。
[0023]图2示出包括图1所示的示踪器的一种示例性的机械臂组件的立体示意图。
具体实施方式
[0024]下面参照附图描述本技术的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属领域的技术人员更全面地了解和实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种示踪器，其特征在于，所述示踪器包括：多个标记物(2)；以及支架(1)，所述支架(1)被构造成曲面结构，并且所述支架(1)包括多个连接部(11)，这些连接部(11)布置成使得分别连接在其上的所述多个标记物(2)形成至少两个不同的示踪平面，其中每个示踪平面上包括至少四个标记物(2)，并且不同的示踪平面上的标记物(2)所形成的几何形状各不相同；并且其中，所述支架(1)包括设置在所述曲面结构上的适于将所述支架安装在被跟踪物体(3)上的安装部(12)，所述曲面结构的轮廓与所述被跟踪物体(3)的轮廓相适配；所述支架(1)包括在连接部(11)之间延伸的多个条形件(13)，相邻的条形件(13)之间形成镂空部(14)。2.根据权利要求1所述的示踪器，其特征在于，在相邻两个示踪平面的交界处设置有至少一个标记物(2)，其形成这两个示踪平面的共用标记物(2)。3.根据权利要求2所述的示踪器，其特征在于，所述曲面结构具有弧形的横截面。4.根据权利要求3所述的示踪器，其特征在于，所述多个标记物(2)包括第一标记物(21)、第二标记物(22)、第三标记物(23)、第四标记物(24)、第五标记物(25)和第六标记物(26)，以形成两个示踪平面，其中第三标记物(23)和第四标记物(24)为两个示踪平面的所述共用标记物，第一标记物(21)、第二标记物(22)和第三标记物(23)、第四标记物(24)共同形成一示踪平面，并且第三标记物(23)、第四标记物(24)、第五标记物(25)和第六标记物(26)共同形成另一示踪平面。5.根据权利要求4所述的示踪器，其特征在于，所述第一标记物(21)和第二标记物(22)通过相应的连接部(11)设置在所述弧形的第一端处，所述第五标记物(25...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明皓，韩盈舟，杨文强，陈琳琦，
申请(专利权)人：常州市康辉医疗器械有限公司，
类型：新型
国别省市：