CN107811684A - 可视化椎间孔镜辅助导航方法及超声导航系统辅助工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可视化椎间孔镜辅助导航方法及超声导航系统辅助工具，涉及超声导航技术领域。本发明提供一种可视化椎间孔镜辅助导航方法，包括获得包含外定标的磁共振目标图像，并将目标图像与超声导航系统辅助工具融合；根据外定标的位置信息注册超声导航系统辅助工具。本发明提供的可视化椎间孔镜辅助导航方法及超声导航系统辅助工具能够用于椎间孔镜的可视化辅助导航，并且，其能有效监测穿刺针及通道的位置，避免损伤神经根，有利于减少术中患者及医务人员的辐射暴露。操作更为可视化、简便化，也有利于椎间孔镜技术的学习和推广。

Description

可视化椎间孔镜辅助导航方法及超声导航系统辅助工具

技术领域

本发明涉及超声导航技术领域，具体而言，涉及可视化椎间孔镜辅助导航方法及超声导航系统辅助工具。

背景技术

椎间孔镜下髓核摘除是一种新型的微创技术，用于治疗腰椎间盘突出症。这种技术的微创、操作时间短，术后疗效好，目前正在广大医院开展之中。由于镜下操作、穿刺技术等，此项技术存在着学习曲线，推广此技术存在着一定难度。椎间孔镜技术可分为两个步骤，第一个步骤是在X线透视下建立通道。利用穿刺针穿刺到椎间孔外口的位置后，逐级扩张，并磨除小关节。第二个步骤是在通道建立之后，利用脊柱全内镜进行椎间盘髓核摘除的操作。第一个步骤之中，通道建立之前，由于不能利用内镜与电视监视系统查看神经。所有操作均在X线透视下进行，由于神经根在X线上并不能显影，逐级扩张通道、磨钻的使用均存在着出口神经根损伤的可能性。由于此项技术的掌握，需要对穿刺技术较为娴熟。穿刺及通道建立的位置不良，直接增加了第二个步骤的难度。因此，这项技术的推广存在一定难度。最后，由于在穿刺及通道建立过程中，需要反复多次X线透视确认穿刺针及通道的位置。对于患者及医务人员存在一定的辐射暴露。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可视化椎间孔镜辅助导航方法，其能够用于椎间孔镜的可视化辅助导航，并且，其能有效监测穿刺针及通道的位置，避免损伤神经根，有利于减少术中患者及医务人员的辐射暴露。操作更为可视化、简便化，也有利于椎间孔镜技术的学习和推广。

本发明的另一目的在于提供一种超声导航系统辅助工具，其结构简单、使用方便。同时，其能够用于椎间孔镜的可视化辅助导航，并且，其能有效监测穿刺针及通道的位置，避免损伤神经根，有利于减少术中患者及医务人员的辐射暴露。操作更为可视化、简便化，也有利于椎间孔镜技术的学习和推广。

本发明提供一种技术方案：

一种可视化椎间孔镜辅助导航方法，用于椎间孔镜的可视化辅助导航，可视化椎间孔镜辅助导航方法包括：获得包含外定标的磁共振目标图像，并将目标图像与超声导航系统辅助工具融合；根据外定标的位置信息注册超声导航系统辅助工具；其中，超声导航系统辅助工具包括超声探头、磁定位仪及针尾导航定位器，椎间孔镜工具与针尾导航定位器连接，磁定位仪用于定位针尾导航定位器，超声探头用于实时检测椎间孔径工具的位置信息。

进一步地，上述可视化椎间孔镜辅助导航方法还包括将目标体佩戴多个外定标，且多个外定标呈立体布置。

进一步地，上述可视化椎间孔镜辅助导航方法还包括在根据外定标的位置信息注册超声导航系统辅助工具的步骤后去除外定标。

进一步地，上述可视化椎间孔镜辅助导航方法还包括在根据外定标的位置信息注册超声导航系统辅助工具的步骤后对外定标消毒铺巾。

一种超声导航系统辅助工具，用于与超声导航系统配合来实施可视化椎间孔镜辅助导航方法。可视化椎间孔镜辅助导航方法包括：获得包含外定标的磁共振目标图像，并将目标图像与超声导航系统辅助工具融合；根据外定标的位置信息注册超声导航系统辅助工具；超声导航系统辅助工具超声导航系统辅助工具包括超声探头、磁定位仪及针尾导航定位器，手术所需椎间孔镜工具与超声导航系统辅助工具相连，，磁定位仪用于定位针尾导航定位器，针尾导航定位器通过超声导航系统辅助工具与椎间孔镜工具连接。

进一步地，上述超声导航系统辅助工具包括基座、卡持组件及调节组件；卡持组件包括第一卡持件、第二卡持件及连接件，连接件与基座连接，第一卡持件和第二卡持件均与连接件连接，且第一卡持件和第二卡持件之间形成第一卡持空间；基座开设有夹持空间；调节组件包括第一调节件和第二调节件，第一调节件穿过基座与第二调节件可拆卸地连接，且第一调节穿入基座的部分位于夹持空间内。

进一步地，上述连接件包括连接部和支撑部，连接部的一端与基座连接，连接部远离基座的一端与支撑部连接，第一卡持件和第二卡持件均与支撑部连接。

进一步地，上述支撑部具有支撑面，第一卡持件具有第一卡持面，第二卡持部具有与第一卡持面相对的第二卡持面，第一卡持面、第二卡持面及支撑面围成第一卡持空间。

进一步地，上述连接部具有连接面，第一卡持件靠近连接面的一侧还具有第一侧面，第二卡持件靠近连接面的一侧还具有第二侧面，第一侧面、第二侧面、支撑面及连接面围成第二卡持空间。

进一步地，上述第一调节件包括螺纹部和抵持部，抵持部的截面尺寸大于螺纹部的截面尺寸；第二调节件设有螺纹孔，螺纹部穿过基座，并与螺纹孔螺纹连接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的第一实施例提供的超声导航系统辅助工具的结构示意图；

图2为本发明的第一实施例提供的超声导航系统辅助工具在第一视角下的结构示意图；

图3为本发明的第一实施例提供的超声导航系统辅助工具在第二视角下的结构示意图；

图4为本发明的第一实施例提供的超声导航系统辅助工具在第三视角下的结构示意图；

图5为本发明的第一实施例提供的基座的结构示意图；

图6为本发明的第一实施例提供的第一调节件的结构示意图；

图7为本发明的第一实施例提供的第二调节件的结构示意图。

图标：10-超声导航系统；100-超声导航系统辅助工具；110-基座； 111-第一基板；112-第二基板；113-连接座；114-安装槽；120-卡持组件；121-第一卡持件；1211-第一卡持面；1212-第一侧面；122-第二卡持件；1221-第二卡持面；1222-第二侧面；123-连接件；1231-连接部；1232-支撑部；1233-支撑面；1234-连接面；1235-第一通孔；1236- 第二通孔；130-调节组件；131-第一调节件；1311-螺纹部；1312-抵持部；132-第二调节件；1321-螺纹孔；1322-固定槽；133-固定件； 141-第一卡持空间；142-第二卡持空间；150-夹持空间；200-针尾导航定位器；300-椎间孔镜工具；400-磁定位仪。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例

请参阅图1，本实施例提供了一种超声导航系统10，其结构简单、使用方便。同时，其能够用于椎间孔镜的可视化辅助导航，并且，其能有效监测穿刺针及通道的位置，避免损伤神经根，有利于减少术中患者及医务人员的辐射暴露。操作更为可视化、简便化，也有利于椎间孔镜技术的学习和推广。

本实施例提供的超声导航系统10，用于椎间孔镜的可视化辅助导航。

本实施例提供的超声导航系统10包括超声探头、磁定位仪400 及针尾导航定位器200。椎间孔镜工具300与超声导航系统100连接，磁定位仪400用于定位针尾导航定位器200，针尾导航定位器200通过超声导航系统辅助工具100与椎间孔镜工具300连接。

请参阅图2至图4，本实施例提供的超声导航系统100包括基座 110、卡持组件120及调节组件130。卡持组件120包括第一卡持件 121、第二卡持件122及连接件123，连接件123与基座110连接，第一卡持件121和第二卡持件122均与连接件123连接，且第一卡持件121和第二卡持件122之间形成第一卡持空间141。基座110开设有夹持空间150。调节组件130包括第一调节件131和第二调节件 132，第一调节件131穿过基座110与第二调节件132可拆卸地连接，且第一调节件131穿入基座110的部分与夹持空间150连通。

可以理解的是，第一卡持件121和第二卡持件122相对设置而形成的第一卡持空间141可以对第一外部设备进行卡持和固定，第一调节件131穿过基座110，并与夹持空间150连通，可以通过调节第一调节件131和第二调节件132对夹持于夹持空间150内的第二外部设备进行夹持。通过第一卡持空间141和夹持空间150一方面可以将针尾导航定位器200和椎间孔镜工具300连接在一起，另一方面还可以实现对针尾导航定位器200和椎间孔镜工具300的固定和位置的调节。

在本实施例中，第一卡持空间141用于卡持针尾导航定位器200，夹持空间150用于夹持椎间孔镜工具300。

可以理解的是，第一调节件131与基座110之间为活动连接，第二调节件132既可以与基座110活动连接，也可以与基座110固定连接。第一调节件131可以利用自身的活动来调节第一调节件131与第二调节件132之间的位置关系，进而对夹持空间150内夹持的第二外部设备的位置进行调节。

在本实施例中，连接件123包括连接部1231和支撑部1232，连接部1231的一端与基座110连接，连接部1231远离基座110的一端与支撑部1232连接，第一卡持件121和第二卡持件122均与支撑部 1232连接。

可以理解的是，连接件123的作用是将支撑部1232、第一卡持件121及第二卡持件122连接至基座110，支撑部1232的作用是为第一卡持件121和第二卡持件122提供支撑。并且，支撑部1232还用于与第一卡持件121和第二卡持件122形成第一卡持空间141。

在本实施例中，支撑部1232具有支撑面1233，第一卡持件121 具有第一卡持面1211，第二卡持部具有与第一卡持面1211相对的第二卡持面1221，第一卡持面1211、第二卡持面1221及支撑面1233 围成第一卡持空间141。

优选地，第一卡持面1211与第二卡持面1221平行，并且第一卡持面1211和第二卡持面1221均与支撑面1233垂直。即，第一卡持空间141的形状为“U”形。

在本实施例中，连接部1231具有连接面1234，第一卡持件121 靠近连接面1234的一侧还具有第一侧面1212，第二卡持件122靠近连接面1234的一侧还具有第二侧面1222，第一侧面1212、第二侧面 1222、支撑面1233及连接面1234围成第二卡持空间142。

需要说明的是，第二卡持空间142也是用于卡持第一外部设备的，以便本实施例提供的超声导航系统100的夹持和定位效果更好。

在本实施例中，为了使连接的效果更好，连接部1231的截面形状为三角形。当然，并不仅限于此，在本发明的其他实施例中，连接部1231的截面也可以为其他的形状，比如方形等。

在本实施例中，支撑部1232为板状结构。当然，并不仅限于此，在本发明的其他实施例中，支撑部1232也可以为其他的结构，在此不再赘述。

同时，需要说明的是，在本实施例中，支撑面1233位于第一卡持空间141的部分还开设有第一通孔1235，支撑面1233开设有第二通孔1236。第一通孔1235和第二通孔1236的设置一方面可以减轻本实施例提供的超声导航系统100的重量，另一方面也可以适应更多不同形状的第一外部设备。比如，第一外部设备容置于第一卡持空间 141中，并可部分容置于第一通孔1235中。

需要说明的是，在本实施例中，第一卡持件121和第二卡持件 122均为片状结构。

请参阅图5，在本实施例中，基座110设有与第一调节件131配合的安装槽114，安装槽114与夹持空间150连通。

并且，在本实施例中，安装槽114与夹持空间150将基座110分割为连接座113、第一基板111和第二基板112。第一基板111和第二基板112均与连接座113连接，安装槽114设置于连接座113上，卡持组件120与第一基板111和第二基板112的侧边连接。第一基板 111开设有与夹持空间150连通的槽，第二基板112也开设有与夹持空间150连通的槽，第一基板111和第二基板112上的槽、安装槽 114均与夹持空间150连通。同时，上述第二通孔1236也与夹持空间150连通。

优选地，夹持空间150的侧壁为曲面，以便将第二外部设备贴合于夹持空间150的侧壁上。

需要说明的是，夹持空间150的侧壁形状可以根据实际的工作场景的需要而进行设置。

请参阅图6和图7，在本实施例中，第一调节件131包括螺纹部 1311和抵持部1312，抵持部1312的截面尺寸大于螺纹部1311的截面尺寸。第二调节件132设有螺纹孔1321，螺纹部1311可穿过基座 110，并与螺纹孔1321螺纹连接。

在本实施例中，调节组件130还包括固定件133，固定件133与基座110连接，且固定件133可与第二调节件132连接。

第二调节件132还环设有固定槽1322，固定件133包括安装部和固定部，安装部与基座110连接，固定部与安装部连接，固定部可与固定槽1322卡接。

第二实施例

本实施例提供了一种可视化椎间孔镜辅助导航方法，其能够用于椎间孔镜的可视化辅助导航，并且，其能有效监测穿刺针及通道的位置，避免损伤神经根，有利于减少术中患者及医务人员的辐射暴露。操作更为可视化、简便化，也有利于椎间孔镜技术的学习和推广。

可以理解的是，本实施例提供的可视化椎间孔镜辅助导航方法是采用第一实施例提供的超声导航系统10进行的。

本实施提供的可视化椎间孔镜辅助导航方法包括：获得包含外定标的磁共振目标图像，并将目标图像与超声导航系统10进行融合；根据外定标的位置信息注册超声导航系统10。

超声导航系统10包括超声探头、磁定位仪400及针尾导航定位器200。超声导航系统10与超声导航系统辅助工具100配合以实施本实施提供的可视化椎间孔镜辅助导航方法。超声导航系统辅助工具 100用于将椎间孔镜工具300与针尾导航定位器200连接，磁定位仪 400用于定位针尾导航定位器200。

S1：获得包含外定标的磁共振目标图像，并将目标图像与超声导航系统10融合。

在本实施例中，可视化椎间孔镜辅助导航方法还包括将目标体佩戴多个外定标，且多个外定标呈立体布置。

目标在进行磁共振检查之前需要佩戴外定标。外定标为脂溶性维生素液体小囊，在磁共振图像中具有特殊强化。将外定标黏附在患者腰背部，可选地，外定标的数量大于5个，且这些外定标呈立体设置，即这些外定标不在同一平面上。

磁共振检查包括矢状位及轴状位多个层面的图像，轴状位磁共振序列需包括腰部全层范围及所有外定标。通过磁共振得到的磁共振目标图像，可以分辨出神经根的结构及方向，并能在不同层面标记处神经根的位置。

将已获得的磁共振目标图像导入超声导航系统10的影像融合系统，以便清楚分辨出神经根、血管、椎间盘、小关节等解剖结构。术中椎间孔镜工具300所扫描到的图像，能转化为磁共振目标图像上对应的层面，实时监测重要组织结构。

S2：根据外定标的位置信息注册超声导航系统10。

利用超声定标探针，在患者背后黏附的外定标注册已经融合磁共振目标图像。

在本实施例中，可视化椎间孔镜辅助导航方法还包括在根据外定标的位置信息注册超声导航系统10的步骤后去除外定标。当然，外定标也可以保留，并消毒铺巾。

需要说明的是，术中如体位变更，可重新根据外定标的位置信息注册超声导航系统10或者进行位置信息的校正。

需要说明的是，本实施例提供的可视化椎间孔镜辅助导航方法还适用于手术穿刺过程：

患者俯卧位，常规消毒铺巾，术前定位透视腰椎正侧X光后进行穿刺。常规穿刺方法为：选择穿刺入点为腰椎正中线旁开12-14cm，避开髂棘。穿刺针首先穿刺到椎间孔外口位置，在X片上为正位片的椎弓根外缘连线、侧位片上关节突尖部位置。目标终点为椎间孔内口，即正位片椎弓根内缘连线初始位置为正位X片椎弓根内缘连线，侧位片为椎间盘所在下一椎体后上角。在第一实施例提供的超声导航系统10中，利用磁共振图像，确定穿刺初始点和终点位置。利用磁共振矢状位图像确定上关节突尖部，利用冠状位图像确定椎弓根外缘连线，即可确定初始点。同理，冠状位椎弓根内缘连线及矢状位上椎间盘后缘、椎体后上角重合点即为终点位置。可将目标点设定导航，在超声探头的实时监测下，按导航方向穿刺即可。

在穿刺过程中，可利用超声探头探测穿刺针所在的位置，无需使用X光透视反复确认。利用术前已融合的图像，将超声探头扫描到的图像与磁共振图像结合，可清晰辨认椎间盘、小关节、血管、神经根等解剖结构。利用术前磁共振定位的神经根位置，可在超声导航系统10上标注，避免穿刺过程中误伤。利用针尾导航定位器200，将其固定在穿刺针尾部，将针尾导航定位器200与针尖距离输入超声导航系统10中，以便进行针尾导航。在无需超声探头的情况下，通过磁信号的模拟定位，实时监测针尖位置。同时在超声导航系统10中，清晰显示了组织结构。了解穿刺方向，提高穿刺的准确性及安全性。也可利用超声探头在多个方向了解穿刺针实际位置，有效避开血管及神经等重要组织结构。

也就是说，结合本发明第一实施例提供的超声导航系统10和本实施例提供的可视化椎间孔镜辅助导航方法能有效监测穿刺针及通道的位置，避免损伤神经根，有利于减少术中患者及医务人员的辐射暴露。操作更为可视化、简便化，也有利于椎间孔镜技术的学习和推广。

以上所述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 (10)

1.一种可视化椎间孔镜辅助导航方法，用于椎间孔镜的可视化辅助导航，其特征在于，所述可视化椎间孔镜辅助导航方法包括：

获得包含外定标的磁共振目标图像，并将所述目标图像与超声导航系统辅助工具融合；

根据所述外定标的位置信息注册所述超声导航系统辅助工具；

其中，所述超声导航系统辅助工具与椎间孔镜工具包括超声探头、磁定位仪及针尾导航定位器，所述针尾导航定位器与椎间孔镜工具连接，所述磁定位仪用于定位所述针尾导航定位器，所述超声探头用于实时检测所述椎间孔径工具的位置信息。

2.根据权利要求1所述的可视化椎间孔镜辅助导航方法，其特征在于，所述可视化椎间孔镜辅助导航方法还包括将目标体佩戴多个所述外定标，且多个所述外定标呈立体布置。

3.根据权利要求2所述的可视化椎间孔镜辅助导航方法，其特征在于，所述可视化椎间孔镜辅助导航方法还包括在所述根据所述外定标的位置信息注册所述超声导航系统辅助工具的步骤后去除所述外定标。

4.根据权利要求2所述的可视化椎间孔镜辅助导航方法，其特征在于，所述可视化椎间孔镜辅助导航方法还包括在所述根据所述外定标的位置信息注册所述超声导航系统辅助工具的步骤后对所述外定标消毒铺巾。

5.一种超声导航系统辅助工具，其特征在于，用于与超声导航系统配合以实施如权利要求1-4中任意一项所述的可视化椎间孔镜辅助导航方法，超声导航系统包括超声探头、磁定位仪及针尾导航定位器，所述针尾导航定位器用于与椎间孔镜工具连接，所述磁定位仪用于定位所述针尾导航定位器，所述针尾导航定位器通过所述超声导航系统辅助工具与所述椎间孔镜工具连接，所述超声探头用于实时检测所述椎间孔径工具的位置信息。

6.根据权利要求5所述的超声导航系统辅助工具，其特征在于，所述超声导航系统辅助工具包括基座、卡持组件及调节组件；所述卡持组件包括第一卡持件、第二卡持件及连接件，所述连接件与所述基座连接，所述第一卡持件和所述第二卡持件均与所述连接件连接，且所述第一卡持件和所述第二卡持件之间形成第一卡持空间；所述基座开设有夹持空间；所述调节组件包括第一调节件和第二调节件，所述第一调节件穿过所述基座与所述第二调节件可拆卸地连接，且所述第一调节穿入所述基座的部分位于所述夹持空间内。

7.根据权利要求6所述的超声导航系统辅助工具，其特征在于，所述连接件包括连接部和支撑部，所述连接部的一端与所述基座连接，所述连接部远离所述基座的一端与所述支撑部连接，所述第一卡持件和所述第二卡持件均与所述支撑部连接。

8.根据权利要求7所述的超声导航系统辅助工具，其特征在于，所述支撑部具有支撑面，所述第一卡持件具有第一卡持面，所述第二卡持部具有与所述第一卡持面相对的第二卡持面，所述第一卡持面、所述第二卡持面及所述支撑面围成所述第一卡持空间。

9.根据权利要求8所述的超声导航系统辅助工具，其特征在于，所述连接部具有连接面，所述第一卡持件靠近所述连接面的一侧还具有第一侧面，所述第二卡持件靠近所述连接面的一侧还具有第二侧面，所述第一侧面、所述第二侧面、所述支撑面及所述连接面围成第二卡持空间。

10.根据权利要求6所述的超声导航系统辅助工具，其特征在于，所述第一调节件包括螺纹部和抵持部，所述抵持部的截面尺寸大于所述螺纹部的截面尺寸；所述第二调节件设有螺纹孔，所述螺纹部穿过所述基座，并与所述螺纹孔螺纹连接。