CN105055019B - 手术用手柄、电磁刀手术系统、定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手术用手柄、电磁刀手术系统、定位系统，其中，该手柄具有第一端和第二端，手术电极由第一端插入手柄，与手术电极对应的电缆由第二端插入手柄，手术电极与电缆在手柄内部连接；手柄上设置有至少三个定位标，定位标能够被导航装置发出的探测信号所识别，以定位手柄的空间位置。本发明在手柄上设置可识别的定位标，能够确定手柄的空间位置，进而可确定手术电极手术端的位置，通过与待手术的生物组织的术前图像、术中图像进行重合运算，得到病灶和手术电极手术端的相对位置，提高手术的安全性和准确性，避免手术误差，且通过对术中图像的诊断和手术电极的精准定位，可有效降低病灶的残留率。

Description

手术用手柄、电磁刀手术系统、定位系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种手术用手柄、电磁刀手术系统、定位系统。

背景技术

目前，对于窄小位置的手术，手术过程中，一般是通过显微镜或内窥镜查看待手术的生物组织，并确定病灶部位，从而进行手术，由于近似看平片图像，缺乏景深的感觉，所以凭借医生的眼睛，在手术电极与病灶的相对位置的判断上可能会产生误差，对于病灶周围或后部的神经等健康组织的精确距离的判断也很困难。因此考虑到手术的安全性，如果不能判断或可能导致周围健康生物组织损伤时，会停止手术，例如，会残留部分肿瘤不切割以保护健康生物组织不受损伤。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种手术用手柄、电磁刀手术系统、定位系统，以至少解决现有技术中无法准确得知手术电极与病灶的相对位置，导致手术误差或病灶残留的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种手术用手柄，所述手柄是弯型手柄，所述手柄具有第一端和第二端，手术电极由所述第一端插入所述手柄，与所述手术电极对应的电缆由所述第二端插入所述手柄，所述手术电极与所述电缆在所述手柄内部连接；所述手柄上设置有至少三个定位标，所述定位标能够被导航装置发出的探测信号所识别，以定位所述手柄的空间位置；

在所述手柄上，靠近所述第一端的位置设置一个定位标，靠近所述第二端的位置设置至少二个定位标，所述手柄上的所有定位标的设置位置不位于同一条直线上；

所述手柄的轴线设置在偏离所述手术电极的轴线的位置，偏离程度满足以下条件：握住所述手柄的医生的手指不会阻挡沿着所述手术电极的轴线从所述第二端一侧观察所述手术电极的手术端的视线。

在一个实施例中，所述电缆包括：芯线和以同轴方式通过绝缘材料包围所述芯线的屏蔽线；所述手柄内部设置电缆通道，所述电缆通道由所述第一端延伸至所述第二端，所述手术电极与所述电缆通过所述电缆通道插入所述手柄内部，且所述手术电极与所述电缆的所述芯线在所述电缆通道内连接；在所述电缆的所述芯线与所述手术电极连接的一端，所述芯线作为有源输出端，所述屏蔽线作为无源输出端，在所述电缆通道内，所述无源输出端处于开路状态，或者，所述无源输出端通过所述电缆通道内设置的包含至少一个电子器件的电路与所述有源输出端连接，形成回路。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电磁刀手术系统，包括：控制装置、上述任一种的手术用手柄、手术电极及电缆，其中，所述手术电极通过所述电缆连接至所述控制装置，所述控制装置用于输出手术所需的电磁功率信号。

根据本发明的另一个方面，提供了一种定位系统，包括：手柄和导航装置；其中，所述手柄是上述任一种的手术用手柄；所述导航装置，用于发出探测信号，识别所述手柄上设置的定位标和待手术的生物组织上设置的定位标，根据识别结果确定所述手柄的空间位置和所述待手术的生物组织的空间位置，并根据所述待手术的生物组织的术前图像数据及术中图像数据、所述手柄的空间位置和所述待手术的生物组织的空间位置分别计算病灶的坐标和插入所述手柄中的手术电极的手术端的坐标。

在一个实施例中，计算手术电极的手术端的坐标包括：根据所述手柄的长度、所述手术电极的长度、所述手柄的空间位置确定所述手术电极的手术端的坐标。

通过本发明实施例的手术用手柄、电磁刀手术系统、定位系统，在手柄上设置可识别的定位标，能够确定手柄的空间位置，进而可以确定手术电极手术端的位置，通过与待手术的生物组织的术前图像、术中图像进行重合运算，可以得到病灶和手术电极手术端的相对位置，依照该相对位置进行手术，能够提高手术的安全性和准确性，避免手术误差。并且，通过对术中图像的诊断和手术电极的精准定位，能够有效改善手术病灶的残留问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例的手柄的结构示意图一；

图2是本发明实施例的手柄的定位标设置示意图；

图3是本发明实施例的弯型手柄的示意图；

图4是本发明实施例的手柄的结构示意图二；

图5是本发明实施例的定位系统的示意图；

图6是本发明实施例的定位方法的流程图；

图7是本发明实施例的定位方法中计算坐标的示意图；

图8是本发明实施例的电磁刀手术系统的结构示意图一；

图9是本发明实施例的电磁刀手术系统的结构示意图二。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本文中所涉及的术语解释如下：

待手术的生物组织：即需要进行手术的生物组织，例如，进行肺部手术，则待手术的生物组织为肺部；需要进行脑部手术，则待手术的生物组织为脑部。

病灶：即待手术的生物组织中需要切除或处理的组织，例如，脑中的肿瘤，胃中的异物等。

本发明实施例提供了一种手术用手柄(简称为手柄)，可以结合导航装置确定手术电极手术端的位置。图1是本发明实施例的手柄的结构示意图。如图1所示，该手柄10具有第一端101和第二端102，手术电极20由第一端101插入手柄10中，与手术电极20对应的电缆30由第二端102插入手柄10中，手术电极20与电缆30在手柄10内部连接；手柄10上设置有至少三个定位标103，定位标103能够被导航装置发出的探测信号所识别，以定位手柄10的空间位置。

其中，导航装置发出的探测信号可以是光信号或磁场信号，例如，红外线。定位标可以是发光体、反光体或者具有某种磁性特性的材料，能够被探测信号识别，例如，定位标具有红外线的反射材料特性，从而可以通过导航装置发出的红外线识别出定位标。把定位标理解成一个点，至少三个点能够确定三维空间，因此，本发明在手柄上设置至少三个定位标。可以理解的是，手柄上的所有定位标不能设置在同一条直线上，图1中仅为示意定位标的个数，而不是限定定位标设置在一条直线上。图1中的虚线表示手术电极20和电缆30在手柄10内部连接，连接处如点A所示。

通过在手柄上设置可识别的定位标，能够确定手柄的空间位置，进而可以确定手术电极手术端的位置，通过与待手术的生物组织的术前图像、术中图像进行重合运算，可以得到病灶和手术电极手术端的相对位置，医生由此可以获知手术端在生物组织中的位置，以免损伤正常的生物组织，从而提高手术的安全性和准确性，避免手术误差。并且，通过对术中图像的诊断和手术电极的精准定位，能够有效改善手术病灶的残留问题。

在一个实施例中，在手柄10上，靠近第一端101的位置设置一个定位标103，该定位标可以环状的形式套在手柄10上，也可以是固定在手柄10外部的一个点；靠近第二端102的位置设置至少二个定位标103，具体地，可以在该位置的手柄10两侧分别固定一定位标，也可以在该位置设置固定支架，固定支架上设置至少二个定位标103，其中，固定支架可以包括：套环和连接至该套环的至少两个支架，其中，套环套在手柄10上，每个支架上设置一个定位标103，图2示出了设置三个定位标的示意图。一般情况下，定位标的设置位置需要不影响医生视野，且确保能够被探测到。

一般情况下，手术电极20比较细，因此，在一个实施例中，手柄10的第一端101的直径小于第二端102的直径。具体地，可以是从第二端102至第一端101的直径逐渐减小，或者是从手柄10上靠近第一端101的某一位置(例如，手柄10中部或第一端101一侧的三分之一处)开始直径逐渐减小。一方面使得手柄10与手术电极20的接触更加紧密稳定，另一方面在手术过程中，医生需要从第二端102看向手术电极20的手术端，第一端101直径小，能够减少手柄10对医生视野的阻碍，利于手术的顺利进行。

手柄10可以是直型，也可以是弯型，图3是本发明实施例的弯型手柄的示意图，如图3所示，手柄10的轴线设置在偏离手术电极20的轴线的位置，偏离程度满足以下条件：握住手柄10的医生的手指不会阻挡沿着手术电极20的轴线从第二端102一侧观察手术电极20的手术端201的视线。弯型手柄可以保证手术过程中医生的视野不受手柄的阻挡和影响。弯型手柄结合第一端的直径小于第二端的直径，能够进一步保证医生视野不受影响。

另外，手柄10外部可以进行防滑和防转动的变形处理，以方便医生把持，防止手柄10从医生手中滑落。

如图4所示，手柄10内部可以设置电缆通道104，电缆通道由第一端101延伸至第二端102。电缆30包括：芯线和以同轴方式通过绝缘材料包围芯线的屏蔽线。手术电极20与电缆30通过电缆通道104插入手柄10内部，且手术电极20与电缆30的芯线在电缆通道104内连接。

在电缆30的芯线与手术电极20连接的一端(位于手柄10内部，即图1中的A点)，屏蔽线作为无源输出端，芯线作为有源输出端，有源输出端与手术电极20连接。

无源输出端可以处于开路状态，使得有源输出端和手术电极辐射的电磁功率信号在其正常辐射时，大部分由无源输出端回收。需要说明的是，无源输出端的位置(即屏蔽线的末端)与有源输出端的位置(即芯线的末端)之间的距离需要满足以下条件：电路不发生击穿且电路保持稳定输出。在实际设计中，可以根据输出电路的参数匹配输出阻抗得到合适的距离。

无源输出端也可以通过电缆通道104内设置的包含至少一个电子器件的电路与有源输出端连接，形成回路，使得回路上存在电压降。例如，该电路可以是由电容和电感并联而成的阻抗电路，也可以是变压器。

本发明实施例还提供了一种定位系统，如图5所示，该定位系统包括：手柄10和导航装置40。其中，手柄10即为前述实施例所描述的手柄；导航装置40，用于发出探测信号，识别手柄10上设置的定位标和待手术的生物组织上设置的定位标，根据识别结果确定手柄的空间位置和待手术的生物组织的空间位置，并根据待手术的生物组织的术前图像数据及术中图像数据、手柄10的空间位置和待手术的生物组织的空间位置分别计算病灶的坐标和插入手柄10中的手术电极的手术端的坐标。其中，手术电极部分插入手柄10中，手术端位于手柄10外，图中未示出。

通过手柄上可识别的定位标和待手术的生物组织上可识别的定位标，能够确定手柄的空间位置和待手术的生物组织的空间位置，通过与待手术的生物组织的术前图像、术中图像进行重合运算，可以得到病灶和手术电极手术端的相对位置，提高手术的安全性和准确性，避免手术误差。并且，通过对术中图像的诊断和手术电极的精准定位，有利于切除全部病灶，有效降低病灶的残留率。

待手术的生物组织的术前图像数据及术中图像数据，可以通过MRI(MagneticResonance Imaging，磁共振成像)或CT(Computed Tomography，即电子计算机断层扫描)等方式获得。在手术过程中，可以在导航装置40的屏幕上实时显示术前图像及术中图像，方便医生查看对比。

对应于上述定位系统，本发明实施例还提供了一种定位方法，可以通过上述实施例所描述的定位系统实现。

图6是本发明实施例的定位方法的流程图，如图6所示，该方法可以包括如下步骤：

步骤S601，导航装置发出探测信号，并接收手柄上的定位标和待手术的生物组织上的定位标通过探测信号返回的信号。

步骤S602，导航装置根据信号确定手柄的空间位置和待手术的生物组织的空间位置。

步骤S603，导航装置根据待手术的生物组织的术前图像数据及术中图像数据、手柄的空间位置和待手术的生物组织的空间位置，分别计算病灶的坐标和手术电极的手术端的坐标，其中，手术电极部分插入手柄中，手术端位于手柄外。

通过手柄上可识别的定位标和待手术的生物组织上可识别的定位标，能够确定手柄的空间位置和待手术的生物组织的空间位置，通过与待手术的生物组织的术前图像、术中图像进行重合运算，可以得到病灶和手术电极手术端的相对位置，当病灶的坐标与手术端的坐标重合时，可切除或处理病灶，避免损伤正常组织，提高手术的安全性和准确性，避免手术误差。并且，通过对术中图像的诊断和手术电极的精准定位，有利于切除全部病灶，有效降低病灶的残留率。

具体地，可以将手柄的空间位置、待手术的生物组织的空间位置与待手术的生物组织的术前图像、术中图像进行重合运算，得到病灶和手术电极手术端的相对位置，或者得到病灶的坐标和手术电极手术端的坐标。

在一个实施例中，可以根据手柄的长度、手术电极的长度、手柄的空间位置确定手术电极的手术端的坐标。如图7所示，以四个定位标为例，已知数据包括：手柄的长度为L1，手术电极的长度(包括手术电极插入手柄内的长度和手术电极露出手柄的长度L2)，各个定位标在手柄上的设置位置。导航装置根据手柄上的定位标得知手柄的空间位置，进而根据L1、L2可以计算得到手术电极的手术端的坐标。空间位置、坐标的计算方法可以由导航装置内部的计算软件实现，这并不是本发明讨论的范围，此处不进行详细说明。

本发明实施例还提供了一种电磁刀手术系统，如图8所示，该电磁刀手术系统包括：控制装置50、手柄10、手术电极20及电缆30，其中，手术电极20通过电缆30连接至控制装置50，控制装置50用于输出手术所需的电磁功率信号，图8中的虚线表示手术电极20和电缆30在手柄10内部连接，图8并未示出手柄10的内部结构及其外部设置的定位标103。手柄10为上述实施例介绍的手柄，此处不再赘述。

通过上述电磁刀手术系统，控制装置50输出手术所需的电磁功率信号，该电磁功率信号通过电缆30传输至手术电极20，从而可以利用手术电极20进行手术。其中，手术电极20和电缆30在手柄10内部连接，手柄10便于医生把持，从而便于手术的进行。

如图9所示，在上述电磁刀手术系统中，还可以增加导航装置40，以在手术过程中实现定位功能，确定手术电极的手术端和病灶的相对位置，提高手术的安全性和准确性，改善病灶残留的问题。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)，中央处理器(CPU)与程序存储芯片的组合等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种手术用手柄，其特征在于，所述手柄是弯型手柄，所述手柄具有第一端和第二端，手术电极由所述第一端插入所述手柄，与所述手术电极对应的电缆由所述第二端插入所述手柄，所述手术电极与所述电缆在所述手柄内部连接；

所述手柄上设置有至少三个定位标，所述定位标能够被导航装置发出的探测信号所识别，以定位所述手柄的空间位置；

在所述手柄上，靠近所述第一端的位置设置一个定位标，该定位标以环状的形式套在手柄上或固定在手柄外部；靠近所述第二端的位置设置至少二个定位标，在该位置的手柄两侧分别固定一定位标，或在该位置设置固定支架，固定支架上设置至少二个定位标；所述手柄上的所有定位标的设置位置不位于同一条直线上，且需要不影响医生视野；

所述手柄的轴线设置在偏离所述手术电极的轴线的位置，偏离程度满足以下条件：握住所述手柄的医生的手指不会阻挡沿着所述手术电极的轴线从所述第二端一侧观察所述手术电极的手术端的视线；

所述电缆包括：芯线和以同轴方式通过绝缘材料包围所述芯线的屏蔽线；

所述手柄内部设置电缆通道，所述电缆通道由所述第一端延伸至所述第二端，所述手术电极与所述电缆通过所述电缆通道插入所述手柄内部，且所述手术电极与所述电缆的所述芯线在所述电缆通道内连接；

在所述电缆的所述芯线与所述手术电极连接的一端，所述芯线作为有源输出端，所述屏蔽线作为无源输出端；在所述电缆通道内，所述无源输出端处于开路状态；

在无源输出端处于开路状态时，屏蔽线的末端与芯线的末端之间的距离需要满足以下条件：电路不发生击穿且电路保持稳定输出；根据输出电路的参数匹配输出阻抗得到合适的距离；

所述导航装置发出的探测信号是光信号或磁场信号，定位标对应于光信号或磁场信号，采用发光体、反光体或者具有磁性特性的材料。

2.一种电磁刀手术系统，其特征在于，包括：控制装置、权利要求1所述的手术用手柄、手术电极及电缆，其中，所述手术电极通过所述电缆连接至所述控制装置，所述控制装置用于输出手术所需的电磁功率信号。

3.一种定位系统，其特征在于，包括：手柄和导航装置；

其中，所述手柄是权利要求1所述的手术用手柄；

所述导航装置，用于发出探测信号，识别所述手柄上设置的定位标和待手术的生物组织上设置的定位标，根据识别结果确定所述手柄的空间位置和所述待手术的生物组织的空间位置，并根据所述待手术的生物组织的术前图像数据及术中图像数据、所述手柄的空间位置和所述待手术的生物组织的空间位置分别计算病灶的坐标和插入所述手柄中的手术电极的手术端的坐标；

其中，在计算手术电极的手术端的坐标时，包括：

根据所述手柄的长度、所述手术电极的长度、所述手柄的空间位置确定所述手术电极的手术端的坐标。