CN113925609A - 一种手术中ct坐标与导航相机配准装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手术中CT坐标与导航相机配准装置，所述装置包括底座板以及可拆卸在底座板上的标定组件，所述标定组件包括用于标定CT坐标的CT坐标球子组件以及用于相机标定的光学标记球子组件。与现有技术相比，本发明增加了CT坐标球的标定，目的在于根据实际金属球群和邻近光学跟踪反光球的间隔距离，通过CT下识别金属球群中心位置，对邻近的导航相机识别的光学反光跟踪球的位置进行验证，CT坐标球以及光学标记球分开设置，避免了传统兼用标记球加工困难、标记球涂层容易脱落影响单个标记球识别以及标记球尺寸较大在CT下伪影严重的缺陷，提高了标定精准度，提高了手术成功率，降低了手术风险。

Description

一种手术中CT坐标与导航相机配准装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种手术中CT坐标与导航相机配准装置。
背景技术
随着医学的发展进步，现代医学手术中导航设备的参与普遍提高，机器辅助穿刺是未来的一大趋势。在CT手术导航设备中，医用导航相机类似人的眼睛，为末端的执行设备提供精准路径导航。而导航相机在发挥巨大作用的同时，CT 坐标系和光学导航相机坐标系的准确配准是其发挥作用的前提。
由于常见的导航相机光学标记球为非金属材质，在光学相机下成像清晰，但是在CT坐标系下成像不清晰；常见的金属球在CT下成像清晰，但是光学相机下成像不清晰。
虽然目前出现了内部为金属球材质外面涂覆有非金属反光涂层的专用配准标记球，然而这种标记球加工困难，且由于光学跟踪反光球为了便于识别直径不能太小，导致对应的较大金属球在CT下伪影严重影响识别，最后这种标记球涂层容易脱落，影响单个标记球识别。
发明内容
本发明提供了一种手术中CT坐标与导航相机配准装置，以解决现有技术中的配准装置的标记球加工困难，标记球涂层容易脱落，且标记球直径过大，导致标记球在CT下伪影严重影响识别的技术缺陷，
本发明的技术方案是这样实现的：
一种手术中CT坐标与导航相机配准装置，所述装置包括底座板以及标定组件，所述标定组件包括用于标定CT坐标的CT坐标球子组件以及用于相机标定的光学标记球子组件。
优选地，所述标定组件包括定位球板，所述CT坐标球子组件与光学标记球子组件设置在定位球板上。
优选地，所述光学标记球子组件包括至少三个光学跟踪反光球，所述光学跟踪反光球两两之间距离不等，所述定位球板上设置有反光球固定座以及金属球安装位，所述光学跟踪反光球设置在对应的反光球固定座内，所述CT坐标球子组件包括由至少三组金属球群，所述金属球群两两之间距离不等，每个金属球群包括至少三个金属球，所述金属球之间距离两两不等，所述金属球安装在对应的金属球安装位上，所述光学跟踪反光球与金属球设置在定位球板的异侧。
优选地，所述底座板与定位球板为碳纤维板材质，所述定位球板为环形。
优选地，所述定位球板上设置有4个直径5～20mm光学跟踪反光球，每个光学跟踪反光球四周设置有3个直径1～4mm金属球。
优选地，所述装置包括使用状态结构、闭合状态结构、运输状态结构，所述使用状态结构下，所述定位球板垂直的插在底座板上并固定；闭合状态结构下，定位球板和底座板平行贴合固定；运输状态结构下，闭合状态结构下的装置放置于手提箱中运输。
优选地，所述使用状态结构下，所述定位球板垂直的插在底座板上并通过方形铝块固定，所述方形铝块与定位球板通过铝制螺钉固定连接；所述闭合状态结构下，定位球板和底座板通过闭合铝块平行贴合固定，所述定位球板与闭合铝块通过铝制螺钉固定连接。
优选地，所述金属球为铝球。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
本发明的一种手术中CT坐标与导航相机配准装置，相比于现有的单一光学跟踪反光球位置标定，本装置增加了CT坐标球的标定，CT坐标球的尺寸可根据实际使用情况设定，保证CT下伪影较小，目的在于根据实际金属球群和邻近光学跟踪反光球的间隔距离，通过CT下识别金属球群中心位置，对邻近的导航相机识别的光学反光跟踪球的位置进行验证，CT坐标球以及光学标记球分开设置，避免了传统兼用标记球加工困难、标记球涂层容易脱落影响单个标记球识别以及标记球尺寸较大在CT下伪影严重的缺陷，提高了标定精准度，提高了手术成功率，降低了手术风险。
附图说明
图1为本发明手术中CT坐标与导航相机配准装置的结构示意图(使用状态)；
图2为本发明手术中CT坐标与导航相机配准装置的主视图(使用状态)；
图3为本发明手术中CT坐标与导航相机配准装置的结构示意图(闭合状态)；
图4为本发明手术中CT坐标与导航相机配准装置的结构示意图(运输状态)。
图中：底座板1，定位球板2，光学跟踪反光球3，金属球4，手提箱6，方形铝块7，闭合铝块8。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行清楚、完整地描述。
如图1至图4所示，一种手术中CT坐标与导航相机配准装置，所述装置由碳纤维板构成主体结构，所述装置包括底座板1以及可拆卸在底座板1上的标定组件，所述标定组件包括用于标定CT坐标的CT坐标球子组件以及用于相机标定的光学标记球子组件。所述标定组件包括定位球板2，所述CT坐标球子组件与光学标记球子组件设置在定位球板2上，所述定位球板2垂直安装在底座板1上。所述光学标记球子组件包括至少三个光学跟踪反光球3，所述光学跟踪反光球3两两之间距离不等，所述定位球板2上设置有反光球固定座以及金属球安装位，所述光学跟踪反光球3设置在对应的反光球固定座内，所述光学跟踪反光球3一端安装有螺杆，所述反光球固定座为与螺杆匹配的螺口，所述光学跟踪反光球3通过螺杆旋入螺口固定在定位球板2上，所述CT坐标球子组件包括由至少三组按金属球群，所述金属球群两两之间距离不等，每个金属球群包括至少三个金属球4，所述金属球4之间距离两两不等，所述金属球4安装在对应的金属球安装位上，所述金属球4可通过粘结的方式安装在对应的金属球安装位上，所述光学跟踪反光球3与金属球4设置在定位球板2的异侧，方便 CT坐标与导航相机的标定。所述底座板1与定位球板2为碳纤维板材质，所述定位球板2为环形或其他形状。所述定位球板2上设置有三个直径5～20mm光学跟踪反光球3，每个光学跟踪反光球3四周设置有3个直径1～4mm金属球4。所述装置包括使用状态结构、闭合状态结构、运输状态结构，所述使用状态结构下，所述定位球板2垂直的插在底座板1上并固定；闭合状态结构下，定位球板2和底座板1平行贴合固定；运输状态结构下，闭合状态结构下的装置放置于手提箱6中运输，由于装置是在非实验室环境中使用，常见的配准装置不容易携带运输，标记球容易脱落。且环境存在干扰，可能出现标记球被误识别的情况，放置在手提箱6可以消除上述缺陷。所述使用状态结构下，所述定位球板2垂直的插在底座板1上并通过方形铝块7固定，所述方形铝块7与定位球板2通过铝制螺钉固定连接；所述闭合状态结构下，定位球板2和底座板1 通过闭合铝块8平行贴合固定，所述定位球板2与闭合铝块8通过铝制螺钉固定连接。所述金属球4为铝球。
实施例，
一种手术中CT坐标与导航相机配准装置，包括均为碳纤维板材质制成的底座板1与定位球板2，所述底座板1设置有定位球板2在使用状态结构下的安装位以及闭合状态结构下的安装位，使用状态结构下的安装位为底座板1中间位置设置的插槽，所述定位球板2下部设置有可插入插槽的插板，定位球板2通过其下部的插板插入插槽而垂直地安装在底座板1上，定位球板2与底座板1 相接处设置有方形铝块7，方形铝块7本身固定设置在底座板1上，定位球板2 下部插入插槽时，将方形铝块7通过铝制螺钉与定位球板2固定，从而避免使用状态结构下定位球板2产生晃动；闭合状态结构，将方形铝块7上的铝制螺钉拆除，解除对定位球板2的固定限制，然后定位球板2从插槽拔出，拔出后将定位球板2与底座板1首对首、尾对尾贴和设置，两者之间通过闭合铝块8 连接固定；运输状态结构下，闭合状态结构下的装置放置于手提箱6中运输，所述定位球板2为环形定位球板，环形定位球板的板面上设置有四个直径12mm 光学跟踪反光球，每个反光球附近设置三个直径2mm铝球，四个光学跟踪反光球边长两两不等，三个铝球呈两两边长不相等排列。
本发明的配准装置工作原理：一种手术中CT坐标与导航相机配准装置，区别于传统的单一光学跟踪反光球位置标定，本装置增加了金属球群的标定，目的在于根据实际金属球群和邻近光学跟踪反光球的间隔距离，通过CT下识别金属球群中心位置，对邻近的导航相机识别的光学反光跟踪球的位置进行验证，如果验证准确，该识别的光学跟踪反光球心和对应的金属球群中心作为一组映射数据，至少识别3组映射数据后就可以进行两种坐标系配准。另外为保证运输中反光球涂层不脱落，反光球位置受磕碰影响偏移所设计的位置，本装置包含三个状态，分别为使用状态、闭合状态和运输状态，既满足使用要求，又方便运输移动。另外本设计可以提供精准的标定，提高手术成功率，降低手术风险。

Claims (8)

1.一种手术中CT坐标与导航相机配准装置，其特征在于，所述装置包括底座板以及标定组件，所述标定组件包括用于标定CT坐标的CT坐标球子组件以及用于相机标定的光学标记球子组件。
2.如权利要求1所述的手术中CT坐标与导航相机坐标配准装置，其特征在于，所述标定组件包括定位球板，所述CT坐标球子组件与光学标记球子组件设置在定位球板上。
3.如权利要求2所述的手术中CT坐标与导航相机配准装置，其特征在于，所述光学标记球子组件包括至少三个光学跟踪反光球，所述光学跟踪反光球两两之间距离不等，所述定位球板上设置有反光球固定座以及金属球安装位，所述光学跟踪反光球设置在对应的反光球固定座内，所述CT坐标球子组件包括由至少三组金属球群，所述金属球群两两之间距离不等，每个金属球群包括至少三个金属球，所述金属球之间距离两两不等，所述金属球安装在对应的金属球安装位上，所述光学跟踪反光球与金属球设置在定位球板的异侧。
4.如权利要求3所述的手术中CT坐标与导航相机配准装置，其特征在于，所述底座板与定位球板为碳纤维板材质，所述定位球板为环形。
5.如权利要求3所述的手术中CT坐标与导航相机配准装置，其特征在于，所述定位球板上设置有4个直径5～20mm光学跟踪反光球，每个光学跟踪反光球四周设置有3个直径1～4mm金属球。
6.如权利要求2至5任一种所述的手术中CT坐标与导航相机配准装置，其特征在于，所述装置包括使用状态结构、闭合状态结构、运输状态结构，所述使用状态结构下，所述定位球板垂直的插在底座板上并固定；闭合状态结构下，定位球板和底座板平行贴合固定；运输状态结构下，闭合状态结构下的装置放置于手提箱中运输。
7.如权利要求6所述的手术中CT坐标与导航相机配准装置，其特征在于，所述使用状态结构下，所述定位球板垂直的插在底座板上并通过方形铝块固定，所述方形铝块与定位球板通过铝制螺钉固定连接；所述闭合状态结构下，定位球板和底座板通过闭合铝块平行贴合固定，所述定位球板与闭合铝块通过铝制螺钉固定连接。
8.如权利要求7所述的手术中CT坐标与导航相机配准装置，其特征在于，所述金属球为铝球。
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