CN114129265A - 一种多参考架的骨科手术导航方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多参考架的骨科手术导航方法，包括如下步骤：在手术导航影像采集前在患者的不同手术部位安装追踪患者体位移动的参考架；采集导航影像，同时记录每个参考架的位置；根据不同的参考架通过导航软件的空间注册计算并存贮每个参考架对应的注册参数；术中导航时根据不同手术部位显示与该手术部位相关的参考架的导航匹配信息。本发明提供的一种多参考架的骨科手术导航方法特别适用于脊柱、骨盆、四肢等需要多手术部位定位，区别于传统的单一病人参考架导航系统，避免了术中多次导航影像的采集，减少手术的射线曝光量，节约手术时间；该系统提供多个手术部位的精准导航定位，对于如骨盆多发骨折的复位也可以进行精准指导。

Description

一种多参考架的骨科手术导航方法
技术领域
本发明涉及手术导航技术领域，特别涉及一种多参考架的骨科手术导航方法。
背景技术
手术导航因术中可以精确指导手术的定位而广泛应用于脊柱外科、创伤骨科、关节置换和神经外科等手术定位中。
随着术中CT、术中O臂、术中三维C臂等术中影像技术的发展，手术导航结合术中影像为导航技术在手术的定位进一步提升了精度和便利，特别是在脊柱外科和创伤骨科的术中应用可以进一步提升骨科植入物的定位精度，更加直观的三维影像显示导航使许多高难度的手术变得易于操作，手术更加微创，术中减少了反复透视带来的辐射剂量和手术操作时间，但术中影像扫描相较于传统的C臂透视影像增加了更多的辐射剂量，目前传统的手术导航技术采用单一参考架技术，在影像扫描采集前在患者手术部位附件安装参考架，然后采集手术部位的扫描影像，完成参考架对应的空间注册参数计算，后续导航中由参考架跟踪患者手术部位的移动进行实时精度校正达到实时影像导航的功能，但传统的手术导航技术因为参考架只有一个，参考架安装部位的刚体结构的精度在术中可以得到保证，而远离参考架的非刚性连接的部位在术中因为与参考架的相对位置发生变化而导致这些部位的导航精度下降，甚至产生较大误差，而此时需要进行术中的患者参考架重新放置和再次影像扫描采集才可以达到更高的导航定位精度，这样带来的后果是增加的手术操作时间和多次的影像采集辐射剂量。
因此，本发明提出了一种多参考架的骨科手术导航系统。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多参考架的骨科手术导航方法，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种多参考架的骨科手术导航方法，包括如下步骤：
步骤一，根据术中导航定位区域的刚性连接情况，确定术前安装参考架的数量和部位；
步骤二，对安装好多个参考架的患者手术部位行术中影像扫描；
步骤三，采集术中扫描影像数据同时完成不同参考架的对应空间注册参数计算并保存；
步骤四，根据手术部位的不同在术中导航时选择不同的参考架对应注册参数并进行影像导航，也可以根据手术定位的需求选择两个以上的参考架对应注册参数进行多组影像导航，观察可跟踪工具在不同参考架注册参数对应的影像信息上的位置信息，实现一次影像采集就可以在不同手术区域精准定位导航的目标。
进一步地，所述多参考架的骨科手术导航系统至少在术中影像采集前安装两个或以上的参考架。
进一步地，所述参考架具有不同的结构构成或识别信息，用于在空间注册阶段区分不同的参考架位置信息。
进一步地，所述步骤三中的数据保存的系统软件具有两个及以上参考架对应空间注册参数并行计算、存储和影像显示导航功能。
进一步地，所述术中影像扫描的设备主要为术中CT、术中O臂或术中三维C臂。
进一步地，所述手术定位的技术包括光学定位、电磁定位、超声定位和机械臂定位方法。
进一步地，所述手术区域包括脊柱手术中的不同椎体，骨盆多发骨折中的不同离断部位，四肢长骨中的骨折多离断部位以及其他多部位需影像导航定位的手术。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的方法特别适用于脊柱多节段、骨盆多发骨折、四肢长骨骨折等多手术区域且手术区域间缺乏刚性连接，且术中采用术中CT、术中O臂或术中三维C臂影像扫描定位的手术；多个参考架的使用减少了术中因手术区域间缺乏刚性连接带来的误差和术中额外扫描的次数；可以有效提升手术的定位精度，减少扫描次数从而降低辐射剂量和手术时间；多参考架术中并行影像显示导航还可以用于复杂骨折的精准复位指导。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中一个多参考架骨科导航系统的手术部位参考架安放示意图
图2是本发明实施例中骨盆多发骨折的模型示意图；
图3是本发明实施例中安装两个参考架的模型示意图；
图4为本发明实施例中传统单一参考架安放的模型示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
下面结合附图对本发明的技术方案进一步说明。
一种多参考架的骨科手术导航方法，包括如下步骤：
步骤一，根据术中导航定位区域的刚性连接情况，确定术前安装参考架的数量和部位；
步骤二，对安装好多个参考架的患者手术部位行术中影像扫描；
步骤三，采集术中扫描影像数据同时完成不同参考架的对应空间注册参数计算并保存；
步骤四，根据手术部位的不同在术中导航时选择不同的参考架对应注册参数并进行影像导航，也可以根据手术定位的需求选择两个以上的参考架对应注册参数进行多组影像导航，观察可跟踪工具在不同参考架注册参数对应的影像信息上的位置信息，实现一次影像采集就可以在不同手术区域精准定位导航的目标。
在本发明优选的实施方式中，上述多参考架的骨科手术导航系统至少在术中影像采集前安装两个或以上的参考架。
在本发明优选的实施方式中，上述参考架具有不同的结构构成或识别信息，用于在空间注册阶段区分不同的参考架位置信息。
在本发明优选的实施方式中，上述步骤三中的数据保存的系统软件具有两个及以上参考架对应空间注册参数并行计算、存储和影像显示导航功能。
在本发明优选的实施方式中，所述术中影像扫描的设备主要为术中CT、术中O臂或术中三维C臂。
在本发明优选的实施方式中，上述手术定位的技术包括光学定位、电磁定位、超声定位和机械臂定位方法。
在本发明优选的实施方式中，所述手术区域包括脊柱手术中的不同椎体，骨盆多发骨折中的不同离断部位，四肢长骨中的骨折多离断部位以及其他多部位需影像导航定位的手术。
实施例1
本实施例以骨盆多发骨折的术中导航为实例，因骨盆多发骨折导致多个手术区域间缺乏刚性连接，采用多参考架手术导航系统可以减少，具体的操作方法如下：
步骤一，根据骨盆多发骨折手术区域间的刚性连接情况确定参考架的安装位置和数量(如图2)；
步骤二，将不同的参考架安装在缺乏刚性连接的不同手术区域，两个手术区域的如图3所示，三个手术区域的如图1所示；
步骤三，将上述安放好参考架的患者骨盆进行术中O臂扫描并采集各参考架位置信息和扫描影像到导航软件内；
步骤四，导航软件并行计算各参考架对应的空间注册参数并存贮参数，同时可以并行显示各参考架对应的导航影像，也可以根据手术区域的不同选择对应的参考架注册参数和对应的导航影像或不同参考架间的组合显示。
该系统可以有效解决目前单一参考架骨科导航系统带来的术中多次扫描影像的问题，节约了手术时间并减少了手术中的辐射剂量，并且可用于如骨盆多发骨折这样的术中精准复位指导。
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。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种多参考架的骨科手术导航方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，根据术中导航定位区域的刚性连接情况，确定术前安装参考架的数量和部位；
步骤二，对安装好多个参考架的患者手术部位行术中影像扫描；
步骤三，采集术中扫描影像数据同时完成不同参考架的对应空间注册参数计算并保存；
步骤四，根据手术部位的不同在术中导航时选择不同的参考架对应注册参数并进行影像导航，也可以根据手术定位的需求选择两个以上的参考架对应注册参数进行多组影像导航，观察可跟踪工具在不同参考架注册参数对应的影像信息上的位置信息，实现一次影像采集就可以在不同手术区域精准定位导航的目标。
2.根据权利要求1所述的一种多参考架的骨科手术导航方法，其特征在于：所述多参考架的骨科手术导航系统至少在术中影像采集前安装两个或以上的参考架。
3.根据权利要求1所述的一种多参考架的骨科手术导航方法，其特征在于：所述参考架具有不同的结构构成或识别信息，用于在空间注册阶段区分不同的参考架位置信息。
4.根据权利要求1所述的一种多参考架的骨科手术导航方法，其特征在于：所述步骤三中的数据保存的系统软件具有两个及以上参考架对应空间注册参数并行计算、存储和影像显示导航功能。
5.根据权利要求1所述的一种多参考架的骨科手术导航方法，其特征在于：所述术中影像扫描的设备主要为术中CT、术中O臂或术中三维C臂。
6.根据权利要求1所述的一种多参考架的骨科手术导航方法，其特征在于：所述手术定位的技术包括光学定位、电磁定位、超声定位和机械臂定位方法。
7.根据权利要求1所述的一种多参考架的骨科手术导航方法，其特征在于：所述手术区域包括脊柱手术中的不同椎体，骨盆多发骨折中的不同离断部位，四肢长骨中的骨折多离断部位以及其他多部位需影像导航定位的手术。
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