CN107361825A - 超声引导下的一种手术路径调节装置 - Google Patents

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吕发勤
胡磊
韩仲浩
周璇
冯聪
刘洪澎
黎檀实
郭娜
唐杰
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Abstract

本发明公开了超声引导下的一种手术路径调节装置，其特征在于，利用超声移动端所采集的位移传感器和角度传感器的数据，超声图像处理及显示终端可计算出套筒轴心与超声图像在平面内的相对位置关系，并在超声图像中进行实时显示。本发明依靠超声图像实现了对穿刺器械手术路径的导航，提高了超声手术操作的灵活性、安全性和准确度。

Description

超声引导下的一种手术路径调节装置
技术领域
本发明涉及基于超声图像导航的穿刺手术领域，特别是涉及超声引导下的一种手术路径调节装置。
背景技术
超声图像引导下穿刺术广泛应用于肿瘤活检、药物注射、射频消融治疗、低温治疗等手术领域，该操作通过超声图像的引导和定位，辅助穿刺器械尖端准确地到达指定的治疗区域。传统的穿刺引导方法只有在穿刺器械进入超声图像所在平面内时才能被看到，不能提前进行规划。部分新型的探头配有了导针槽，可以在穿刺操作之前通过测量病灶与皮肤表面的距离进而计算出导针的角度，但是这种装置要求超声探头必须得到较好的固定，且无法实时显示导针路径，此外这种导针装置只能沿固定轴转动，不能进行平移运动，操作不够灵活。另外，现在还出现了超声探头和穿刺器械完全分离的超声图像导航装置，这种装置通过视觉传感器获取穿刺器械相对于超声探头的空间位置关系，进而在超声图像中进行显示，实现了穿刺器械与超声图像成任意角度下的穿刺操作。但是这种装置所依赖的视觉传感器成本极高，还存在超声探头或穿刺器械上标记物被阻挡而无法导航的情况，严重影响了该装置的普及。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可实时预测穿刺器械穿刺角度的超声引导下的一种手术路径调节装置。该系统可将穿刺器械路径实时显示在超声图像中，为穿刺提供依据。
本发明的特征在于，含有：超声图像处理及显示终端、直线移动结构及其测量传感器、角度转动结构及其测量传感器、无线超声探头、多级导向套筒及超声终端数据采集和发送装置。其中：
超声图像处理及显示终端可以接收超声终端所发送的数据，然后利用特定的数学关系求出套筒中轴线与超声图像在平面内的相对位置关系，并在超声探测图像中进行显示。
无线超声探头可将探测数据通过无线装置传回到所述超声图像处理及显示终端。
直线移动结构及其测量传感器固定在装置外壳，该结构提供了套筒沿所示X方向移动的自由度。位移测量传感器可以测量出固定夹板沿X方向的位移。
角度转动结构及其测量传感器通过固定夹板固定在装置外壳，该结构提供了套筒沿所示Y方向转动的自由度。角度传感器可以测量出套筒沿Y方向的转角。
无线超声终端的数据发送装置可以采集所述直线位移传感器和角度传感器所测量的数据，并通过无线方式将数据传送到所述的超声图像处理及显示终端。
多级导向套筒有多级尺寸，可是适配多样的医用穿刺设备。所述多级导向套筒的轴心会在超声图像中显示。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：可以实时预测穿刺器械的穿刺路径，并在超声图像下进行显示。此外，穿刺器械具有平移和转动两个自由度，相比普通单自由度导针槽更为灵活。最后，本系统不需要昂贵的视觉定位系统，成本相对较低，也避免了由于标记物被遮挡而无法进行导航的缺点。
附图说明
图1是超声引导下的一种手术路径调节装置总体结构图，其说明如下：
1、超声图像处理及显示终端，
2、直线移动结构及其测量传感器，
3、无线超声探头，
4、多级导向套筒，
5、角度转动结构及其测量传感器，
6、超声终端数据采集和发送装置
图2是超声移动终端的具体构造图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式进行描述。
参照图1和图2示出的本发明的超声引导下的一种手术路径调节装置，该装置含有：超声图像处理及显示终端、直线移动结构及其测量传感器、角度转动结构及其测量传感器、无线超声探头、多级导向套筒及超声终端数据采集和发送装置。
其中无线超声探头(204)固定在装置外壳体(201)中，两者的相对位置关系保持不变。固定夹板(209)一端与导向套筒(208)相连，另一端约束在装置外壳体(201)上的滑槽内。固定夹板(209)可沿图示X方向在滑槽内做直线运动，其运动距离可由直线位移传感器(203)测量。当固定夹板(209)运动到合适位置后可通过装置外壳体(201)上的锁紧螺母(205)进行锁紧。导向套筒(208)可沿图示Y方向转动，其相对固定夹板 (209)的转角可由角度传感器(207)测出。导向套筒背部也设计有锁紧螺母，当套筒调整到合适角度后可进行锁紧。经过两步调整与锁紧，导向套筒(208)相对超声探头(204)的位置相对固定。数据采集与发送模块(202)可采集位移传感器(203)和角度传感器(207) 所测量的数据，并通过无线方式发送到超声图像处理及显示终端(101)。无线超声探头(204)将采集的超声数据通过无线方式传送到超声图像处理及显示终端(101)。
超声图像处理及显示终端(101)利用无线接收装置获取到无线超声探头(204)所发送的数据后在显示器上显示超声图像。同时，超声图像处理及显示终端(101)对数据采集与发送模块(202)所发送的数据进行分析计算，并将所计算的导针套筒中轴线相对于超声图像的平面位置关系显示在超声图像上，进而完成对手术路径的超声图像导航。
当然，本发明不局限于此，一切通过机械式结构和位移以及角度传感器而获得穿刺器械相对探头的位置关系，进而融合在所测超声图像中都应该包含在本发明之内。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.超声引导下的一种手术路径调节装置，其特征在于，含有：超声图像处理及显示终端、直线移动结构及其测量传感器、角度转动结构及其测量传感器、无线超声探头、多级导向套筒及超声终端数据采集和发送装置。
2.根据权利要求1所述的超声引导下的一种手术路径调节装置，其特征在于，所述的超声图像处理及显示终端可以接收超声移动端所发送的数据，计算出套筒中轴线与超声图像在平面内的相对位置关系，并在超声探测图像中进行显示。
3.根据权利要求1所述的超声引导下的一种手术路径调节装置，其特征在于，所述的无线超声探头可将探测数据通过无线装置传回到所述超声图像处理及显示终端。
4.根据权利要求1所述的超声引导下的一种手术路径调节装置，其特征在于，所述的直线移动结构及其测量传感器固定在装置外壳，该结构提供了套筒沿所示X方向移动的自由度。
5.其测量传感器可以测量出固定夹板沿X方向的位移。
6.根据权利要求1所述的超声引导下的一种手术路径调节装置，其特征在于，所述的角度转动结构及其测量传感器通过固定夹板固定在装置外壳，该结构提供了套筒沿所示Y方向转动的自由度。
7.其测量传感器可以测量出套筒沿Y方向的转角。
8.根据权利要求1所述的超声引导下的一种手术路径调节装置，其特征在于，所述的无线超声终端的数据发送装置可以采集所述直线位移传感器和角度传感器所测量的数据，并通过无线方式将数据传送到所述的超声图像处理及显示终端。
9.根据权利要求1所述的超声引导下的一种手术路径调节装置，其特征在于，所述的多级导向套筒有多级尺寸，可是适配多样的医用穿刺设备。
10.所述多级导向套筒的轴心会在超声图像中显示。
11.根据权利要求4所述的位移测量传感器可以测量出固定夹板沿X方向的位移，其特征在于，位移测量传感器可以但不限于是电位计式位移传感器、齿轮齿条式光电计数传感器、光栅式位移传感器和容栅式位移传感器中的一种。
12.根据权利要求5所述的角度传感器可以测量出套筒沿Y方向的转角，其特征在于，角度测量传感器可以是但不限于是电位器式角度传感器、相对编码器和绝对编码器中的一种。
13.根据权利要求6所述的通过无线方式将数据传送到所述的超声图像处理及显示终端，其特征在于，无线数据传输可以但不限于WIFI、蓝牙、ZigBee以及无线射频传输方式中的一种。
14.根据权利要求7所述的多级导向套筒的轴心会在超声图像中显示，其特征在于，图像中可以用直线或系列点指示套筒轴线的方向，这些指示元素可人为选择显示或隐藏。
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