CN114748164B - 一种手术定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手术定位装置，其涉及医疗器具领域。其技术方案要点包括双层标定板，双层标定板上设置有多个金属件，且多个金属件在X光影像中能够形成三维坐标；双层标定板包括第一双层标定板和第二双层标定板，第一双层标定板与第二双层标定板之间设置有定位支架；第一双层标定板可以进行自转调节，或者第一双层标定板可以进行公转调节，或者第一双层标定板既可进行自转调节又可以进行公转调节；第一双层标定板可以进行伸缩式调节来改变金属件的成像面积和/或成像区域。本发明不仅可以直接获取到三维立体信息，提高定位精度，而且能够进行转动调节和伸缩式调节，从而提高使用的便捷性以及适用范围。

Description

一种手术定位装置

技术领域

本发明涉及医疗器具领域，更具体地说，它涉及一种手术定位装置。

背景技术

在骨科机器人手术中，定位标尺（也可以称为示踪器、标记物、定位板等）是用于空间定位的重要定位装置，直接影响到机械臂的定位精准度。现有的定位标尺设计中基本有两种形式，一种是安装在人体骨骼上的，便于术中实施定位，另一种是安装在人体之外的架子上，这种不会对人体造成二次伤害。

现有授权公告号为CN206026446U的中国专利，公开了一种手术定位装置，其包括相互垂直的第一定位板和第二定位板，第一定位板和第二定位板的基体内分别嵌设有多个金属件，第一定位板和第二定位板的基体上还分别印有至少三个不在一直线上的图标。

但是，上述专利中的手术定位装置还存在以下问题：（1）第一定位板或者第二定位板上的标识点在X光影像中是平面的，缺少第三维信息，不利于空间信息的获取，影响定位精度；（2）第一定位板与第二定位板之间为刚性连接，使得定位装置的灵活性不足，无法根据不同体型的患者或者不同的手术情况进行适应性的调节。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种手术定位装置，其不仅可以直接获取到三维立体信息，提高定位精度，而且能够进行转动调节和伸缩式调节，从而提高使用的便捷性以及适用范围。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种手术定位装置，包括双层标定板，所述双层标定板上设置有多个金属件，且多个所述金属件在X光影像中能够形成三维坐标；

所述双层标定板包括第一双层标定板和第二双层标定板，所述第一双层标定板与第二双层标定板之间设置有定位支架；

所述第一双层标定板可以进行自转调节，或者所述第一双层标定板可以进行公转调节，或者所述第一双层标定板既可进行自转调节又可以进行公转调节；

所述第一双层标定板可以进行伸缩式调节来改变所述金属件的成像面积和/或成像位置。

进一步地，所述第一双层标定板与定位支架之间设置有自转轴，且所述第一双层标定板与定位支架之间设置有自转锁紧组件。

进一步地，所述定位支架与第二双层标定板之间设置有公转轴，且所述第二双层标定板与定位支架之间设置有公转锁紧组件。

进一步地，所述定位支架包括相互连接的第一支板和第二支板，所述自转轴固定设置于所述第一支板上，且所述第一双层标定板侧壁开设有与所述自转轴配合的自转孔；所述公转轴固定设置于所述第二双层标定板顶端，且所述第二支板上开设有与所述公转轴配合的公转孔。

进一步地，所述第一双层标定板包括第一定位板和第二定位板，所述第一定位板包括多个定位支板，所述定位支板和第二定位板上均设置有金属件；

所述第二定位板上的金属件与多个所述定位支板上的金属件配合在X影像中能够形成三维坐标；

多个所述定位支板上的金属件能够形成一个平面，且至少其一所述定位支板能够相对于所述第二定位板移动来扩大所述平面的面积。

进一步地，所述第二定位板上分别设置有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板与第二连接板之间设置有第三连接板，所述第三连接板上设置有与所述第一定位板配合的定位导轨。

进一步地，所述第一双层标定板包括承载有多个所述金属件的移动部，以及与所述定位支架连接的固定部，且所述移动部能够相对于所述固定部移动。

进一步地，所述移动部包括第一定位板和第二定位板，所述第一定位板与第二定位板之间设置有第二连接板；所述固定部包括与所述定位支架连接的导轨支架，所述导轨支架上设置有与所述第一定位板和第二定位板配合的定位导轨。

进一步地，所述移动部包括第一定位板、第三连接板以及第二定位板，所述第三连接板与第二定位板之间设置有第二连接板，且所述第三连接板上设置有与所述第一定位板配合的第一定位导轨；

所述第一定位板包括多个定位支板，所述定位支板和第二定位板上均设置有金属件；多个所述定位支板上的金属件能够形成一个平面，且至少其一所述定位支板能够相对于所述第二定位板移动来扩大所述平面的面积；

所述固定部包括与所述定位支架连接的导轨支架，所述导轨支架上设置有与所述第三连接板和第二定位板配合的第二定位导轨。

进一步地，所述双层标定板包括两个定位板，其一所述定位板上设置有四个位于同一平面的所述金属件，且四个所述金属件布置成方形；另一所述定位板上设置有一个正对于所述方形上的中点的所述金属件，所述方形上的中点包括侧边中点或者对角线中点。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、双层标定板上的多个金属件在X光影像中能够形成三维坐标，从而可以直接获取到三维立体信息，并提高定位精度；

2、采用第一双层标定板形成的三维坐标，以及采用第二双层标定板形成的三维坐标，可以单独使用来适用于不同的手术位置，也可以组合使用来提高定位精度；

3、第一双层标定板既可进行自转调节又可以进行公转调节，从而能够提高使用的便捷性以及适用范围；

4、第一双层标定板可以进行伸缩式调节来改变金属件的成像面积和/或成像位置，可以根据手术区域或者患者体型来进行适应性地调节，满足手术定位要求，从而能够提高使用的便捷性以及适用范围；

5、结构简单，操作方便，方便拆装，便于保存和运输。

附图说明

图1为实施例1中一种手术定位装置的结构示意图；

图2为实施例1中第一定位板的结构示意图；

图3为实施例1中第一双层标定板上多个金属件的结构示意图；

图4为实施例2中一种手术定位装置的结构示意图。

图中：1、第一定位板；11、第一卡槽；2、第二定位板；21、第二卡槽；31、第一连接板；32、第二连接板；33、第三连接板；34、定位导轨；41、第一支板；42、第二支板；43、定位套；44、自转轴；51、第一锁紧螺杆；52、第二锁紧螺杆；61、第三定位板；62、第四定位板；63、第四连接板；64、第五连接板；65、公转轴；7、视觉标识；8、导轨支架；9、金属件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1：

一种手术定位装置，参照图1至图3，其包括双层标定板，双层标定板上设置有多个金属件9，且多个金属件9在X光影像中能够形成三维坐标；双层标定板包括第一双层标定板和第二双层标定板，第一双层标定板与第二双层标定板之间设置有定位支架；第一双层标定板可以进行自转调节，或者第一双层标定板可以进行公转调节，或者第一双层标定板既可进行自转调节又可以进行公转调节；第一双层标定板可以进行伸缩式调节来改变金属件的成像面积和/或成像位置；本实施例中双层标定板上的多个金属件在X光影像中能够形成三维坐标，从而可以直接获取到三维立体信息，并提高定位精度；采用第一双层标定板形成的三维坐标，以及采用第二双层标定板形成的三维坐标，可以单独使用来适用于不同的手术位置，也可以组合使用来提高定位精度；本实施例中第一双层标定板既可进行自转调节又可以进行公转调节，从而能够提高使用的便捷性以及适用范围；当然，在其他可选的实施例中，第一双层标定板也可以仅进行自转调节，或者仅进行公转调节，在此不作限制；本实施例中第一双层标定板可以进行伸缩式调节来改变金属件的成像面积，则可以根据手术区域或者患者体型来进行适应性地调节，满足手术定位要求，从而能够提高使用的便捷性以及适用范围。

参照图1，具体地，本实施例中第一双层标定板与定位支架之间设置有自转轴44，且第一双层标定板与定位支架之间设置有自转锁紧组件；定位支架与第二双层标定板之间设置有公转轴65，且第二双层标定板与定位支架之间设置有公转锁紧组件；第一双层标定板围绕自转轴44进行转动，即可进行自转调节；第一双层标定板与定位支架一起围绕公转轴65进行转动，即可进行公转调节；采用自转锁紧组件和公转锁紧组件，能够保证定位装置在调节后的稳定性，从而提高定位精度。

参照图1，具体地，本实施例中第一双层标定板包括第一定位板1和第二定位板2，第二定位板2上分别设置有第一连接板31和第二连接板32，第一连接板31与第二连接板32之间设置有第三连接板33，第三连接板33上设置有与第一定位板1配合的定位导轨34；本实施例中第二双层标定板包括第三定位板61和第四定位板62，第三定位板61与第四定位板62之间分别设置有第四连接板63和第五连接板64。

参照图1，具体地，本实施例中定位支架包括相互连接的第一支板41和第二支板42，以及固定设置于第一支板41上的自转轴44；第一双层标定板侧壁开设有与自转轴44配合的自转孔，具体地，第一连接板31侧壁开设有与自转轴44配合的自转孔；公转轴65固定设置于第二双层标定板顶端，且第二支板42上开设有与公转轴65配合的公转孔，具体地，公转轴65固定设置于第四连接板63顶壁；自转锁紧组件包括穿设于第一双层标定板上的第一锁紧螺杆51，第一锁紧螺杆51的端部能够与自转轴44侧壁接触，具体地，第一锁紧螺杆51穿过第三连接板33和第一连接板31后，其端部与自转轴44抵接；第二支板42上设置有与公转轴65配合的定位套43，公转锁紧组件包括穿设于定位套43侧壁的第二锁紧螺杆52，第二锁紧螺杆52的端部能够与公转轴65侧壁接触；即本实施例中定位支架包括第一支板41、第二支板42、自转轴44以及定位套43。

参照图1，本实施例中自转轴44与公转轴65的布置结构，能够避免自转轴44与公转轴65相互干涉，简化整体结构和尺寸；而且有利于将第一锁紧螺杆51和第二锁紧螺杆52的握持部均设置于外部，从而便于操作；采用定位套43，不仅能够提高连接的稳定性，而且能够为第二锁紧螺杆52的握持部提供操作空间，从而便于操作；当然，在其他可选的实施例中，自转轴44和公转轴65的安装位置均可以根据需要进行调整，而且自转轴44与第一支板41之间可以一体成型或者通过螺栓等紧固件进行连接，公转轴65与第四连接板63之间也可以一体成型或者通过螺栓等紧固件进行连接，在此不作限制；本实施例中采用第一锁紧螺杆51的端部与自转轴44侧壁接触来实现自转锁紧，采用第二锁紧螺杆52的端部与公转轴65侧壁接触来实现公转锁紧，则第一双层标定板可以进行360°自转调节，也可以进行360°公转调节，调节范围广，能够提高适用范围，而且结构简单，操作方便，且稳定性好；同时，本实施例中第一双层标定板、定位支架以及第二双层标定板可以分别作为三个独立的模块，将第二双层标定板安装后，将定位套43套设在公转轴65上，即可方便实现定位支架与第二双层标定板的连接，接着将第一连接板31套在自转轴44上，即可方便实现第一双层标定板与定位支架的连接，调整好角度后，分别将第一锁紧螺杆51和第二锁紧螺杆52拧紧；当然，也就能够方便地实现第一双层标定板与定位支架的拆卸，以及定位支架与第二双层标定板的拆卸，从而方便保存和运输；当然，在其他可选的实施例中，自转锁紧组件和公转锁紧组件也可以采用其它锁紧结构，例如采用弹性结构来实现自动锁紧等，在此不作限制。

参照图1，具体地，本实施例中第一支板41垂直于第二支板42，其中，第一支板41侧壁与第一连接板31侧壁接触，第二支板42底壁与第四连接板63顶壁接触；使用时，第二双层标定板的底端与外部支架连接，使得第二双层标定板呈竖直布置，而第一双层标定板呈水平布置，从而能够提高使用的便捷性；当然，在其他可选的实施例中，也可以在第二双层标定板与外部支架之间设置定位支架，使得第二双层标定板也可以进行自转调节或者公转调节，从而进一步提高定位装置的便捷性和适用范围。

参照图1至图3，具体地，本实施例中第一定位板1包括多个定位支板，定位支板和第二定位板2上均设置有金属件9；第二定位板2上的金属件9与多个定位支板上的金属件9配合在X影像中能够形成三维坐标；多个定位支板上的金属件9能够形成一个平面，且至少其一定位支板能够相对于第二定位板2移动来扩大平面的面积，即可以扩大成像面积。

参照图1，具体地，本实施例中定位支板能够相对于第二定位板2沿定位支板的横向移动；当然，在其他可选的实施例中定位支板也可以相对于第二定位板2沿定位支板的纵向移动，或者定位支板既能够相对于第二定位板2沿定位支板的横向移动又能够相对于第二定位板2沿定位支板的纵向移动，在此不作限制；例如，第一定位板1包括四个定位支板，每个定位支板上均设置一个金属件，形成拼图式结构，使得每个定位支板均具备横向活动量和纵向活动量；具体地，本实施例中第一定位板1包括两个定位支板，且两个定位支板均能够移动，从而能够简化结构，并获得较大的平面面积上限。

参照图1，具体地，本实施例中定位导轨34使得定位支板能够相对于第二定位板2沿定位支板的横向移动；优选地，本实施例中定位导轨34包括两个滑槽，第一定位板1的纵向两端分别嵌于两个滑槽内，滑槽与第一定位板1之间采用阻尼配合来实现限位，从而具有结构简单，且调节方便的优势；在其他可选的实施例中，滑槽与第一定位板1之间也可以采用螺栓等紧固件来进行限位，而定位导轨34也可以采用其它结构形式，能够为定位支板的移动提高导向定位即可，在此不做限制；当然，第三连接板33与定位导轨34 的结构也可以同时进行调整，在此不作限制。

参照图1至图3，优选地，本实施例中定位支板上设置有两个金属件9，且两个定位支板上的四个金属件9布置呈方形；第二定位板2上设置有一个正对于方形上的中点的金属件9，具体为方形上的对角线中点，从而便于在X光影像中形成三维坐标，并提高定位精度；两个定位支板上分别设置有两个金属件9，则定位支板沿横向移动时，两个定位支板上的四个金属件9始终能够形成一个平面；具体地，本实施例中第一定位板1平行于第二定位板2，从而便于进行连接，以及提高结构强度和稳固性；当然，第二定位板2上仅设置有一个固定不动的金属件9，则第二定位板2的形状可以根据需要进行调整，在此不做限制。

参照图1至图3，具体地，本实施例中第一定位板1上设置有五个第一卡槽11，第二定位板2上设置有五个分别与第一卡槽11相对的第二卡槽21，从而方便加工和安装，并提高安装精度；例如，将开槽后的第一定位板1分切后即可得到两个定位支板；本实施例中金属件9为铅珠，从而便于在X光影像中形成三维坐标；本实施例中第一定位板1上的四个金属件9在X光影像中用于形成X轴和Y轴，第二定位板2上的一个金属件9在X光影像中用于形成Z轴，从而能够形成三维坐标；本实施例中第二定位板2上的一个金属件9用于形成Z轴，故第二定位板2保持不动，从而能够简化结构；当然，在其他可选的实施例中，第二定位板2也可以设置为可移动的，在此不做限制。

参照图1，具体地，本实施例中第三定位板61上设置有四个布置成方形的金属件，第四定位板62上设置有一个正对于方形上的中点的金属件，具体为方形上的侧边中点，从而便于在X光影像中形成三维坐标，并提高定位精度；第二双层标定板可以采用固定式结构，或者采用第一双层标定板的伸缩式结构，在此不做限制。

参照图1，优选地，本实施例中第一定位板1外顶壁设置有视觉标识7；视觉标识7用于机械臂上的双目摄像头识别，以便建立机器人坐标系与标定板坐标系的映射关系，为机械臂（末端带有手术器械）定位患者的手术区域奠下基础；在其他可选的实施例中，视觉标识7的图案、数量和位置可以根据需要进行调整，在此不作限制。

实施例2：

一种手术定位装置，参照图1至图4，以实施例1为基础，本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中第一双层标定板可以进行伸缩式调节来改变金属件的成像位置；第一双层标定板包括承载有多个金属件的移动部，以及与定位支架连接的固定部，且移动部能够相对于固定部移动；移动部带着多个金属件一起移动，即可调节金属件的成像位置，从而方便匹配不同的手术位置或者不同体型的患者，而且结构简单，操作方便。

参照图1至图4，具体地，本实施例中移动部包括第一定位板1和第二定位板2，第一定位板1与第二定位板2之间设置有第二连接板32；固定部包括与定位支架连接的导轨支架8，导轨支架8上设置有与第一定位板1和第二定位板2配合的定位导轨34；在导轨支架8的导向下，第一定位板1、第二连接板32以及第二定位板2可以整体移动来实现伸缩式调节；本实施例中导轨支架8呈U型，并且与定位支架连接，即自转轴44穿设于导轨支架8上，且第一锁紧螺杆51穿设于导轨支架8上；当然，在其他可选的实施例中，固定部的结构可以进行调整，在此不做限制。

参照图1至图4，在其他可选的实施例中，第一双层标定板既可以进行伸缩式调节来改变成像面积，又可以进行伸缩式调节来改变成像位置；例如，移动部包括第一定位板、第三连接板以及第二定位板，第三连接板与第二定位板之间设置有第二连接板，且第三连接板上设置有与第一定位板配合的第一定位导轨；第一定位板包括多个定位支板，定位支板和第二定位板上均设置有金属件；多个定位支板上的金属件能够形成一个平面，且至少其一定位支板能够相对于第二定位板移动来扩大平面的面积；固定部包括与定位支架连接的导轨支架，导轨支架上设置有与第三连接板和第二定位板配合的第二定位导轨；第一定位板和第二定位板可以一起沿着第二定位导轨的方向移动，来改变金属件的成像位置，同时，定位支板又可以沿着第一定位导轨的方向相对于第二定位板移动来改变金属件的成像面积，从而能够进一步提高适用范围和使用的便捷性；第一定位导轨可以平行于第二定位导轨，第一定位导轨也可以垂直于第二定位导轨，在此不做限制。

Claims (11)

1.一种手术定位装置，其特征在于：包括双层标定板，所述双层标定板上设置有多个金属件，且多个所述金属件在X光影像中能够形成三维坐标；

所述双层标定板包括第一双层标定板和第二双层标定板，所述第一双层标定板与第二双层标定板之间设置有定位支架；

所述第一双层标定板可以进行自转调节，所述第一双层标定板与定位支架之间设置有自转轴，且所述第一双层标定板与定位支架之间设置有自转锁紧组件；

所述第一双层标定板可以进行伸缩式调节来改变所述金属件的成像面积；

所述第一双层标定板包括第一定位板和第二定位板，所述第一定位板包括多个定位支板，所述定位支板和第二定位板上均设置有金属件；

所述第二定位板上的金属件与多个所述定位支板上的金属件配合在X影像中能够形成三维坐标；

多个所述定位支板上的金属件能够形成一个平面，且至少其一所述定位支板能够相对于所述第二定位板移动来扩大所述平面的面积。

2.一种手术定位装置，其特征在于：包括双层标定板，所述双层标定板上设置有多个金属件，且多个所述金属件在X光影像中能够形成三维坐标；

所述双层标定板包括第一双层标定板和第二双层标定板，所述第一双层标定板与第二双层标定板之间设置有定位支架；

第一双层标定板可以进行公转调节，所述定位支架与第二双层标定板之间设置有公转轴，且所述第二双层标定板与定位支架之间设置有公转锁紧组件；

所述第一双层标定板可以进行伸缩式调节来改变所述金属件的成像面积；

所述第一双层标定板包括第一定位板和第二定位板，所述第一定位板包括多个定位支板，所述定位支板和第二定位板上均设置有金属件；

所述第二定位板上的金属件与多个所述定位支板上的金属件配合在X影像中能够形成三维坐标；

多个所述定位支板上的金属件能够形成一个平面，且至少其一所述定位支板能够相对于所述第二定位板移动来扩大所述平面的面积。

3.一种手术定位装置，其特征在于：包括双层标定板，所述双层标定板上设置有多个金属件，且多个所述金属件在X光影像中能够形成三维坐标；

所述双层标定板包括第一双层标定板和第二双层标定板，所述第一双层标定板与第二双层标定板之间设置有定位支架；

所述第一双层标定板可以进行自转调节，所述第一双层标定板与定位支架之间设置有自转轴，且所述第一双层标定板与定位支架之间设置有自转锁紧组件；

所述第一双层标定板可以进行伸缩式调节来改变所述金属件的成像位置；

所述第一双层标定板包括承载有多个所述金属件的移动部，以及与所述定位支架连接的固定部，且所述移动部能够相对于所述固定部移动。

4.一种手术定位装置，其特征在于：包括双层标定板，所述双层标定板上设置有多个金属件，且多个所述金属件在X光影像中能够形成三维坐标；

所述双层标定板包括第一双层标定板和第二双层标定板，所述第一双层标定板与第二双层标定板之间设置有定位支架；

第一双层标定板可以进行公转调节，所述定位支架与第二双层标定板之间设置有公转轴，且所述第二双层标定板与定位支架之间设置有公转锁紧组件；

所述第一双层标定板可以进行伸缩式调节来改变所述金属件的成像位置；

所述第一双层标定板包括承载有多个所述金属件的移动部，以及与所述定位支架连接的固定部，且所述移动部能够相对于所述固定部移动。

5.根据权利要求4所述的手术定位装置，其特征在于：所述第一双层标定板与定位支架之间设置有自转轴，且所述第一双层标定板与定位支架之间设置有自转锁紧组件。

6.根据权利要求1所述的手术定位装置，其特征在于：所述定位支架与第二双层标定板之间设置有公转轴，且所述第二双层标定板与定位支架之间设置有公转锁紧组件。

7.根据权利要求5所述的手术定位装置，其特征在于：所述定位支架包括相互连接的第一支板和第二支板，所述自转轴固定设置于所述第一支板上，且所述第一双层标定板侧壁开设有与所述自转轴配合的自转孔；所述公转轴固定设置于所述第二双层标定板顶端，且所述第二支板上开设有与所述公转轴配合的公转孔。

8.根据权利要求1或2所述的手术定位装置，其特征在于：所述第二定位板上分别设置有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板与第二连接板之间设置有第三连接板，所述第三连接板上设置有与所述第一定位板配合的定位导轨。

9.根据权利要求3或4所述的手术定位装置，其特征在于：所述移动部包括第一定位板和第二定位板，所述第一定位板与第二定位板之间设置有第二连接板；所述固定部包括与所述定位支架连接的导轨支架，所述导轨支架上设置有与所述第一定位板和第二定位板配合的定位导轨。

10.根据权利要求3或4所述的手术定位装置，其特征在于：所述移动部包括第一定位板、第三连接板以及第二定位板，所述第三连接板与第二定位板之间设置有第二连接板，且所述第三连接板上设置有与所述第一定位板配合的第一定位导轨；

所述第一定位板包括多个定位支板，所述定位支板和第二定位板上均设置有金属件；多个所述定位支板上的金属件能够形成一个平面，且至少其一所述定位支板能够相对于所述第二定位板移动来扩大所述平面的面积；

所述固定部包括与所述定位支架连接的导轨支架，所述导轨支架上设置有与所述第三连接板和第二定位板配合的第二定位导轨。

11.根据权利要求1-4中任一项所述的手术定位装置，其特征在于：所述第二双层标定板包括两个定位板，其一所述定位板上设置有四个位于同一平面的所述金属件，且四个所述金属件布置成方形；另一所述定位板上设置有一个正对于所述方形上的中点的所述金属件，所述方形上的中点包括侧边中点或者对角线中点。

Images