【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗器械，具体涉及一种基于陀螺仪的功能模块定位方法。
技术介绍
1、经皮穿刺手术是临床中常见的一类手术，通过经皮穿刺可以完成病理分析、药物注入、积液引流，也可以进行多种微创治疗，例如微波消融、射频消融、粒子植入等。穿刺治疗有着创伤小、恢复快、疗效好的特点，近年来被越来越多的医疗机构广泛开展。但该手术要求术者将穿刺针精准地穿刺到特定位置，有着较高的精度要求。为了提高穿刺精度，医生通常会使用一种穿刺定位引导支架，在支架末端安装穿刺针引导器或穿刺针引导模板，在引导器或引导模板的作用下将一根或多根穿刺针精准地进行穿刺。但是，目前常规的穿刺定位引导支架的负载能力不强、刚性不足，手术过程中易晃动等诸多问题，因此需要采用刚性更高的定位支架结构，同时需要尽量减小定位支架占用的体积，以便节省手术的空间。
2、另外，目前在穿刺引导模板上通常会增加陀螺仪，将陀螺仪采集到的穿刺引导模板的姿态倾角显示出来，以便于医生调节到目标姿态。但目前的姿态倾角显示为rx、ry的数字，医生无法直观地理解当前姿态与目标姿态之间的偏差，从而无法快速理解手动调节的方向与尺度，不能有效地协助手术人员进行穿刺定位。
3、另外，随着科学技术的进步和人们生活水平的提高，具有微创效果的内窥镜在体腔部疾病的诊断及治疗中已发挥着重大作用。但是，目前内窥镜手术时，需要专人扶持镜头，以便于及时根据手术部位的变化而改变镜头位置、方向等，因此，扶镜头者与手术者在手术操作过程中由于持镜时间过长或其他不同的状况发生，造成扶镜头者的疲劳，影响手术的正常进行及效果。
技术实现思路
1、为解决上述现有的技术问题、缺陷和不能达到的技术要求，本专利技术的目的之一在于提供一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，通过设置在功能模块上的陀螺仪及计算单元实时展现当前位置与目标位置之间的差异，便于操作人员进行位姿调整。
2、为实现上述目的，本专利技术公开了一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，包括如下步骤：
3、步骤1：将功能模块安装在被动调节支架上；
4、步骤2：将目标姿态角导入到计算单元中；
5、步骤3：计算单元实时读取陀螺仪采集到的功能模块的当前姿态角；
6、步骤4：对于空间中的目标坐标系与当前坐标系之间的差异，通过空间位姿算法换算到偏斜方向和/或偏斜角和/或偏航角；
7、步骤5：偏斜方向和/或偏斜角和/或偏航角在显示屏上以数字和/或图像的形式显示；
8、步骤6：操作人员根据显示屏上的偏差显示，再次进行功能模块的位姿调整；
9、其中，目标姿态角对应目标坐标系，陀螺仪采集到的当前姿态角对应当前坐标系，所述当前坐标系始终与功能模块保持相对静止。
10、优选的，在步骤1-5中：当前坐标系以功能模块的基准平面的法向量为z轴，模板的长、宽分别对应x、y轴；当前坐标系与目标坐标系均为笛卡尔坐标系；
11、偏斜方向：将两个坐标系的原点对齐，两z轴所形成的平面与当前坐标系xoy平面或水平面的相交线方向；
12、偏斜角：将两个坐标系的原点对齐，两z轴所形成的角度。
13、优选的，在显示屏上以气泡图或双环图的形式显示偏斜方向和偏斜角；或在显示屏上用一个箭头或线段表示偏斜方向，用一个数字表示偏斜角；或在显示屏上用一个箭头或线段表示偏斜方向，用箭头或线段的长度表示偏斜角；
14、当在显示屏上以双环图的形式显示偏斜方向和偏斜角时，双环图中两个不同心的圆的圆心连线方向是偏斜方向，两圆心连线距离对应偏斜角，偏斜角越大，两圆心距离越长，角度精确到0.1°；或当偏斜角度大于预设阈值时，两圆心距离不再增大；
15、当在显示屏上以气泡图的形式显示偏斜方向和偏斜角时，气泡图中气泡圆心与大圆圆心的连线方向是偏斜方向，两圆心连线距离对应偏斜角度，偏斜角度越大，两圆心距离越长，角度精确到0.1°；或当偏斜角度大于预设阈值时，两圆心距离不再增大；
16、当在显示屏上用一个箭头或线段表示偏斜方向，用一个数字表示偏斜角时，箭头或线段的指向为偏斜方向，数字的数值对应偏斜角，偏斜角度越大，数字的数值的越大，角度精确到0.1°；
17、当在显示屏上用一个箭头或线段表示偏斜方向，用箭头或线段的长度表示偏斜角时，箭头或线段的指向为偏斜方向，箭头或线段的长度对应偏斜角，偏斜角度越大，箭头或线段的长度越长，角度精确到0.1°；或当偏斜角度大于预设阈值时，箭头或线段的长度不再增大。
18、所述偏航角定义为：两坐标系通过rpy角(roll,pitch,yaw)相互转换，偏航角为其中的y角(yaw)；
19、或者偏航角采用以下定义：将两个坐标系的原点对齐，目标坐标系的xoz平面或yoz平面与当前坐标系xoy平面的相交线与当前坐标系xoy平面内某一固定基准线的夹角；
20、所述偏航角在显示屏上以图像和/或数字的形式显示；
21、在显示屏上以气泡图、双环图、线段或箭头的形式显示偏航角的目标和当前量；
22、在显示屏上以双环图的形式显示时，双环图中的标记块代表偏航角的目标和当前量，能够通过绕当前坐标系的z轴旋转来实现标记块的对准，标记块可采用箭头或刻度线来代替；
23、在显示屏上以气泡图的形式显示时，气泡图中气泡中的标记块代表偏航角的目标和当前量，能够通过绕当前坐标系的z轴旋转来实现标记块的对准，标记块可采用箭头或刻度线来代替；
24、在显示屏上以箭头或线段的形式显示时，外圈中的标记块代表偏航角的目标和当前量，能够通过绕当前坐标系的z轴旋转来实现标记块的对准，标记块可采用箭头或刻度线来代替。
25、优选的，陀螺仪安装在功能模块上，并通过电池供电，所述功能模块与计算单元、外部显示屏连接，连接方式为有线形式或无线形式，陀螺仪能够实时测量功能模块的当前姿态角；
26、目标姿态角由计划软件计算得出，并输入至计算单元中。
27、优选的，所述功能模块为穿刺引导模块、内窥镜支撑架、牵拉器、摄像头模块的一种或多组组合，所述牵拉器上设有牵拉钩用于牵拉生物体组织，使其被牵拉到所需要的位置，所述摄像头模块用于拍摄手术场景。
28、优选的，所述穿刺引导模块用于引导至少一根穿刺针沿预设的穿刺路径穿刺，便于高精度地完成穿刺针的调整对准与穿刺，穿刺引导模块上设有与穿刺针外径相适配的穿刺引导部，该穿刺引导部与穿刺针间隙配合，实现导向作用；
29、所述穿刺引导模块采用穿刺引导夹爪，穿刺引导夹爪安装在一个调节臂上或同时安装在两个调节臂上，穿刺引导夹爪由两个爪瓣组成，两个爪瓣至少有一个设有引导槽，当穿刺引导夹爪合拢时，引导槽形成一个引导孔，该引导孔与穿刺针间隙配合，能够实现对穿刺针的引导，当穿刺引导夹爪张开时，穿刺针能够从穿刺引导夹爪上脱离；
30、或所述功能模块为穿刺引导模板，所述穿刺引导模板能够引导多根穿刺针沿预设穿刺路径进行穿刺；所述穿刺引导模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，在步骤1-5中：当前坐标系以功能模块的基准平面的法向量为Z轴，模板的长、宽分别对应X、Y轴；当前坐标系与目标坐标系均为笛卡尔坐标系；
3.根据权利要求1所述的一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，在显示屏上以气泡图或双环图的形式显示偏斜方向和偏斜角；或在显示屏上用一个箭头或线段表示偏斜方向，用一个数字表示偏斜角；或在显示屏上用一个箭头或线段表示偏斜方向，用箭头或线段的长度表示偏斜角；
4.根据权利要求1所述的一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，所述陀螺仪安装在功能模块上，并通过电池供电，所述功能模块与计算单元、外部显示屏连接，连接方式为有线形式或无线形式，陀螺仪能够实时测量功能模块的当前姿态角；
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，所述功能模块用于实现手
7.根据权利要求6所述的一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，所述穿刺引导模块(99)用于引导至少一根穿刺针沿预设的穿刺路径穿刺，便于高精度地完成穿刺针的调整对准与穿刺，穿刺引导模块(99)上设有与穿刺针外径相适配的穿刺引导部，该穿刺引导部与穿刺针间隙配合，实现导向作用；
8.根据权利要求6所述的一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，
9.根据权利要求6所述的一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，所述内窥镜支撑架能够装夹内窥镜，所述内窥镜包括腹腔镜、胸腔镜、宫腔镜；所述内窥镜支撑架内旋转设置有装夹件，所述装夹件设有卡紧机构，所述卡紧机构用于装夹内窥镜，所述装夹件能够绕内窥镜的镜杆轴线旋转，从而使内窥镜能够绕其自身镜杆轴线旋转，所述内窥镜支撑架上还设有锁紧机构，能够通过锁紧机构锁定内窥镜绕镜杆轴线的旋转角度。
10.根据权利要求7所述的一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，通过调节臂调节并固定所述功能模块的空间位姿，所述调节臂(97)为被动调节支架，被动调节支架为机械式阻尼臂、机械螺纹锁紧臂、机械液压锁紧臂、蛇形锁紧臂、电磁制动式定位支架、气压制动式定位支架、液压制动式定位支架中的一种或多种组合；
...【技术特征摘要】
1.一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，在步骤1-5中：当前坐标系以功能模块的基准平面的法向量为z轴，模板的长、宽分别对应x、y轴；当前坐标系与目标坐标系均为笛卡尔坐标系；
3.根据权利要求1所述的一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，在显示屏上以气泡图或双环图的形式显示偏斜方向和偏斜角；或在显示屏上用一个箭头或线段表示偏斜方向，用一个数字表示偏斜角；或在显示屏上用一个箭头或线段表示偏斜方向，用箭头或线段的长度表示偏斜角；
4.根据权利要求1所述的一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，所述陀螺仪安装在功能模块上，并通过电池供电，所述功能模块与计算单元、外部显示屏连接，连接方式为有线形式或无线形式，陀螺仪能够实时测量功能模块的当前姿态角；
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种基于陀螺仪的功能模块定位方法，其特征在于，所述功能模块用于实现手术中的各种功能，功能模块为穿刺引导模块(99)、内窥镜支撑架、牵拉器、摄像头模块的一种或多组组合，所述牵拉器上设有牵拉钩用于牵拉住生物体组织，使其被牵...
【专利技术属性】
技术研发人员：简小林，万银秀，曾婷，
申请(专利权)人：江西威特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。