CN112353450B - 骨钉注册辅助机构、骨钉注册系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种骨钉注册辅助机构、骨钉注册系统及方法。其中，所述骨钉注册辅助机构包括发光器件，所述发光器件设置于探针上，用于形成一光斑，使得可根据所述光斑将所述探针与骨钉对准。本发明中通过发光器件形成一光斑，可使得医务人员根据所述光斑中心与骨钉中心之间的距离来判断探针是否已与骨钉对准，以及根据光斑调整探针的角度，以使光斑与探针重叠，将探针与骨钉对准，从而提高了骨钉注册的精准度。

Description

骨钉注册辅助机构、骨钉注册系统及方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种骨钉注册辅助机构、骨钉注册系统及方法。

背景技术

在骨钉注册时，手术导航设备需要探针接触骨钉来完成注册的工作。骨钉是由医生通过钻头钻入颅骨，为了避免颅液流出，骨钉不能钻穿颅骨；并且由于颅骨厚度不深，骨钉固定在颅骨内的部分很少，因此骨钉与颅骨固定得并不是非常牢固。

目前在进行骨钉注册时主要是通过医生拖动探针接触骨钉实现骨钉注册。由于在拖动探针接触骨钉时的角度与力度靠医生自己把握，随意性较大，因此可能会导致探针与骨钉接触的角度和力度不同，进而引起骨钉出现不同程度的变形，使得骨钉注册产生偏差。

发明内容

基于此，有必要针对目前骨钉注册精准度较低的问题，提供了一种骨钉注册辅助机构、骨钉注册系统及方法。

本发明实施例提供了一种骨钉注册辅助机构，所述骨钉注册辅助机构用于将机械臂末端的探针与骨钉对准；

所述骨钉注册辅助机构包括发光器件，所述发光器件设置于探针上，用于表形成一光斑，所述光斑用于辅助将所述探针与所述骨钉对准，使得可根据所述光斑将所述探针与骨钉对准。

在其中一个实施例中，所述骨钉的端部的中心具有圆孔，所述圆孔具有圆孔直径；所述发光器件形成的光斑具有与所述骨钉的端部的圆孔相匹配的形状。

在其中一个实施例中，所述光斑的形状为圆形，圆形的所述光斑具有光斑直径，所述光斑直径大于或等于所述圆孔直径；优选的，所述光斑直径略大于所述圆孔直径。

在其中一个实施例中，所述光斑的形状为圆环形，所述圆环形的光斑具有光斑内径和光斑外径，所述光斑内径等于所述圆孔直径，所述光斑外径大于所述圆孔直径；优选的，所述光斑内径等于所述圆孔直径，所述光斑外径略大于所述圆孔直径。

在其中一个实施例中，所述骨钉的端部的外轮廓具有一确定形状和大小，所述发光器件形成的光斑的外轮廓形状和大小与所述骨钉的端部的外轮廓形状和大小相同。

在其中一个实施例中，所述发光器件具有光路形成结构，所述光路形成结构用于形成具有确定形状和大小的所述光斑。

在其中一个实施例中，所述骨钉注册辅助机构还包括感光器件；

所述感光器件设置于所述探针的尖端位置，用于在接收的光的强度小于预设强度值时产生触发信号，所述触发信号用于控制所述机械臂停止移动。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种骨钉注册系统，所述骨钉注册系统包括：

探针；

机械臂，所述探针固定于所述机械臂的末端；

感光器件，设置于所述探针的尖端位置，用于在接收到的光的强度小于预设强度值时产生触发信号，所述触发信号用于控制所述机械臂停止移动。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种骨钉注册方法，包括：

发光器件形成一光斑；

根据所述光斑调整探针的角度和/或位置，将所述探针与所述骨钉对准；

驱动所述探针向所述骨钉移动，直至所述探针与所述骨钉完全接触。

在其中一个实施例中，所述驱动所述探针向所述骨钉移动，直至所述探针与所述骨钉完全接触，包括：

感光器件在接收到的光的强度小于预设强度值时产生触发信号，所述触发信号控制所述探针停止移动。

综上，本发明提供了一种骨钉注册辅助机构、骨钉注册系统及方法。其中，所述骨钉注册辅助机构用于将机械臂末端的探针与骨钉对准，包括发光器件，所述发光器件设置于探针上，用于形成一光斑，并根据所述光斑将所述探针与骨钉对准。可以理解，本发明中通过发光器件形成一光斑，可使得医务人员根据所述光斑中心与骨钉中心之间的距离来判断探针是否已与骨钉对准，以及根据光斑调整探针的角度，以使光斑与探针重叠，将探针与骨钉对准，从而提高了骨钉注册的精准度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种骨钉注册辅助机构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的发光器件出射的探照光在病人头部形成光斑的示意图；

图3中的(a)图为圆形光斑与骨钉圆孔完全对准后的示意图，图3中的(b)图为圆形光斑与骨钉圆孔未完全对准时的示意图；

图4为本发明实施例提供的圆环形光斑向骨钉移动的示意图；

图5中的(a)图为圆环形光斑与骨钉圆孔完全对准后的示意图，图5中的(b)图为圆环形光斑与骨钉圆孔未完全对准时的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种骨钉注册系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种骨钉注册方法的流程示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种骨钉注册方法的流程示意图；

图9为本发明实施例提供的一种骨钉的剖面示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

在下文中，尽管可以使用诸如“第一”、“第二”等这样的术语来描述各种组件，但是这些组件不必须限于上面的术语。上面的术语仅用于将一个组件与另一组件区分开。还将理解的是，以单数形式使用的表达包含复数的表达，除非单数形式的表达在上下文中具有明显不同的含义。此外，在下面的实施例中，还将理解的是，这里使用的术语“包含”和/或“具有”说明存在所陈述的特征或组件，但是不排除存在或附加一个或更多个其它特征或组件。

请参见图1和图2，本发明实施例提供了一种骨钉注册辅助机构，用于将机械臂末端的探针300与骨钉600对准。可以理解的是，探针300与骨钉600对准指的是探针移动方向与骨钉的端面垂直且探针的尖端完全对准骨钉的端面的中心。所述骨钉注册辅助机构包括发光器件100，所述发光器件100设置于探针300上，用于形成一光斑，使得可根据所述光斑将所述探针300与骨钉600对准。可以理解的是，所述光斑为发光器件100发出的光照射在某个物体表面而肉眼可见的光斑。在本发明中，所述光斑映射在患者头部区域，当探针300与骨钉600对准时，形成的光斑在骨钉600上或者骨钉600周围，光斑的形状和大小与骨钉的形状和大小相匹配。

本实施例中，所述发光器件固定在所述探针上，例如，环绕所述探针。可以理解，通过发光器件100出射探照光并形成一光斑，当所述光斑投射到患者体表区域时(例如头部或其他部位)，可使得医务人员根据所述光斑中心与骨钉中心之间的距离以及光斑的形状来判断探针是否已与骨钉对准，并根据光斑调整探针的角度，以使光斑与探针端部重叠或者匹配探针的端部形状，将探针与骨钉对准，从而提高了骨钉注册的精准度。

在其中一个实施例中，所述发光器件100包括激光发射器。可以理解，由于激光具有高方向性，激光出射后发散角非常小，因此可以保证形成的光斑能够始终保持一致的形状和大小，防止光斑的大小随距离改变而发生变化。可以理解的是，光斑能够始终保持一致的形状和大小指的是发光器件100垂直发射探照光至某一平面，在垂直于探照光发射路径的平面形成的光斑的形状和大小为确定不变的。在本发明一个实施例中，探照光在患者体表区域形成一光斑，当探针与骨钉完全对准时，探照光的方向和路径与骨钉端部垂直，光斑中心与骨钉端部中心重合，光斑的形状与骨钉端部形状相匹配。可以理解的是，利用激光发生器出射探照光，可以设计出射光束即探照光的横截面的形状和大小，使得光斑的形状和大小与骨钉端部的形状匹配。例如，当探针与骨钉完全对准时，在骨钉端部形成的光斑的形状和大小与骨钉端部的形状的大小完全相同。

在其中一个实施例中，所述发光器件具有光路形成结构(未图示)，经所述光路形成结构可形成具有确定形状和大小的光斑。可以通过对光路形成结构的设置，使得经所述光路形成结构发射出的光形成具有与所述骨钉端部形状相匹配的光斑。可以理解，经所述光路形成结构发射出的光具有与所述骨钉端部形状相匹配的形状时，通过观察在骨钉端部形成的光斑是否与骨钉端部形状相匹配，判断探针是否与骨钉对准以及对准程度，进一步提高骨钉注册的精准度。

本本发明一个实施例中，如图9所示，所述骨钉的端部即外端601的中心具有圆孔，该圆孔向下形成通孔，即向骨钉插入骨头的一端即内端602延伸形成通孔结构。所述圆孔在骨钉的外端具有圆孔直径，所述圆孔直径为2-3mm。所述发光器件形成的光斑具有与所述骨钉的端部的圆孔相匹配的形状和大小。

在其中一个实施例中，所述光斑的形状为圆形，所述圆形的光斑具有光斑直径，所述光斑直径等于所述圆孔直径。发光器件100发出的光束截面呈圆形，所述发光器件形成的光斑具有与所述骨钉的端部的圆孔相匹配的形状。所述光路形成结构发射出的光的尺寸大小，即光斑的光斑直径等于所述圆孔直径。可以理解，圆形光斑具有较好的对称性，当探针与骨钉完全对准时，所述圆形的光斑与骨钉端部中心的圆孔同心，与骨钉端部圆孔完全重合，探照光完全射入圆孔内，在骨钉端部的表面肉眼无法观察到光斑。可以通过观察在骨钉端部表面的光斑是否完全射入圆孔内，即在骨钉端部表面能否观察到光斑来判断探针是否与骨钉对准。

在其中一个实施例中，所述光斑的形状为圆形，所述圆形的光斑具有光斑直径，所述光斑直径大于所述圆孔直径。发光器件100发出的光束截面呈圆形，所述发光器件形成的光斑具有与所述骨钉的端部的圆孔相匹配的形状。所述光路形成结构发射出的光的尺寸，即光斑的光斑直径大于所述圆孔直径，可以避免因为完全对准时无法看到光斑而给使用者感官上的不适应，同时也可以避免形成误判，例如发光器件失效时也不会观察到光斑。可以理解，圆形光斑具有较好的对称性，当探针与骨钉完全对准时，所述圆形的光斑与骨钉中心的圆孔同心，在骨钉端部表面可以看到圆环状的光斑(与骨钉端部圆孔重合的那部分光射入圆孔内，肉眼无法观察到)，该圆环状的光斑环绕圆孔，完全对称。可以通过观察在骨钉端部表面形成的圆环状的光斑(其实质形状为圆形，只是射入孔内的部分看不见)环绕圆孔的对称性来判断探针是否与骨钉对准。

在一个实施例中，所述光斑的形状为圆形，所述光斑直径略大于所述圆孔直径。例如，光斑直径比圆孔直径大0.1-0.4mm。在一个实施例中，圆孔直径为2.6mm，光斑直径为大于2.6mm小于等于3.0mm，例如，光斑直径为2.7mm至3.0mm。更优选的，光斑直径为2.8mm。所述光路形成结构发射出的光的尺寸，即光斑的光斑直径略大于所述圆孔直径，可以更方便使用者判断对准度。可以理解，圆形光斑具有较好的对称性，当探针与骨钉完全对准时，所述圆形的光斑与骨钉中心的圆孔同心，在骨钉端部显示成圆环状(与骨钉端部圆孔重合的那部分光射入圆孔内，肉眼无法观察到)请参见图3中的(a)图。可以通过观察在骨钉端部表面形成的圆环状的光斑(其实质形状为圆形，只是射入孔内的部分看不见)环绕圆孔的对称性来判断探针是否与骨钉对准。当光斑的光斑直径略大于所述圆孔直径时，如果出现一点小的偏差(没有对准，例如角度或者距离存在偏差)，即会出现圆孔周围一侧观察不到光斑，而相对的另一侧光斑较大，请参见图3中的(b)图。本实施例通过光斑直径略大于圆孔直径，即避免对准时看不见光斑，同时还可以很准确的判断探针是否与骨钉完全对准。

在其中一个实施例中，所述光路形成结构发射出的光的形状为圆环形，即光斑本身为圆环形，在与探照光任意垂直的平面可形成圆环形光斑，所述光斑的形状为圆环形，所述圆环形光斑具有光斑内径和光斑外径，所述光斑内径等于所述圆孔直径，所述光斑外径大于所述圆孔直径。请参见图4，本实施例中，发光器件100发出的光束截面呈圆环形，与所述骨钉的端部的圆孔相匹配。可以理解，圆环形光斑具有较好的对称性，当探针与骨钉的完全对准时，所述骨钉圆孔与所述圆环光斑中的内圆重叠，便于医护人员判断光斑与骨钉的重合程度，并进一步根据光斑与骨钉的重合程度调整探针。具体的，探针是通过螺钉固定在机械臂末端的，探针与机械臂末端的夹角无法调整，因此当光斑与骨钉完全不重合甚至距离较远时，医生可以通过调整机械臂各关节的旋转角度，进而改变探针相对所述骨钉的角度和距离，使得光斑向骨钉靠近。当将探针调整到合适的位置时，圆环形光斑应刚好环绕骨钉端部中心的圆孔，所述圆环形光斑的中心与所述骨钉端部截面的中心完全重叠，请参见图5中的(a)图。当探针与骨钉几乎完全对准时，所述圆环形的光斑与骨钉中心的圆孔同心，在骨钉端部显示成完全对称的圆环形，即光斑的内环与圆孔完全重叠。可以通过观察在骨钉端部表面形成的圆环形光斑环绕圆孔的对称性来判断探针是否与骨钉对准。

优选的，所述光路形成结构发射出的光的形状为圆环形，所述光斑内径等于所述圆孔直径，所述光斑外径略大于所述圆孔直径。例如，光斑外径比圆孔直径大0.1-0.4mm。在一个实施例中，圆孔直径为2.6mm，光斑内径为2.6mm，光斑外径为大于2.6mm小于等于3.0mm，例如，光斑外径为2.7mm至3.0mm。更优选的，光斑外径为2.8mm。当光斑的光斑外径略大于所述圆孔直径时，如果出现一点小的偏差(没有对准)，即会出现圆孔周围一侧观察不到光斑，而相对的另一侧光斑面积较大且与圆孔之间会有空白，请参见图5中的(b)图。本实施例通过光斑外径略大于圆孔直径，即避免对准时看不见光斑，同时还可以根据没对准时的空白很准确的判断探针是否与骨钉完全对准。

本发明另一个实施例中，所述骨钉的端部的外轮廓具有一确定形状和大小；所述发光器件形成的光斑的外轮廓形状和大小与所述骨钉的端部的外轮廓形状和大小完全相同。例如，探针端部外轮廓为六边形，发光器件形成的光斑外轮廓为六边形且大小与探针端部外轮廓完全相同。当探针骨钉完全对准时，所述光斑与骨钉端部完全重合。可以通过观察在骨钉端部表面的光斑是否与骨钉端部完全重合来判断探针是否与骨钉对准。在一个实施例中，光斑为环形，即与骨钉中心圆孔匹配的，光斑中心本身不具有探照光。与上述圆环形光斑类似的，只是光斑的外轮廓与骨钉端部外轮廓形状和大小相同，光斑中心的内圆与圆环形光斑相同，内圆的内径等于圆孔直径。

此外，医生调整机械臂各关节的旋转角度，将探针对准骨钉时，该过程可通过医生拖动末端探针，或者手动掰动机械臂的关节角度来实现；也可通过软件调整机械臂的关节角度来实现。

在其中一个实施例中，所述光斑为深色光斑。可以理解，当所述光斑为深色光斑，有利于更快捷的找到并确定光斑覆盖范围，有利于快速准确判断探针与骨钉是否已对准。优选的，本实例中的所述光斑为红色光斑、绿色或橘红色光斑。

请继续参见图1，在其中一个实施例中，所述骨钉注册辅助机构还包括感光器件200。

所述感光器件200设置于所述探针的尖端位置，用于在接收的光的强度小于预设强度值时产生触发信号，所述触发信号用于控制所述机械臂停止移动。本实施例中，所述感光器件200在判定接收的光的强度小于预设强度值时产生触发信号，并将所述触发信号提供给上位机，以使所述上位机根据所述触发信号控制所述机械臂停止移动，并记录所述骨钉的位置。

可以理解，在调整好探针的角度后，医生或医护人员可以选择利用系统驱使机械臂沿角度慢速直线运动，即探针在相对所述骨钉的角度保存不变的状态下向所述骨钉靠近。此时感光器件200会感知到周围的光，根据接收的光产生电信号，利用所述电信号反应光强的大小。直到探针与骨钉完全接触后，所述感光器件200进入到所述骨钉圆形通孔中，由于骨钉圆形通孔中只有极少量的光、甚至没有光。此时，所述电信号的强度变小，当所述电信号的强度小到一定程度时，即相当于接收到的光的强度小于预设强度值时产生触发信号，并将所述触发信号提供给上位机，以使所述上位机根据所述触发信号控制所述机械臂停止移动，并根据当前机械臂各个关节的角度计算当前骨钉的坐标，并记录，完成骨钉的注册。可见，本实例中可通过感光器件200可快速精准判断探针与骨钉是否完全接触，从而提高注册精度；并且，所述感光器件200在探针与骨钉完全接触后，根据接收到的光的强度以及预设强度值产生触发信号，并将所述触发信号提供给上位机，以使所述上位机根据所述触发信号控制所述机械臂立即停止移动，从而避免探针与骨钉的接触力度过大而导致骨钉出现不同程度的变形，使得骨钉注册产生偏差。

此外，在调整好探针的角度后，医生也可选择手动拖动机械臂，并确认探针与骨钉完全接触后，手动确认记录骨钉位置，以完成骨钉注册。或者，医生还可以将手动调节方式和利用系统驱动调节方式相结合，完成骨钉的注册。

在其中一个实施例中，所述感光器件200包括光敏元件(未图示)和数据处理电路(未图示)。

所述光敏元件用于根据接收到的光产生所述电信号。

所述数据处理电路与所述光敏元件以及所述上位机分别电连接，用于将所述电信号的强度与所述预设强度值进行比较，以及在所述电信号的强度小于所述预设强度值时产生所述触发信号，并提供给所述上位机。

可以理解，光敏元件的工作原理就是利用了光电转换的机理，因此在探针与骨钉重合后，光敏元件接收的光量减小，因此产生的电信号的强度也会变小。当探针与骨钉完全接触后，光敏元件产生的电信号强度几乎为零，此时通过数据处理电路将所述电信号的强度与所述预设强度值进行比较后，确定所述电信号的强度小于所述预设强度值，此时所述数据处理电路产生所述触发信号，并提供给所述上位机，以使所述上位机根据所述触发信号控制所述机械臂立即停止移动，从而避免探针与骨钉的接触力度过大而导致骨钉出现不同程度的变形，使得骨钉注册产生偏差。

本实施例中，所述光敏元件可以包括光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电二极管、光敏传感器或光敏芯片。所述数据处理电路可以包括MCU(Microcontroller Unit，微控处理器)、CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理)或FPGA(Field Programmable Gate Array，可编程逻辑器件)等智能芯片。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种骨钉注册系统，请参见图6所述骨钉注册系统包括探针300、机械臂400和感光器件200，所述感光器件200设置于所述探针300的尖端位置，用于在接收到的光的强度小于预设强度值时产生触发信号，所述触发信号用于控制所述机械臂停止移动。

在调整好探针300的角度和位置后，上位机中的系统驱使机械臂400沿角度慢速直线运动，即探针300在相对所述骨钉的角度保存不变的状态下向所述骨钉靠近。与此同时骨钉注册系统中的感光器件200会感知到周围的光。直到探针300与骨钉完全接触后，所述感光器件200接收的光的强度小于预设强度值，骨钉注册系统中的数据处理电路产生触发信号，并将所述触发信号提供给上位机500，以使所述上位机500根据所述触发信号控制所述机械臂400停止移动，并根据当前机械臂400各个关节的角度计算当前骨钉的坐标，并记录，完成骨钉的注册。本实例中可通过感光器件200判断探针300与骨钉是否完全接触，从而提高注册精度；并且，所述感光器件200在探针300与骨钉完全接触后，根据强度变小所述电信号以及预设强度值产生触发信号，并将所述触发信号提供给上位机500，以使所述上位机500根据所述触发信号控制所述机械臂400立即停止移动，从而避免探针300与骨钉的接触力度过大而导致骨钉出现不同程度的变形，使得骨钉注册产生偏差。

在其中一个实施例中，所述骨钉注册系统还包括发光器件100和上位机500。其中，所述发光器件100设置于所述探针300上，用于形成一光斑，使得可根据所述光斑将所述探针300于所述骨钉对准。

所述上位机500用于根据所述机械臂400各个关节的角度，计算并记录所述骨钉的坐标。

可以理解，通过发光器件100出射探照光至患者头部(或其他部位)，在所述患者头部形成一光斑，可使得医务人员根据所述光斑中心与骨钉中心之间的距离以及光斑形状来判断探针300是否已与骨钉对准，以及根据光斑调整探针300的角度和/或位置，以使光斑的中心与探针300端部的圆孔的中心重合，将探针300与骨钉对准，从而提高了骨钉注册的精准度。

本实施例中，所述发光器件100固定在所述探针300上，例如，环绕所述探针300，发光器件100发出的光束截面呈圆环形，与骨钉圆孔的形状相匹配。

可以理解，圆环形光斑具有较好的对称性，当探针与骨钉的几乎完全对准时，所述骨钉的圆孔与所述圆环光斑中的内圆重叠，便于医护人员判断光斑与骨钉的重合程度，并进一步根据光斑与骨钉的重合程度调整探针。具体的，探针是通过螺钉固定在机械臂末端的，探针与机械臂末端的夹角无法调整，因此当光斑与骨钉完全不重合甚至距离较远时，医生可以通过调整机械臂各关节的旋转角度，进而改变探针相对所述骨钉的角度，使得光斑向骨钉靠近。当将探针调整到合适的角度时，圆环形光斑应与骨钉重合，甚至所述圆环形光斑的中心与所述骨钉圆孔的中心完全重叠。可以理解的是，在一个优选实施例中，感光器件200适用于上述光路形成结构发射出的光的形状为圆环形，即光斑本身为环形，光斑中心本身不具有探照光。此时，结合发光器件和感光器件，可以达到更好的感光效果，光线强度变化更加明显，能够更好的判断探针与骨钉是否接触。

在其中一个实施例中，所述发光器件100包括激光发射器。可以理解，由于激光具有高方向性，激光出射后发散角非常小，因此可以保证形成的光斑能够始终保持一致的形状和大小，防止光斑的大小随距离改变而发生变化，有利于提高医护人员判断光斑与骨钉的是否重合的准确度，进而提高骨钉注册的准确度。

在其中一个实施例中，所述感光器件200包括光敏元件和数据处理电路。

所述光敏元件用于根据接收到的光产生所述电信号。

所述数据处理电路与所述光敏元件以及所述上位机500分别电连接，用于将所述电信号的强度与所述预设强度值进行比较，以及在所述电信号的强度小于所述预设强度值时产生所述触发信号，并提供给所述上位机500。

本实施例中，所述光敏元件可以包括光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电二极管、光敏传感器或光敏芯片。所述数据处理电路可以包括MCU(Microcontroller Unit，微控处理器)、CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理)或FPGA(Field Programmable Gate Array，可编程逻辑器件)等智能芯片。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种骨钉注册方法，请参见图7和图8，所述骨钉注册方法包括：

步骤S710，发光器件形成一光斑；

步骤S720，根据所述光斑调整探针300的角度和/或位置，将所述探针300与所述骨钉对准。

步骤S730，驱动所述探针300向所述骨钉移动，直至所述探针300与所述骨钉完全接触。

本实施例中，通过出射探照光至患者头部(或其他部位)，在所述患者头部形成一光斑，以所述光斑与骨钉之间的距离和光斑形状示意出探针300与骨钉的之间的对准偏差。医务人员根据所述光斑中心与骨钉中心之间的距离和光斑形状来判断探针300是否已与骨钉对准，以及根据光斑调整探针300的角度和/或位置，以使光斑与探针300重叠，将探针300与骨钉对准，从而提高了骨钉注册的精准度。可以理解的是，调整探针的角度为旋转运动，调整探针的位置为平移运动。通过调整探针300的角度和/或位置，可以使得探针与骨钉完全对准。

本实施例中，采用激光器发射探照光，保证形成的光斑能够始终保持一致的形状和大小，防止光斑的大小随距离改变而发生变化。此外，利用激光发生器出射探照光，还可以理解需要设计出射光束的截面的形变，尽量使得光斑的形状与骨钉端部的形状一致，以便于医护人员判断光斑与骨钉的是否重合。

此外，本实施例中所述光斑呈圆环形，与所述骨钉的端部的圆孔相匹配。具体的，探针300是通过螺钉固定在机械臂400末端的，探针300与机械臂400末端的夹角无法调整，因此当光斑与骨钉完全不重合甚至距离较远时，医生可以通过调整机械臂400各关节的旋转角度，进而改变探针300相对所述骨钉的角度和/或位置，使得光斑向骨钉靠近。当将探针300调整到合适的角度和/或位置时，圆形光斑的内圆与骨钉圆孔重合，甚至所述圆形光斑的中心与所述骨钉端部的中心完全重叠。

在其中一个实施例中，所述驱动所述探针300向所述骨钉移动，直至所述探针与所述骨钉完全接触，包括：

感光器件200在接收到的光的强度小于预设强度值时产生触发信号，所述触发信号控制所述探针停止移动。

本实施例中，在调整好探针300的角度和位置后，上位机中的系统驱使机械臂400沿角度慢速直线运动，即探针300在相对所述骨钉的角度保存不变的状态下向所述骨钉靠近。与此同时骨钉注册系统中的感光器件200会感知到周围的光。直到探针300与骨钉完全接触后，所述感光器件200接收的光的强度小于预设强度值，骨钉注册系统中的数据处理电路产生触发信号，并将所述触发信号提供给上位机500，以使所述上位机500根据所述触发信号控制所述机械臂400停止移动，并根据当前机械臂400各个关节的角度计算当前骨钉的坐标，并记录，完成骨钉的注册。本实例中可通过感光器件200判断探针300与骨钉是否完全接触，从而提高注册精度；并且，所述感光器件200在探针300与骨钉完全接触后，根据强度变小所述电信号以及预设强度值产生触发信号，并将所述触发信号提供给上位机500，以使所述上位机500根据所述触发信号控制所述机械臂400立即停止移动，从而避免探针300与骨钉的接触力度过大而导致骨钉出现不同程度的变形，使得骨钉注册产生偏差。

在其中一个实施例中，手动拖动所述机械臂400以使所述探针300向所述骨钉移动；以及，在确认所述探针300与所述骨钉完全接触后，计算并记录所述骨钉的坐标。

可以理解，在调整好探针300的角度和位置后，医生也可选择手动拖动机械臂400，并确认探针300与骨钉完全接触后，手动确认记录骨钉位置，以完成骨钉注册。或者，医生还可以将手动调节方式和利用系统驱动调节方式相结合，完成骨钉的注册。

综上，本发明实施例提供了一种骨钉注册辅助机构、骨钉注册系统及方法。其中，所述骨钉注册辅助机构包括发光器件100，所述发光器件100设置于探针上，用于形成一光斑，使得可根据所述光斑将所述探针300与骨钉对准。可以理解，本发明中通过发光器件100形成一光斑，可使得医务人员根据所述光斑中心与骨钉中心之间的距离来判断探针300是否已与骨钉对准，以及根据光斑调整探针300的角度和/或位置，以使光斑与探针300重叠，将探针300与骨钉对准，从而提高了骨钉注册的精准度。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

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 (6)

1.一种骨钉注册辅助机构，其特征在于，所述骨钉注册辅助机构用于将机械臂末端的探针与骨钉对准；

所述骨钉注册辅助机构包括发光器件，所述发光器件设置于探针上，用于形成一光斑，所述光斑用于辅助将所述探针与所述骨钉对准；

所述骨钉的端部的中心具有圆孔，所述圆孔具有圆孔直径；所述光斑的形状为圆形，圆形的所述光斑具有光斑直径，所述光斑直径大于所述圆孔直径，当所述探针与所述骨钉对准时，所述骨钉的端部表面上呈现有圆环状的光斑；或者，所述光斑直径等于所述圆孔直径。

2.一种骨钉注册辅助机构，其特征在于，所述骨钉注册辅助机构用于将机械臂末端的探针与骨钉对准；

所述骨钉注册辅助机构包括发光器件，所述发光器件设置于探针上，用于形成一光斑，所述光斑用于辅助将所述探针与所述骨钉对准；

所述骨钉的端部的中心具有圆孔，所述圆孔具有圆孔直径；所述光斑的形状为圆形，圆形的所述光斑具有光斑直径，所述光斑直径比所述圆孔直径大0.1-0.4mm。

3.一种骨钉注册辅助机构，其特征在于，所述骨钉注册辅助机构用于将机械臂末端的探针与骨钉对准；

所述骨钉注册辅助机构包括发光器件，所述发光器件设置于探针上，用于形成一光斑，所述光斑用于辅助将所述探针与所述骨钉对准；

所述骨钉的端部的中心具有圆孔，所述圆孔具有圆孔直径；所述光斑的形状为圆环形，所述圆环形的光斑具有光斑内径和光斑外径，所述光斑内径等于所述圆孔直径，所述光斑外径大于所述圆孔直径。

4.如权利要求3所述的骨钉注册辅助机构，其特征在于，所述光斑外径比所述圆孔直径大0.1-0.4mm。

5.如权利要求3或4所述的骨钉注册辅助机构，其特征在于，还包括感光器件；

所述感光器件设置于所述探针的尖端位置，用于在接收的光的强度小于预设强度值时产生触发信号，所述触发信号用于控制所述机械臂停止移动。

6.一种骨钉注册系统，其特征在于，所述骨钉注册系统包括：如权利要求3或4所述的骨钉注册辅助机构；

探针；

机械臂，所述探针固定于所述机械臂的末端；

感光器件，设置于所述探针的尖端位置，用于在接收到的光的强度小于预设强度值时产生触发信号，所述触发信号用于控制所述机械臂停止移动。

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