CN108354661B - 配准骨钉及配准系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种配准骨钉及配准系统。配准骨钉包括主体和连接结构，主体具有第一端和第二端，第一端与第二端相对，第一端为用于与骨头连接的固定连接端，第二端上设置有连接结构，连接结构用于安装配准标识。该配准骨钉可以提升配准准确度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种配准骨钉及配准系统。
背景技术
随着医疗技术的发展，微创手术凭借其创伤小，恢复快等特点，在众多医学领域中都得到了越来越广泛的应用，微创手术的技术也越来越成熟。但是，至今为止，在一些领域实施微创手术仍然存在着很多技术难题；如在神经外科领域，由于该领域对于手术的精度要求非常高，且针对不同的病症，采用不同的手术方案，所需要使用的空间配准方案也不尽相同，这就需要进行频繁地配准。
而现有进行配准时，如利用配准标识来进行空间配准，现有的配准标识通过粘贴的方式固定在皮肤上，而人类的皮肤可能会由于呼吸、坐卧姿态的不同而运动、变化，这样会出现配准标识与体内病灶之间存在位移的情况，如果配准时配准标识存在位移就会影响配准准确度。对于精度要求极高的手术来说，必然会带来很大的风险。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例所解决的技术问题之一在于提供一种配准骨钉及配准系统，用以克服现有技术中配准标识通过粘贴的方式固定造成配准不准确的问题。
本发明实施例提供一种配准骨钉，其包括主体和连接结构，主体具有第一端和第二端，第一端与第二端相对，第一端为用于与骨头连接的固定连接端，第二端上设置有连接结构，连接结构用于安装配准标识。
可选地，连接结构包括连接插座，连接插座用于供配准标识的插头插入并固定。
可选地，连接插座包括：容纳插头的容纳凹槽和至少一个与容纳凹槽连通的限位槽。
可选地，连接插座还包括多个配合齿，多个配合齿沿主体的周向依次间隔设置在主体的第二端的端面上，并围成容纳凹槽，相邻两个配合齿之间的间隙形成限位槽。
可选地，配准骨钉通过连接结构与操作配准骨钉的操作工具连接，并在操作工具的驱动下与骨头连接或分离。
可选地，配准骨钉还包括配准标记结构，配准标记结构设置在主体的第二端。
可选地，配准标记结构包括设置在主体的第二端的半球形凹槽；或者，配准标记结构包括设置在主体的第二端的半球形凸起。
可选地，主体的第一端设置有导向锥。
可选地，主体上还设置有连接螺纹。
根据本发明的另一方面，提供一种配准系统，其包括上述的配准骨钉。
可选地，配准系统还包括配准标识，配准标识具有用于与配准骨钉的连接结构连接的插头，插头包括杆体和设置在杆体的周壁上的至少一个限位凸起。
由以上技术方案可见，本发明实施例配准骨钉通过主体上的固定连接端与骨头连接，实现对配准骨钉的固定。连接结构用于安装配准标识，使得配准标识能够可靠稳定地与配准骨钉连接。在使用该配准骨钉进行配准时，配准骨钉通过固定连接端与骨头固定连接，使得一旦将配准骨钉固定后，其不会产生相对移动，因而能够避免配准标识相对体内病灶移动，从而保证配准精度和准确度，提升配准效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的配准骨钉第一视角的立体结构示意图；
图2为本发明实施例的配准骨钉第二视角的立体结构示意图；
图3为本发明实施例的配准骨钉第三视角的立体结构示意图；
图4为本发明实施例的配准系统的第一种配准标识的第一视角的立体结构示意图；
图5为本发明实施例的配准系统的第一种配准标识的第二视角的立体结构示意图；
图6为本发明实施例的配准系统的第二种配准标识的第一视角的立体结构示意图；
图7为本发明实施例的配准系统的第二种配准标识的第二视角的立体结构示意图；
图8为本发明实施例的配准系统的第三种配准标识的第一视角的立体结构示意图；
图9为本发明实施例的配准系统的第三种配准标识的第二视角的立体结构示意图。
附图标记说明：
10、主体；11、连接螺纹；12、工具配合段；21、导向锥；211、导料槽；30、连接结构；31、容纳凹槽；32、配合齿；321、弧形配合面；40、配准标识；41、插头；42、限位凸起；50、配准标记结构。
具体实施方式
当然，实施本发明实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。
为了使本领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，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，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。
下面结合本发明实施例附图进一步说明本发明实施例具体实现。
如图1-3所示，根据本发明的实施例，配准骨钉包括主体10和连接结构30，主体10具有第一端和第二端，第一端与第二端相对，第一端为用于与骨头连接的固定连接端，第二端上设置有连接结构30，连接结构30用于安装配准标识40。
该配准骨钉通过主体10上的固定连接端与骨头连接，实现对配准骨钉的固定。连接结构30用于安装配准标识40，使得配准标识能够可靠稳定地与配准骨钉连接。在使用该配准骨钉进行配准时，配准骨钉通过固定连接端与骨头固定连接，使得一旦将配准骨钉固定后，其不会相对骨头产生移动，因而能够避免配准标识40相对体内病灶移动，从而保证配准精度和准确度，提升配准效果。
在本实施例中，以配准骨钉应用至微创手术的配准中为例，对配准骨钉的结构和工作过程进行说明。当然，在其他实施例中，该配准骨钉的应用场景不限于此，其还可以应用至其他适合的场景中，例如，在手术中用于固定一些不能相对病人移动的传感器、手术工具等。
如图1-3所示，在本实施例中，配准骨钉的主体10为圆柱体，其第一端用于与骨头连接，第二端用于设置连接结构30，以与配准标识40和/或操作工具等连接。这种圆柱体的主体10加工和使用更加方便，可以降低制造成本。当然，根据需求的不同，主体10还可以是其他任何适当的结构和材质，只要能够保证使用强度即可。例如，主体10可以是六边形柱体、椭圆形主体等结构。
可选地，为了便于主体10与骨头连接，且降低在固定配准骨钉时对病人造成的创伤，主体10的第一端设置有导向锥21。导向锥21为圆锥形结构，由于其尖端面积较小，且整体呈锥面结构，在安装配准骨钉时更有助于其进入骨头内，且可以进行导向和校准，防止配准骨钉偏心，而且能够加快安装效率，提升手术速度。
可选地，为了进一步提升配准骨钉的固定效率，在导向锥21上设置有导料槽211，以将固定配准骨钉时产生的固体(如骨粉)和/或液体(如血液)等导出。这样一方面可以减少固定配准骨钉处的阻力，另一方面可以防止污染伤口，保证病人安全。
在本实施例中，导料槽211沿由导向锥21的锥顶(即导向锥21的小截面端)到锥底(即导向锥21的大截面端)的方向延伸。根据需要导料槽211的延伸线可以是直线也可以是曲线。在本实施例中，为了减少阻力，导料槽211的延伸线为螺旋。
可选地，为了使配准骨钉固定的更加可靠，在主体10上还设置有连接螺纹11，以与骨头螺纹连接，提升固定的稳固性。
如图1所示，连接螺纹11位于主体10的靠近导向锥21的位置处，以与导向锥21配合，实现可靠固定，且使安装更加方便。连接螺纹11可以是自攻螺纹或其他形式的螺纹，配准骨钉通过连接螺纹11固定在患者的骨头上，从而达到建立固定的位置关系的目的。
当然，在其他实施例中，主体10上也可以设置其他的固定结构。
优选地，导向锥21上的导料槽211的末端位于连接螺纹11处，这样可以与连接螺纹11配合导料，以防止碎屑等阻碍螺纹旋进旋出。
可选地，为了便于操作配准骨钉10，使其固定在骨头上或将其从骨头上卸下，主体10上还设置有工具配合段12。该工具配合段12的横截面形状为六边形，以方便工具夹持和操作。当然，在其他实施例中，工具配合段12可以是其他形状，只要主体10能够通过工具配合段12与工具连接并被工具操作(如旋拧)即可。
如图1-3所示，连接结构30包括连接插座，连接插座用于供配准标识40的插头41插入并固定。通过这种连接插座与插头41配合的结构实现对配准标识40的固定，使得配准标识40的安装、定位和拆卸都更加方便快速。
当然，在其他实施例中，连接结构30可以包括其他结构，如螺纹孔等，只要能够可靠固定配准标识40即可。
可选地，在本实施例中，连接插座包括：容纳插头41的容纳凹槽31和至少一个与容纳凹槽31连通的限位槽。容纳凹槽31可以供插头41插入，限位槽可以对插头41进行限位，以保证配准标识40固定的稳固性，且使配准标识40定位更加准确。
在本实施例中，连接插座还包括多个配合齿32，多个配合齿32沿主体10的周向依次间隔设置在主体10的第二端的端面上，并围成容纳凹槽31，相邻两个配合齿32之间的间隙形成限位槽。
在本实施例中，通过在第二端的端面上设置多个间隔的配合齿32的方式形成容纳凹槽31和限位槽，使得加工更加方便，固定更加可靠。
具体地，配合齿32为4个。各配合齿32的朝向容纳凹槽31的一面上设置有弧形配合面321，以便更好地与插头41的柱面配合。
可选地，该连接结构30还可以用于与操作工具配合，以便通过操作工具旋拧配准骨钉。例如，当需要将配准骨钉固定在骨头上时，配准骨钉可以通过连接结构30与操作配准骨钉的操作工具连接，并在操作工具的驱动下与骨头连接。反之，需要将配准骨钉取下时也可以通过操作工具与连接结构30配合实现。
需要说明的是，在使用操作工具操作配准骨钉时，需要连接结构30的形状、结构与操作工具的形状、结构适配。
可选地，为了适配不同的操作工具和配准标识40，连接结构30可以可拆卸地设置在主体10的第二端，以便根据具有不同插头41的配准标识40更好不同的连接结构30，从而避免多次拆卸配准骨钉。
可选地，配准骨钉还包括配准标记结构50。配准标记结构50可以通过医学影像得到配准标记结构50上一点在图像坐标系下的坐标，还可以通过与配准标记结构50相配套的接触物配合，获取配准标记结构50上一点在工具坐标系(如传感器坐标系或机械臂坐标系等)下的坐标。从而建立图像坐标系与工具坐标系之间的转换关系。
配准标记结构50设置在主体10的第二端。例如，配准标记结构50包括设置在主体10的第二端的半球形凹槽；或者，配准标记结构50包括设置在主体10的第二端的半球形凸起。
在利用配准标记结构50进行配准时，可以使手术工具上与配准标记结构50配合的结构与配准标记结构50接触，从而实现配准。例如，配准标记结构50为半球形凹槽时，配套的接触物上包含对应的半球形凸起，或者，配准标记结构50为半球形凸起，配套的接触物上包含对应的半球形凹槽。
该配准骨钉能够满足在无配准标识40的情况下，建立工具坐标系与图像坐标系之间转换关系的需求，如利用机械臂或其他工具上的接触物与配准骨钉上的配准标记结构50相接触，进而获取同一点在两个坐标系下的坐标，从而建立坐标系之间的转换关系。
根据本发明的另一方面，提供一种配准系统，其包括上述的配准骨钉。该配准骨钉可以通过第一端与患者的骨头建立固定的位置关系，连接结构30用于安装配准标识40，从而将配准标识40固定在骨头上，防止配准标识40相对病灶移动，提升配准的准确性，进而提升手术的安全性和可靠性。
可选地，配准系统还包括配准标识40，配准标识40具有用于与配准骨钉的连接结构30连接的插头41，插头41包括杆体和设置在杆体的周壁上的至少一个限位凸起42。
由于配准标识40通过插头41与连接结构30连接，因此可以解决现有技术中撕下粘贴的配准标识40后，若需要再次配准，则无法完全准确的将配准标识40贴回原位，因此无法重新完成空间配准的问题，使得可以重新完成空间配准，使配准更加便捷。
此外，从配准的识别精度考虑，配准标识40越大，识别精度越高，但是若是进行头部手术时，使用较大的配准标识40会在患者头部占用较大的面积，为手术规划造成障碍，也会在手术中对医生的操作造成麻烦。通过该配准骨钉安装配准标识40可以解决上述问题。
如图4-9所示，图4-9示出了三种不同结构的配准标识40，各配准标识40均包括插头41，且插头41的外周设置有限位凸起42。当配准标识40连接在配准骨钉上时，插头41插入连接插座内，使配准标识40与配准骨钉建立固定的位置关系，实现快速装配。
其中，第一种配准标识和第二种配准标识的插头41位于标识主体的一侧，且通过折弯结构与标识主体连接。第一种配准标识和第二种配准标识区别在插头41的位置和朝向不同。第三中配准标识的插头41位于标识主体的下方。由于配准标识的插头41的位置和朝向不同，因而可以根据不同的配准方案和手术方案选用不同的配准标识进行配准，以适应不同的手术环境，使手术操作更加方便，避免配准标识干扰手术。
针对现有配准标识40占用较大的面积，会在手术中对医生的操作造成麻烦的情况，在采用配准骨钉后，可以先将配准标识40装配在配准骨钉上，完成手术所需的空间配准，在手术时在将配准标识40从配准骨钉上拆下，进行手术，从而可以有效减少对手术操作造成的影响。同时，由于装配完成后，配准标识40与配准骨钉之间存在固定的位置关系，在重新装配后，这样的位置关系可以得到重现，因此，如需要重新进行空间配准或定位等，只需要将配准标识40重现装配在配准骨钉上即可。
此外的，连接结构30还可用于与操作工具(如改锥等)相配合，使配准骨钉可以随操作工具一起旋转，进而达到与患者的骨头固定或脱离的目的。
采用本发明的配准骨钉及配准系统，具有如下有益效果：
针对目前神经外科领域的微创手术中主要是将配准标识粘贴于患者体表，并建立工具坐标系与图像坐标系之间的转换关系的情况，本技术方案中利用配准骨钉直接与患者的骨头进行固定，其不存在与颅内病灶产生位移的风险。
利用连接结构安装配准标识，可以适配各种配准标识(如光学配准标识、红外配准标识等)，即使更换不同的空间配准方案时，也无需拆除配准骨钉，只要更换相应的配准标识即可。
配准骨钉利用连接结构还能够与操作工具(如包含插头41的改锥)配合，使得可以通过操作工具旋转配准骨钉，这样可以不在主体10上设置工具配合段12，更加缩小了配准骨钉的体积，从而不会对手术规划及手术操作造成影响。
该配准骨钉体积小，可适用于多种配准形式，如需要重新完成空间配准，只需重新装配配准标识即可。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明实施例的范围。
以上实施方式仅用于说明本发明实施例，而并非对本发明实施例的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明实施例的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明实施例的范畴，本发明实施例的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (8)
1.一种配准骨钉，其特征在于，包括主体(10)和连接结构(30)，所述主体(10)具有第一端和第二端，所述第一端与所述第二端相对，所述第一端为用于与骨头连接的固定连接端，所述第二端上设置有所述连接结构(30)，所述连接结构(30)用于安装配准标识(40)；
所述主体(10)的第一端设置有导向锥(21)，所述导向锥（21）上设置有导料槽（211），所述导料槽（211）由导向锥（21）的锥顶向锥底延伸；
所述连接结构(30)包括连接插座，所述连接插座用于供所述配准标识(40)的插头(41)插入并固定；
所述连接插座包括：容纳所述插头(41)的容纳凹槽(31)和至少一个与所述容纳凹槽(31)连通的限位槽；
所述连接插座还包括多个配合齿(32)，所述多个配合齿(32)沿所述主体(10)的周向依次间隔设置在所述主体(10)的第二端的端面上，并围成所述容纳凹槽(31)，相邻两个所述配合齿(32)之间的间隙形成所述限位槽。
2.根据权利要求1所述的配准骨钉，其特征在于，所述配准骨钉通过所述连接结构(30)与操作所述配准骨钉的操作工具连接，并在所述操作工具的驱动下与骨头连接或分离。
3.根据权利要求1所述的配准骨钉，其特征在于，所述配准骨钉还包括配准标记结构(50)，所述配准标记结构(50)设置在所述主体(10)的第二端。
4.根据权利要求3中所述的配准骨钉，其特征在于，所述配准标记结构(50)包括设置在所述主体(10)的第二端的半球形凹槽；或者，所述配准标记结构(50)包括设置在所述主体(10)的第二端的半球形凸起。
5.根据权利要求1所述的配准骨钉，其特征在于，所述主体(10)上还设置有连接螺纹(11)。
6.根据权利要求5所述的配准骨钉，其特征在于，所述导料槽（211）的末端位于连接螺纹（11）处。
7.一种配准系统，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的配准骨钉。
8. 根据权利要求7所述的配准系统 ，其特征在于，所述配准系统还包括配准标识(40)，所述配准标识(40)具有用于与所述配准骨钉的连接结构(30)连接的插头(41)，所述插头(41)包括杆体和设置在所述杆体的周壁上的至少一个限位凸起(42)。
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