【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及创新医疗器械领域，具体涉及创新的用于脑颅外科手术的三维空间定向系统，以及头架和自动化地检测和验证头架的角度的方法。
技术介绍
1、颅内病变疾病不同，病变部位不同，症状也是不同的。颅内病变的临床症状很多，所以在颅内手术时就需要对穿刺的位置和角度需要很精确的靶向定位。脑出血血肿引流、颅内病变活检、癫痫病灶毁损、脑室穿刺外引流、dbs电极植入术等需要对颅内靶点进行精准定位和调整，是立体定向手术常见的适应证。
2、cn116327334a公开了一种颅内病变精准靶向定位装置，包括圆柱型的连接杆，所述连接杆的表面套接有可以转动的套筒，且套筒的表面一体式连接有底座，且底座远离套筒的一面通过滚动轴承转动连接有齿轮盘，所述齿轮盘的固定有导向管，所述底座的表面位于齿轮盘的一侧焊接有固定块，且固定块的中间部位穿插有横轴，所述横轴的一端固定连接有压板，且压板与齿轮盘的表面啮合，所述连接杆的两端均固定连接有弹簧夹板；该专利技术通过套筒在连接杆表面转动可以调节导向管上下角度方向，而齿轮盘在底座上转动可以调节导向管的左右方向，便于调节，操作方便，保证穿刺针的精准靶向定位。
3、cn112022353a公开了一种手术机器人手术器械定位组件，属于筛沙装置
，其技术方案要点包括操作控制面板和固定支架，固定支架的下端面固定连接有调节伺服电机，两个固定板的前端面均固定连接有电控伸缩器，两个活动板的左右两侧均设置有与第一活动销轴相匹配的第一限位螺母，连接爪的左右两侧均设置有与第二活动销轴相匹配的第二限位螺母，x驱动丝杆位于连接
4、cn112089481a公开了一种ct穿刺针自动导向装置，其技术方案要点是包括第一驱动杆和第二驱动杆，第一驱动杆连接有与第一齿轮啮合的第一齿板，第二驱动杆上设置有与第二齿轮啮合的第二齿板，第一长滑孔滑动连接有供穿刺针穿过的导向套，以引导穿刺针，导向套的下端穿过第二长滑孔，并与第二长滑孔滑动连接。本专利技术具有以下有益效果：第一驱动杆和第二驱动杆分别控制第一导向架和第二导向架转动，导向套分别沿第一长滑孔和第二长滑孔两个方向移动，以立体地改变导向套引导穿刺针的角度，从而实现自动引导穿刺针刺入的角度，以精确定位刺入的角度。
5、cn116602742a公开了一种脑室穿刺引流术穿刺辅助装置，包括基准件、穿刺针环固件，所述基准件、穿刺针环固件均为中心开孔的片状结构，所述基准件固定在头部，所述穿刺针环固件与基准件中心开孔轴向重合并且直径差距小于1mm。所述穿刺针环固件延伸出具有弯曲结构的延伸部，所述基准件开有匹配所述延伸部的凹槽，所述延伸部与所述凹槽匹配后形成固定结构连接固定所述基准件与穿刺针环固件。本专利技术所述的基准件可以根据穿刺位置进行固定，所述穿刺针环固件在开孔结束后调节角度辅助穿刺，所述穿刺针环固件确保穿刺的稳定性。所述穿刺针环固件还可以与所述颅骨开孔钻环固件配合适用，以保证穿刺引流过程中的隔菌效果，避免颅内感染。
6、上述现有技术的方案中，存在诸多问题和缺陷，例如：产品零部件多，笨重，不便于组装，手术准备时间长；穿刺角度计算繁琐，其精度依赖于手术医生的经验；标记物贴敷于头皮，其位置并非严格固定不动，影响精度；调节接头过于灵敏，对于调节是不便利的；整个设备构造复杂、制造成本高，而且价格高昂。
7、因此，业内需要革新的用于脑颅外科手术的新型三维空间定向系统，以减轻或甚至克服现有技术缺陷，并实现更多的有益技术效果和技术进步。
8、本专利技术说明书的此
技术介绍
部分中所包括的信息，包括本文中所引用的任何参考文献及其任何描述或讨论，仅出于技术参考的目的而被包括在内，并且不被认为是将限制本专利技术范围的主题。
技术实现思路
1、鉴于以上所述以及其它更多的构思而提出了本专利技术。
2、随着计算机处理速度和成像技术的进步，本专利的专利技术人根据当前脑颅外科手术领域的技术现状和特点，创造性地提出基于医学影像学重建计算与三维立体定向头架/神经导航等技术相结合，以作为临床采用的改进的颅内病灶靶点(有时互换地称为“病灶”)的三维空间定位系统/手段。本专利技术的三维空间定向系统及其各个组成部件和相关的方法还以可以用于不限于外科手术的更多用途，包括手术前的分析、模拟和训练，医学院学生和实习医生等的教学、培训，研究和开发，等等。
3、根据本专利技术的一方面的构思，旨在提供一种创新的、可用于脑颅外科手术的三维空间定向系统。该三维空间定向系统包括：基座，基座构造成能够以位置不变的方式固定在患者脑颅上，基座包括支架和安装在支架上的显影环，其中，显影环上设有显影环零刻度点，显影环和显影环零刻度点能够通过ct或mri成像技术识别；头架，头架安装在基座上，其中，头架包括：支撑架，头架通过支撑架可拆卸地固定安装于基座；平面旋转环，其安装在支撑架之上；上盖，其固定于支撑架上且压合在平面旋转环上方，由此使平面旋转环可受控旋转地安装在支撑架与上盖之间；由横轴和纵轴构成的摆动杆，摆动杆的横轴安装在平面旋转环的直径方向上，并可随平面旋转环一起以旋转角度φ受控旋转；纵轴安装成能够以摆动角度θ受控摆动，其中，纵轴限定了供穿刺针插入的穿刺道；磁环，内嵌在平面旋转环上；图像处理系统，图像处理系统配置成：对患者脑颅和基座的ct/mri扫描的影像进行三维重建，确定ct/mri扫描的影像中的显影环平面为基座平面，并确定患者头颅内的病灶靶点t；根据基座平面和头架的高度h映射一头架平面，并由此建立三维直角坐标系(x,y,z)；计算从三维直角坐标系(x,y,z)的原点o至病灶靶点t之间的直线的长度r，并计算得到旋转角度φ和摆动角度θ；基于三维直角坐标系(x,y,z)的原点o建立三维极坐标系，在三维极坐标系中获得病灶靶点t的极坐标为(r，θ，φ)；其中，摆动杆的横轴和纵轴的交叉中心点与三维直角坐标系(x,y,z)的原点o重合。
4、根据一实施例，图像处理系统包括控制显示模块，控制显示模块配置成用于发送校准命令，以及实时显示头架的当前角度状态；和
5、图像处理系统配置成进一步根据病灶靶点t的极坐标为(r，θ，v)数据规划穿刺针的穿刺路径。
6、根据一实施例，基座进一步包括沿着显影环设置的多个生物相容性螺钉。
7、根据一实施例，头架进一步包括固定于上盖处的角度检测控制电路。
8、根据一实施例，角度检测控制电路内置有旋转角度传感器和体姿传感器，其中，旋转角度传感器安装成相切于磁环。
9、根据一实施例，三维空间定向系统进一步包括角度控制台，角度控制台可操作地连接至头架。
10、根据一实施例，角度控制台包括：固定支架，用于固定头架并使之不偏移；传动装置，其一端与电机可操作地本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种头架，其特征在于，所述头架包括：
2.根据权利要求1所述的头架，其特征在于，在所述平面旋转环上还同轴地布置有与所述平面旋转环一起旋转的磁环。
3.根据权利要求1所述的头架，其特征在于，所述摆动杆是T型摆动杆，所述横轴与所述纵轴的交叉中心点与所述平面旋转环是同心的。
4.根据权利要求1所述的头架，其特征在于，所述平面旋转环的内周设有在直径方向上相对的两个横轴承座，所述横轴的两端可旋转地分别安装于所述两个横轴承座中，使得所述纵轴能够摆动。
5.根据权利要求1所述的头架，其特征在于，所述头架设有用于将所述摆动杆锁定而不能摆动的摆动锁位螺丝。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的头架，其特征在于，在所述摆动杆的所述纵轴的顶端或其附近设有用于检测所述摆动杆的摆动角度θ的摆动角度传感器，其中，所述摆动角度传感器是加速度传感器。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的头架，其特征在于，在每个所述支撑柱上设有旋转锁定孔和相应的旋转锁位螺丝。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的头架，其特征在于，在所述支撑环
9.根据权利要求1-5中任一项所述的头架，其特征在于，所述上盖整体上呈圆盘形，并且带有手柄和显示所述旋转角度的刻度盘。
10.根据权利要求2所述的头架，其特征在于，所述上盖上设有角度检测控制电路。
11.根据权利要求10所述的头架，其特征在于，所述角度检测控制电路配置有旋转角度传感器、信号处理电路、加速度传感器和主控MCU。
12.根据权利要求11所述的头架，其特征在于，所述旋转角度传感器定位在与所述磁环的边沿相切的位置。
13.一种通过角度检测控制电路自动化地检测和验证头架的角度的方法，所述角度检测控制电路配置有旋转角度传感器、信号处理电路、加速度传感器和主控MCU，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述头架是根据权利要求1-12中任一项所述的头架；并且
...【技术特征摘要】
1.一种头架，其特征在于，所述头架包括：
2.根据权利要求1所述的头架，其特征在于，在所述平面旋转环上还同轴地布置有与所述平面旋转环一起旋转的磁环。
3.根据权利要求1所述的头架，其特征在于，所述摆动杆是t型摆动杆，所述横轴与所述纵轴的交叉中心点与所述平面旋转环是同心的。
4.根据权利要求1所述的头架，其特征在于，所述平面旋转环的内周设有在直径方向上相对的两个横轴承座，所述横轴的两端可旋转地分别安装于所述两个横轴承座中，使得所述纵轴能够摆动。
5.根据权利要求1所述的头架，其特征在于，所述头架设有用于将所述摆动杆锁定而不能摆动的摆动锁位螺丝。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的头架，其特征在于，在所述摆动杆的所述纵轴的顶端或其附近设有用于检测所述摆动杆的摆动角度θ的摆动角度传感器，其中，所述摆动角度传感器是加速度传感器。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的头架，其特征在于，在每个所述支撑柱上设有旋转锁定孔和相应的旋转锁位...
【专利技术属性】
技术研发人员：文平，屈龙，何文，
申请(专利权)人：深圳湃诺瓦医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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