CN107898500B - 用于c形臂x光机的导航监控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种用于C形臂X光机的导航监控装置，包括：定位探测组件，定位探测组件包括至少两个定位探测器；定位探测组件集成于C形臂X光机中，用于实时采集目标设备的位置信息，并可将该位置信息传输至C形臂X光机。该导航监控装置，定位探测组件集成于C形臂X光机中，可直接将采集的信息传送给C形臂X光机进行分析处理，以对术中操作实时进行导航监控，避免手术室里还需要额外放置导航设备的小推车，有效节省手术室空间，且图像传输响应快，有效提高导航监控准确度。

Description

用于C形臂X光机的导航监控装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种用于C形臂X光机的导航监控装置。
背景技术
外科手术导航设备是医院临床手术中的常用设备，特别是在传统外科手术中，例如骨科手术和脊柱科手术，用以帮助医生在非直观情况下对病灶位置的准确判断。
传统的导航设备通常都是由两个推车组成，分别是显示器推车(包括工作站)和摄像头推车。虽然推车自身的车体很纤细，但为了保证稳定性，通常都会设计面积较大的底盘，这样一来，原本狭小的手术室地面空间就更有限。另外，导航设备一般配合C形臂X光机一起使用。C形臂X光机生成透视图像，用于观察体内组织器官。导航设备在C形臂X光机透视基础上实现对病灶体外定位和手术导航。一般导航设备都是通过视频线缆与C形臂X光机相连，图像融合算法以及导航算法都是导航设备厂家自己开发的，与C形臂X光机的成像功能兼容性不优秀，增加了图像转换的延时。
发明内容
基于此，有必要针对传统的导航设备占用空间且图像传输延时等问题，提供一种不占用手术室空间且与C形臂X光机兼容性强、图像传输快速的用于C形臂X光机的导航监控装置。
上述目的通过以下技术方案实现：
一种用于C形臂X光机的导航监控装置，包括：定位探测组件，定位探测组件包括至少两个定位探测器；定位探测组件集成于C形臂X光机中，用于实时采集目标设备的位置信息，并可将该位置信息传输至C形臂X光机。
在其中一个实施例中，至少两个定位探测器之间可相对移动，以使各定位探测器之间的间距能够被调节。
在其中一个实施例中，定位探测组件还包括至少一个伸缩杆，至少一个伸缩杆的一端固定安装于C形臂X光机上；一个定位探测器设置于一个伸缩杆的远离C形臂X光机的一端。
在其中一个实施例中，伸缩杆的个数与定位探测器的个数一致。
在其中一个实施例中，定位探测组件包括滑道，滑道安装在C形臂X光机上；至少两个定位探测器可滑动地设置于滑道。
在其中一个实施例中，滑道为可伸缩的滑道。
在其中一个实施例中，定位探测组件设置于C形臂X光机的图像采集端；
或者定位探测组件设置于C形臂X光机的X射线源端。
在其中一个实施例中，定位探测组件可滑动地设置于C形臂X光机的C形旋转架上。
在其中一个实施例中，C形旋转架上设置有滑轨，定位探测组件上设置有与滑轨滑动配合的滑块。
在其中一个实施例中，定位探测器为光学定位探测器。
上述用于C形臂X光机的导航监控装置，定位探测组件集成于C形臂X光机中，可直接将采集的信息传送给C形臂X光机进行分析处理，以对术中操作实时进行导航监控。如此设计，至少可达到以下技术效果：
1、避免手术室里还需要额外放置导航设备的小推车，有效节省手术室空间。
2、解决了传统导航设备与C形臂X光机的图像传输延时，且兼容性不佳的问题。将定位探测组件集成于C形臂X光机中，两者高度兼容，图像传输响应快，有效提高导航监控准确度。
进一步地，定位探测组件包括至少两个定位探测器，各探测器之间的间距能够被调节。这样，解决了因C形臂X光机的安装空间有限，而使各定位探测器之间间距不够导致探测精度较低的问题。各探测器之间的间距可以根据需要调节，从而有效提高定位精度，保证导航精度。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的用于C形臂X光机的导航监控装置的原理示意图；
图2为本发明另一实施例提供的用于C形臂X光机的导航监控装置的原理示意图；
图3为图1中自A向观察的图像采集端的结构示意图；
图4为图2中自B向观察的X射线源端的结构示意图。
其中：
001-C形臂X光机；
100-图像采集端；
200-X射线源端；
300-C形旋转架；
400-定位探测组件；
410-定位探测器；420-伸缩杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的用于C形臂X光机的导航监控装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
C形臂X光机是医院临床手术中常用的设备，它主要包括C形的机架，产生X射线的球管，采集图像的图像探测器，以及图像处理的工作站。其主要用于各种手术中的造影，摄影等工作。产生X射线的球管设置于C形的机架的一端，采集图像的图像探测器设置于C形的机架的另一端。但是C形臂X光机一般不具有手术导航功能，只能提供术中透视成像的功能。因此需要额外配置手术导航设备为医生提供手术部位附近的信息，并为手术器械导航。医生在执行手术的过程中需要不时地加载射线来成像，从而根据手术器械和病灶点的相对位置来决定下一步操作。这个过程产生大量的辐射伤害，对医生和患者都是不利的。
如图1至图4所示，本发明一实施例的用于C形臂X光机的导航监控装置，适用于使上述的C形臂X光机具备手术导航功能。该用于C形臂X光机的导航监控装置包括：定位探测组件400，定位探测组件400包括至少两个定位探测器410；定位探测组件400集成于C形臂X光机001中，用于实时采集目标设备的位置信息，并可将该位置信息传输至C形臂X光机001。
定位探测组件400集成于C形臂X光机001中，需要说明的是，定位探测组件400并不是随意设置在C形臂X光机001上的，其是设置于C形臂X光机001的能够监控到患者手术侧的位置。其中的手术侧指的是手术者的手术操作方位，一般地为患者床的上方。定位探测组件400将采集到的目标设备的位置信息传输至C形臂X光机001，其中，在手术导航应用中，目标设备主要指的是手术器械。具体地，将目标设备的位置信息传输到C形臂X光机001的图像处理的工作站，通过将目标设备的位置信息虚拟地显示在事先获得的透视图像上，以实现导航过程，指导手术者的手术操作。
其中，定位探测器410可以是多种形式的定位探测器。例如，定位探测器410为光学定位探测器。可选择地，定位探测器410为红外线探测器。以目标设备为手术器械为例，当定位探测器410为红外线探测器时，待定位的手术器械上需设有与红外线探测器配合工作的红外线源。或者手术器械上设有被动反射红外线的反射器。手术器械上发出或者反射的红外线被红外线探测器采集，从而可以实时捕捉到手术器械上红外线源或反射器的位置信息。一般地，手术器械的长度，以及手术器械的尖端位置与红外线源或反射器的相对位置已知，因此，可以实现手术器械的空间定位，从而实现手术导航。
在一实施例中，定位探测器410还可以是激光定位探测器，或者可以是高精度摄像机等等。在其他实施例中，定位探测器410还可以是磁场传感器等非光学定位探测器。例如，磁场传感器可设置于目标设备上，利用磁场源产生磁场，磁场传感器接收磁场源发射的信号，可得到磁场传感器的空间位置和姿态，进而可以实现目标设备的空间定位。
定位探测组件400的安装位置可以有多种。参见图1，一实施例中，定位探测组件400设置于C形臂X光机001的图像采集端100。图像采集端100即为前述的设置有采集图像的图像探测器的一端。
参见图2，另一实施例中，定位探测组件400设置于C形臂X光机001的X射线源端200。X射线源端200即为前述的设置有产生X射线的球管的一端。
又一实施例中，定位探测组件400可设置于C形臂X光机001的C形旋转架300上。C形旋转架300即为前述的C形的机架。C形旋转架300可绕不同的旋转轴旋转，以实现对患者不同位置角度的透视。当定位探测组件400设置于C形旋转架300时，较佳地设置在靠近C形旋转架300端部的位置。且在手术过程中，应始终保证定位探测组件400的位置处于患者床上方，以实现对手术部位的导航。
较优地，定位探测组件400可滑动地设置于C形臂X光机001的C形旋转架300上。这样，不论C形旋转架300旋转至什么位置，均可在手术前将定位探测组件400滑动至位于患者床上方的位置。一实施例中，C形旋转架300上设置有滑轨，定位探测组件400上设置有与滑轨滑动配合的滑块。通过滑块在滑轨在滑动，以实现定位探测组件400可滑动地设置于C形臂X光机001的C形旋转架300上。并且在定位探测组件400相对于C形旋转架300滑动的过程中，可通过编码器对定位探测组件400和C形旋转机架300的相对位置进行实时监控。当然，在其他实施例中，C形旋转架300上可以设置有滑槽，定位探测组件400上设置有与滑槽滑动配合的滑块或滑轮。
由于定位探测组件400集成于C形臂X光机001中，定位探测组件400的安装空间有限，易出现各定位探测器410之间间距不足而导致对手术器械位置定位不精确的现象。作为一种可实施的方式，至少两个定位探测器410之间可相对移动，以使各定位探测器410之间的间距能够被调节。通过使各定位探测器410可相对移动，实现各定位探测器410之间的间距能够被调节，以保证各定位探测器410之间以合理的间距实现精准定位导航。
定位探测组件400的各定位探测器410的间距，可通过多种结构形式实现可调。参见图3和图4，作为一种可实施的方式，定位探测组件400还包括至少一个伸缩杆420，至少一个伸缩杆420的一端固定安装于C形臂X光机001上；一个定位探测器410设置于一个伸缩杆420的远离C形臂X光机001的一端。
其中，伸缩杆420可以为一个、两个、甚至更多。例如，当定位探测器410为两个时，如果需要调整该两个定位探测器410之间的距离，可通过将其中一个定位探测器410固定在一个伸缩杆420远离C形臂X光机001的一端，另一个定位探测器410固定安装于C形臂X光机001上，即可实现该两个定位探测器410之间距离的调节。
或者，伸缩杆420也为两个，两个定位探测器410也可以分别固定于两个伸缩杆420的远离C形臂X光机001的一端，则两个定位探测器410可通过两个伸缩杆420实现距离的调节。
可选择地，伸缩杆420的个数与定位探测器410的个数一致。这样，使得各定位探测器410之间的距离调节更加灵活。
伸缩杆420的一端可以是直接与C形臂X光机001固定连接。例如，伸缩杆420的一端直接固定于图像采集端100或者X射线源端200，又或者C形旋转架300上。
一实施例中，假设定位探测器410为3个，对应地伸缩杆420也为3个。3个伸缩杆420可以是通过一个环形的支架固定为一体，该3个伸缩杆420设置于环形支架的周向边沿，且各个伸缩杆420均是沿环形支架的平面延伸的。每个伸缩杆420的一端均与环形支架连接。3个定位探测器410分别设置在3个伸缩杆420的另一端。该环形支架可套装在图像采集端100的外周边，或者套装在X射线源端200的外周边，或者固定在C形旋转架300上。
另一实施例中，伸缩杆420也可以通过一个底座固定为一体，假设定位探测器410为2个，对应地伸缩杆420也为2个，2个伸缩杆420可大致呈一字形布置。或者定位探测器410为3个，对应地伸缩杆420也为3个，则3个伸缩杆可大致呈一字形、T形或者十字形布置。每个伸缩杆420的一端均与底座连接，定位探测器410则设置在伸缩杆420的另一端。底座可以安装在图像采集端100的壳体内部或者壳体表面。底座也可以安装在X射线源端200的壳体内部或者壳体表面。底座还可以安装在C形旋转架300上。
当需要调节定位探测器410之间的间距时，可调整伸缩杆420的伸缩长度，以实现对两个定位探测器410之间间距的调节。
较优地，伸缩杆420为电动伸缩杆。这样，能够实现对各定位探测器410之间间距的自动调节。同时，电动伸缩杆可配备有编码器，在实现自动调节的同时，实现对调节距离的实时监控。
作为另一种可实施的方式，定位探测组件400包括滑道，滑道安装在C形臂X光机001上；至少两个定位探测器410可滑动地设置于滑道。
其中，滑道可以设置在C形臂X光机001的图像采集端100，或者X射线源端200，又或者设置在C形旋转架300上。滑道可以呈一字形、T形或者十字形等等。至少两个定位探测器410可滑动地设置于滑道，实现各定位探测器410之间的间距可以根据需要调节。可选择地，滑道可以为滑槽结构或者滑轨结构，定位探测器410上设置有与该滑槽结构或者滑轨结构滑动配合的滑块。
在一实施例中，滑道为可伸缩的滑道。这样，可增加距离的调节范围，并能够减小滑道的体积。比如，可伸缩的滑轨结构。
本发明将导航监控装置直接集成在C形臂X光机中，避免手术室里还需要额外放置导航设备的小推车，有效节省手术室空间。本发明的用于C形臂X光机的导航监控装置使用时，先采集患者手术部位的透视图像，并在该图像的基础上，实时形成手术器械的虚拟空间定位图像，从而实现手术导航。
传统的导航设备，必须要与C形臂X光机进行配对。通常情况下会要求用户手持定位针戳一下平板探测器上的三个点，这样导航设备就能通过这三个点来实时采集平板探测器的空间位置，从而完成导航设备与C形臂X光机的配对操作。而本发明将导航监控装置直接集成在C形臂X光机中，在做整个系统设计时，就能清楚地知道C形臂X光机在导航监控装置视野内的位置。因此，在手术导航过程中，定位探测组件400传送的实时位置图像与C形臂X光机事先采集的透视图像的兼容度和配合度高，图像传输响应快，有效提高导航监控准确度。
此外，定位探测组件400的各探测器410之间的间距可以根据需要调节，从而有效提高定位精度，保证导航精度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于C形臂X光机的导航监控装置，其特征在于，包括：定位探测组件，所述定位探测组件包括至少两个定位探测器；
所述定位探测组件集成于C形臂X光机中，用于实时采集目标设备的位置信息，并可将该位置信息传输至所述C形臂X光机；
所述至少两个定位探测器之间可相对移动，以使各所述定位探测器之间的间距能够被调节。
2.根据权利要求1所述的用于C形臂X光机的导航监控装置，其特征在于，所述定位探测组件还包括至少一个伸缩杆，所述至少一个伸缩杆的一端固定安装于所述C形臂X光机上；一个所述定位探测器设置于一个所述伸缩杆的远离所述C形臂X光机的一端。
3.根据权利要求2所述的用于C形臂X光机的导航监控装置，其特征在于，所述伸缩杆的个数与所述定位探测器的个数一致。
4.根据权利要求1所述的用于C形臂X光机的导航监控装置，其特征在于，所述定位探测组件包括滑道，所述滑道安装在所述C形臂X光机上；所述至少两个定位探测器可滑动地设置于所述滑道。
5.根据权利要求4所述的用于C形臂X光机的导航监控装置，其特征在于，所述滑道为可伸缩的滑道。
6.根据权利要求1所述的用于C形臂X光机的导航监控装置，其特征在于，所述定位探测组件设置于所述C形臂X光机的图像采集端。
7.根据权利要求1所述的用于C形臂X光机的导航监控装置，其特征在于，所述定位探测组件设置于所述C形臂X光机的X射线源端。
8.根据权利要求1所述的用于C形臂X光机的导航监控装置，其特征在于，所述定位探测组件可滑动地设置于所述C形臂X光机的C形旋转架上。
9.根据权利要求8所述的用于C形臂X光机的导航监控装置，其特征在于，所述C形旋转架上设置有滑轨，所述定位探测组件上设置有与所述滑轨滑动配合的滑块。
10.根据权利要求1所述的用于C形臂X光机的导航监控装置，其特征在于，所述定位探测器为光学定位探测器。
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