CN110458886A - 一种手术导航自动化注册参考架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种手术导航自动化注册参考架，包括固定支架和红外线反射球，所述固定支架由位于中间的固定中心、向同一平面内四个方向发散的四条固定架分支以及底部的固定孔组成，所述固定孔位于固定中心内部，所述固定中心为方形块结构，所述红外线反射球设有四个，每个所述固定架分支上均通过转轴转动连接有一个红外线反射球，本发明通过红外线反射装置的患者追踪定位参考架实现对患者位置的准确追踪，采用自动注册，降低给系统带来人为误差，实现精确的现实手术导航。
Description
技术领域
本发明涉及智能医疗设备领域，具体为一种手术导航自动化注册参考架。
背景技术
手术的微创化、数字化与智能化是现代外科技术的重要发展方向。手术导航技术是其中一种重要的技术发明，为外科医生提供了更加微创、精准的手术操作的引导。现有的光学手术导航系统使用双红外线接收器来提供手术引导功能，对于患者的空间定位，需要带有红外线反射装置的患者追踪定位参考架实现对患者位置的准确追踪。
对于患者追踪定位参考架，需要进行注册操作，才可使导航系统中的影像空间与实际空间完成配准。然而，现有的参考架大多无法进行自动注册，手动注册则可能给系统带来人为误差，而且参考架材料多为金属材料，在CT扫描中伪影较强，会影响自动注册的精度。此外，要在导航系统中实现准确的增强现实视野，需要将实际空间与增强现实的虚拟空间完成配准。因此在增强现实导航系统中存在3个空间体系，即CT/MRI扫描的影像空间，增强现实的虚拟空间以及患者所在手术环境的实际空间，只有完成3个空间的精确配准，才能实现精确的增强现实手术导航。
由于目前并没有这样的参考架能够同时实现3个空间的自动配准，综上所述，本申请现提出一种手术导航自动化注册参考架来解决上述出现的问题。
发明内容
本发明目的是提供一种手术导航自动化注册参考架，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明使用方便，操作简单，系统性高，实用性强。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种手术导航自动化注册参考架，包括固定支架、红外线反射球和小球，所述固定支架由位于中间的固定中心、向同一平面内四个方向发散的四条固定架分支以及底部的固定孔组成，所述固定孔位于固定中心内部，所述固定中心为方形块结构，所述红外线反射球设有四个，每个所述固定架分支上均通过转轴转动连接有一个红外线反射球，所述小球嵌入固定中心内部。
优选的，所述红外线反射球外表面涂设有红外线反射涂层。
优选的，所述固定中心一侧表面设置有二维码放置区。
优选的，所述小球设有三个以上，均嵌入固定中心内部。
更为优选的，所述小球的直径小于2mm。
优选的，该固定支架使用PEEK或其他可透过X线的刚性材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过红外线反射装置的患者追踪定位参考架实现对患者位置的准确追踪；2、本发明采用自动注册，降低给系统带来人为误差，而且参考架材料为PEEK或其他可透过X线的刚性材料，在CT扫描中伪影较弱，提高自动注册的精度；3、本发明完成3个空间的精确配准，增强现实的虚拟空间以及患者所在手术环境的实际空间，实现精确的现实手术导航。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中固定架分支的结构示意图。
附图标记中：1.固定中心；2.二维码放置区；3.转轴；4.红外线反射球；5.固定架分支；6.固定孔。
具体实施方式
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。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种手术导航自动化注册参考架，包括固定支架、红外线反射球4和小球7，所述固定支架由位于中间的固定中心1、向同一平面内四个方向发散的四条固定架分支5以及底部的固定孔6组成，所述固定孔6位于固定中心1内部，所述固定中心1为方形块结构，所述红外线反射球4设有四个，每个所述固定架分支5上均通过转轴3转动连接有一个红外线反射球4，所述小球7嵌入固定中心1内部；
所述红外线反射球4外表面涂设有红外线反射涂层，所述固定中心1一侧表面设置有二维码放置区2，所述小球7设有三个以上，均嵌入固定中心1内部，所述小球7的直径小于2mm，该固定支架使用PEEK或其他可透过X线的刚性材料。
本发明在工作时：将固定支架底部的固定孔6与患者刚性固定，进行CT扫描，并将扫描数据导出至导航系统，在导航系统内完成3D重建，通过图像识别算法，精确算出影像空间内固定中心1每个小球的球心位置，建立影像空间坐标系，启动手术导航系统，并将红外线追踪器对准手术区域，识别红外线反射球4，并得到每个反射球的球心位置，建立实际空间坐标系，启动增强现实摄像系统，使用图像识别技术识别激光蚀刻的二维图案，获得二位图案中的坐标矩阵，建立增强现实虚拟空间坐标系，由于该参考架各部分具有固定的位置关系，因此三个空间坐标系具有固定的位置关系，可以通过该固定关系将三个坐标系进行匹配，并通过此来完成自动注册过程。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种手术导航自动化注册参考架，其特征在于：包括固定支架、红外线反射球（4）和小球（7），所述固定支架由位于中间的固定中心（1）、向同一平面内四个方向发散的四条固定架分支（5）以及底部的固定孔（6）组成，所述固定孔（6）位于固定中心（1）内部，所述固定中心（1）为方形块结构，所述红外线反射球（4）设有四个，每个所述固定架分支（5）上均通过转轴（3）转动连接有一个红外线反射球（4），所述小球（7）嵌入固定中心（1）内部。
2.根据权利要求1所述的一种手术导航自动化注册参考架，其特征在于：所述红外线反射球（4）外表面涂设有红外线反射涂层。
3.根据权利要求1所述的一种手术导航自动化注册参考架，其特征在于：所述固定中心（1）一侧表面设置有二维码放置区（2）。
4.根据权利要求1所述的一种手术导航自动化注册参考架，其特征在于：所述小球（7）设有三个以上，均嵌入固定中心（1）内部。
5.根据权利要求1或4所述的一种手术导航自动化注册参考架，其特征在于：所述小球（7）的直径小于2mm。
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Cited By (2)
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| WO2021114595A1 (zh) * | 2019-12-09 | 2021-06-17 | 苏州微创畅行机器人有限公司 | 导航手术系统及其注册方法、电子设备及支撑装置 |
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