CN102727308A - 一种用于手术导航系统可重复拆装的定位参考架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于导航手术过程中可重复拆装的定位参考架，包括：底座，在底座下方固定有三根钛合金针；第一关节组件，包括第一关节和第一关节固定筒，第一关节通过第一关节固定筒与底座组合，用固定螺母固定；钛钉导向管，其中心是沉孔结构，其上安装有调节螺母，用来调节钛钉导向管底部与针尖平面的距离；第二关节组件，包括第二关节和第二关节固定螺杆，第二关节组件用固定螺母固定啮合在第一关节上；第三关节组件，包括圆柱销和十字支架柱，第三关节组件用固定螺母固定啮合在第二关节上；十字支架柱上设有反射红外线的反光球阵列。本发明结构紧凑、轻巧，可重复拆装、不必重新配准仍能保持在初始安装位置上，不影响导航手术进行。

Description

一种用于手术导航系统可重复拆装的定位参考架
技术领域
本发明属于医疗器械领域，涉及一种用于外科导航手术术中追踪病人解剖结构位置改变的定位参考架，尤其涉及一种用于头部导航手术可在术中重复拆装而不影响导航精度的定位参考架。
背景技术
手术导航技术来源于立体定向神经外科，将医学影像诊断技术、空间定位技术、三维图像处理技术和高性能计算机结合起来，又称无框架立体定向外科或影像导航外科。而手术导航系统的工作过程大致相似，首先根据患者CT或MRI的断层影像重建解剖结构三维模型，使医生可以从各个角度观察病灶周围的组织结构关系，在手术前制定最佳的安全的手术路线。手术过程中实时跟踪定位手术器械的位置，并将手术器械的位置在患者影像上实时更新显示，从而手术器械相对计划手术路线、病灶的位置一目了然，引导手术器械不偏离手术计划，同时避免正常组织受到损伤。外科手术导航最初应用于神经外科，并逐步扩展到耳鼻喉科、脊柱外科、膝髋关节和创伤等领域。导航技术在临床上的应用是在传统外科手术理念上的巨大进步，明显提高了手术精度、减小了手术创伤，增加了手术的安全性。导航系统已成为微创外科的重要组成部分，作为一种先进的微侵袭设备，可降低医生手术的难度和强度，使手术更加安全。在国外，已成为外科手术室的常规设备。
目前手术导航系统大多采用红外线光学定位技术。其工作过程大致为：术前扫描病人影像；术前在病人影像上制定手术计划；在病人手术区域附近安装带有红外线反射源或发射源的定位参考架，便于术中追踪病人位置移动；术中配准，将病人影像空间和实际病人空间一一对应；术中导航，红外线定位装置通过追踪手术工具和定位参考架上的红外线发射源和反射源的位置追踪手术工具和病人解剖结构的位置改变，从而将手术工具的位置在术前影像上实时更新显示，通过导航医生可明确目前工具的位置等信息。
术中配准完成后，安装于病人解剖结构上的定位参考架不能发生移动，参考架任何相对于配准时原始位置的移动都将叠加到导航定位误差上，最终导致导航手术无法进行。因此，定位参考架安装后直至导航结束不能拆卸，以保持在原来的位置。因整个手术过程中只是少部分时间使用导航定位，导航之外的大部分时间参考架严重影响手术医生的操作空间。本发明设计了一种可在手术中拆卸，重新安装后又能恢复原来位置的定位参考架。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于改变目前使用的定位参考架的不足，提供一种可以在手术中重复拆装、不必重新配准仍旧保持原来位置精度的定位参考架。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于手术导航系统可重复拆装的定位参考架，包括：
底座，在底座下方固定有数根针；
第一关节组件，其包括第一关节和第一关节固定筒，该第一关节通过第一关节固定筒与底座组合在一起，用固定螺母固定；
钛钉导向管，该钛钉导向管中心是沉孔结构，钛钉导向管上安装有调节螺母，用来调节钛钉导向管底部与底座下方固定的数根针的针尖平面之间的距离；
第二关节组件，其包括第二关节和第二关节固定螺杆，该第二关节组件用固定螺母固定啮合在第一关节上；
第三关节组件，其包括圆柱销和十字支架柱，十字支架柱上设有一根固定的圆柱销，该第三关节组件用固定螺母固定啮合在第二关节上；十字支架柱上设有反射红外线的反光球阵列。
所述在底座下方固定的数根针可以是三根钛合金针。
所述的底座上有端面齿，端面齿的边缘圆周上有对应的刻度标记，所述三根钛合金针与底座的三个孔过盈配合安装。
所述第一关节上设有与底座对应的啮合端面齿，并设有对应的刻度标记。
所述第一关节通过第一关节固定筒穿过底座上设的孔与底座组合在一起，用固定螺母固定。
所述第二关节与第一关节有对应的啮合端面齿，并有对应的刻度标记。
所述第二关节通过第二关节固定螺杆穿过第一关节上设的孔并用固定螺母固定啮合在第一关节上。
所述十字支架柱上设的反射红外线的反光球阵列由十字支架、反光球基座和反光球组成；十字支架的四个顶端上设有4个反光球基座，4个反光球基座上设有4个反光球。
所述的十字支架柱在固定螺母的拉动下，圆柱销与第二关节上的端面齿啮合，用以将第三关节组件固定啮合在第二关节上。
和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供的定位参考架在使用过程中，可以可靠地固定在病人身体上，为外科手术导航提供固定参考位置，该装置在手术过程中，若暂时不用，可以拆下主要部件，待需要重新使用时，可以立即装好，无须重新配准，不影响原来的位置精度。本发明提供的定位参考架通过在底座上的三根针，放置在病人体表上，用一枚钛钉穿过钛钉导向管进行固定，钛钉导向管可调节与病人体表面之间的距离，这样就可以控制旋入病人体表组织的钛钉深度。本发明的装置有三个关节，可以调整反射红外线的反光球阵列至合适的位置，每个关节用端面齿啮合，并有刻度标记指示角度位置，方便在原位重复拆装。本发明提供的定位参考架结构紧凑、轻巧，可以重复拆装、不必重新配准仍旧保持原来位置精度，不影响外科手术的进行，具有极高的实用性。
附图说明
图1为本发明实施例定位参考架的立体结构示意图；
图2为本发明实施例组装示意图一；
图3为本发明实施例组装示意图二；
图4为本发明实施例组装示意图三；
图5为本发明实施例组装示意图四；
图6为本发明实施例组装示意图五；
图7为本发明实施例定位参考架的平面结构示意图；图7(A)是本发明实施例定位参考架的正视图；图7(B)是本发明实施例定位参考架的俯视图；
图8为图7的A-A向剖视图；
图9为图7的B-B向剖视图。
图中附图标记说明：
1是十字支架；3是十字支架柱；4是反光球；5是反光球基座；6是调节螺母；7是钛钉导向管；9A、9B、9C是固定螺母；10是第一关节；11是三根钛合金针；12是底座；13是第一关节固定筒；15是第二关节固定螺杆；16是圆柱销；17是第二关节。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供的一种用于手术导航系统重复拆装不影响精度的定位参考架上包括：
(a)底座12、固定于底座12下方的三根钛合金针11；
本发明所述的底座12上有端面齿，端面齿的边缘圆周上有对应的刻度标记，三根钛合金针11与底座12的三个孔过盈配合安装，见图1-4、图7、图9)。
(b)第一关节组件：包括第一关节10、第一关节固定筒13；
本发明所述的第一关节10通过第一关节固定筒13与底座12组合在一起(第一关节固定筒13穿过底座12上设的孔使两者组合在一起)，用固定螺母9A固定，第一关节10有与底座12对应的啮合端面齿，并有对应的刻度标记，见图1-4、图7、图9。
(c)钛钉导向管7、调节螺母6；
本发明所述的钛钉导向管7中心是沉孔结构，用于安放一枚钛钉；钛钉导向管7上安装有调节螺母6，用来调节钛钉导向管7底部与针尖(三根钛合金针11)平面之间的距离，见图1、图3、图4、图7、图9。
(d)第二关节组件：包括第二关节17、第二关节固定螺杆15；
本发明所述的第二关节17和第二关节固定螺杆15组成第二关节组件，第二关节17与第一关节10有对应的啮合端面齿，并有对应的刻度标记；第二关节17通过第二关节固定螺杆15穿过第一关节10上设的孔并用固定螺母9C固定啮合在第一关节10上，见图1、图5-图8。
(e)第三关节组件：包括圆柱销16、十字支架柱3；
本发明所述的十字支架柱3上有一根固定的圆柱销16，十字支架柱3在固定螺母9B的拉动下，圆柱销16与第二关节17上的端面齿啮合，用以固定十字支架柱3，见图1、图5-图9。
如图2-图6所示，是本发明实施例，提供一种用于手术导航系统重复拆装不影响精度的定位参考架的使用组装过程包括如下步骤：
首先，如图2所示，第一关节10通过第一关节固定筒13与底座12组合在一起，用固定螺母9A固定；
然后，如图3所示，把安装有调节螺母6的钛钉导向管7插入第一关节固定筒13内，用调节螺母6来调节钛钉导向管7底部与三根钛合金针11的针尖平面之间的距离；
然后，如图4所示，把组装好的调节螺母6、钛钉导向管7、固定螺母9A、第一关节10、第一关节固定筒13、三根钛合金针11、底座12组件，通过在底座12上的三根钛合金针11，放置在病人体表上，用一枚钛钉穿过钛钉导向管7，用螺丝刀进行固定，钛钉导向管7通过调节螺母6可调节与病人体表面之间的距离，这样就可以控制旋入病人体表组织的钛钉深度；
然后，如图5所示，预先准备好反射红外线的反光球阵列。本发明所述的第二关节17和第二关节固定螺杆15组成第二关节组件，第二关节17与第一关节10有对应的啮合端面齿，并有对应的刻度标记；圆柱销16、十字支架柱3组成的第三关节组件，用固定螺母9B固定啮合在第二关节17上，十字支架柱3上面是由十字支架1、反光球基座5、反光球4组成的反射红外线的反光球阵列，十字支架1的四个顶端上设有4个反光球基座5，4个反光球基座5上设有4个反光球4，每个反光球基座上设有一个反光球；
最后，如图6所示，安装反射红外线的反光球阵列。第二关节17和第二关节固定螺杆15组成的第二关节组件，用固定螺母9C固定啮合在第一关节10上，最终整个定位参考架组装完成，组装完成后定位参考架结构见图1)。
本发明的用于手术导航系统可重复拆装的定位参考架有三个关节，可以调整反射红外线的反光球阵列至合适的位置，每个关节用端面齿啮合，并有刻度标记指示角度位置，在手术过程中，若暂时不用手术导航系统，可以拆下主要部件，待需要重新使用时，可以在原先位置重新装好，无须重新配准，不影响原来的位置精度。

Claims (9)

1.一种用于导航手术可重复拆装的定位参考架，其特征在于，包括：
底座(12)，在底座(12)下方固定有数根针；
第一关节组件，其包括第一关节(10)和第一关节固定筒(13)，该第一关节(10)通过第一关节固定筒(13)与底座(12)组合在一起，用固定螺母(9A)固定；
钛钉导向管(7)，该钛钉导向管(7)中心是沉孔结构，钛钉导向管(7)上安装有调节螺母(6)，用来调节钛钉导向管(7)底部与底座(12)下方固定的数根针的针尖平面之间的距离；
第二关节组件，其包括第二关节(17)和第二关节固定螺杆(15)，该第二关节组件用固定螺母(9C)固定啮合在第一关节(10)上；
第三关节组件，其包括圆柱销(16)和十字支架柱(3)，十字支架柱(3)上设有一根固定的圆柱销(16)，该第三关节组件用固定螺母(9B)固定啮合在第二关节(17)上；十字支架柱(3)上设有反射红外线的反光球阵列。
2.如权利要求1所述的用于手术导航系统可重复拆装的定位参考架，其特征在于，所述在底座(12)下方固定的数根针为三根钛合金针(11)。
3.如权利要求2所述的用于手术导航系统可重复拆装的定位参考架，其特征在于，所述的底座(12)上有端面齿，端面齿的边缘圆周上有对应的刻度标记，所述三根钛合金针(11)与底座(12)的三个孔过盈配合安装。
4.如权利要求1所述的用于手术导航系统可重复拆装的定位参考架，其特征在于，所述第一关节(10)上设有与底座(12)对应的啮合端面齿，并设有对应的刻度标记。
5.如权利要求1所述的用于手术导航系统可重复拆装的定位参考架，其特征在于，所述第一关节(10)通过第一关节固定筒(13)穿过底座(12)上设的孔与底座(12)组合在一起，用固定螺母(9A)固定。
6.如权利要求1所述的用于手术导航系统可重复拆装的定位参考架，其特征在于，所述第二关节(17)与第一关节(10)有对应的啮合端面齿，并有对应的刻度标记。
7.如权利要求1所述的用于手术导航系统可重复拆装的定位参考架，其特征在于，所述第二关节(17)通过第二关节固定螺杆(15)穿过第一关节(10)上设的孔并用固定螺母(9C)固定啮合在第一关节(10)上。
8.如权利要求1所述的用于手术导航系统可重复拆装的定位参考架，其特征在于，所述十字支架柱(3)上设的反射红外线的反光球阵列由十字支架(1)、反光球基座(5)和反光球(4)组成；十字支架(1)的四个顶端上设有4个反光球基座(5)，4个反光球基座(5)上设有4个反光球(4)。
9.如权利要求1所述的用于手术导航系统可重复拆装的定位参考架，其特征在于，所述的十字支架柱(3)在固定螺母(9B)的拉动下，圆柱销(16)与第二关节(17)上的端面齿啮合，用以将第三关节组件固定啮合在第二关节(17)上。
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