CN115670656A - 激光执行导航系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光执行导航系统，包括：三维透视设备，采集患者病灶处的三维影像；线激光模组，为两个，活动安装于三维透视设备的探测器上，用于发射线激光形成与三维影像上规划通道重合的交线及对应交点用于执行引导。本发明将激光引导系统与三维透视设备集成一体化，不需要额外的导航设备、占地非常少及成本低，可以方便医生进行定位配准引导，可视化强、操作方便。
Description
技术领域
本发明手术设备领域，尤其涉及一种激光执行导航系统。
背景技术
随着科技的发展进步，越来越多的新兴技术被运用到医疗手术中。针对骨科手术，由于病灶点小，病灶点环境复杂敏感，在手术过程中对医生的经验和医学技术要求较高，特别是脊柱类的手术。
由于常见骨科病灶，医生无法直观看见，一般都是开大创口进行手术，对患者创伤大，术后康复周期长，术中风险大。现有常规骨科导航设备主要基于高精度的机器臂，加上光学跟踪器，配合C臂机进行手术导航；这类设备操作复杂、设备成本高，手术成本高，导致普及率并不高。
因此急需一种低成本、简单便捷、便于普及的执行导航系统。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明提供一种激光执行导航系统，低成本、简单便捷且便于普及，能够在手术过程中给医生提供可视化的病灶点指示和入路角度指示。
技术方案：
激光执行导航系统，包括：
三维透视设备，采集患者病灶处的三维影像；
线激光模组，为两个，活动安装于三维透视设备的探测器上，用于发射线激光形成与三维影像上规划通道重合的交线及对应交点用于执行引导。
所述线激光模组滑动并转动安装于探测器上。
所述线激光模组通过旋转支点可旋转地安装于所述探测器上。
在所述探测器上设有滑槽，所述旋转支点滑动安装于所述滑槽内。
两所述线激光模组安装于所述探测器两相邻边上。
根据所述三维影像上的规划通道得到规划入针点，两所述线激光模组运动使得二者的发出的激光面得到的交线与规划通道重合，同时使得二者的发出激光面投影形成的激光十字线交点与所述规划入针点重合。
还包括激光引导器，所述激光引导器包括用于指向规划入针点的引导头、其中心处开设的沿其长度方向延伸的用于执行引导的引导孔及其外侧壁上沿轴向设置的用于分别与线激光模组形成的激光线对齐的引导标记。
两相邻引导标记在所述激光引导器的外侧壁的周向上间隔90度。
所述引导标记设置为沿激光引导器长度方向开设的矩形槽、V形槽或半圆形槽，或设置为沿激光引导器长度方向延伸的刻线或漆线。
还包括被动臂，所述激光引导器固定安装于所述被动臂上，通过所述被动臂调整所述激光引导器的位置，进行执行引导。
有益效果：本发明将激光引导系统与三维透视设备集成一体化，不需要额外的导航设备、占地非常少及成本低，可以方便医生进行定位配准引导，可视化强、操作方便，可以适应全骨科使用，不仅局限于脊柱穿刺、皮下异物提取等，适用医院广。
附图说明
图1为X射线机的结构示意图；
图2为探测器组件的结构示意图；
图3为线激光模组的运动示意图；
图4为X射线机透视患者的摆位示意图；
图5为激光指示的示意图；
图6为激光规划入路角度的示意图；
图7为激光引导器的结构示意图；
图8为激光引导器的引导示意图；
图9为被动臂实现精确引导的示意图。
图中，1.X射线机，1-1.C形臂，1-2.线缆，2.探测器外壳，3.线激光模组，4.探测器，5.机头组件，6.患者，7.触控屏，8.规划入针点，9.线激光，10.虚拟激光交线，11.人体脊柱，12.旋转支点，13.激光引导器，13-1.引导槽，13-2.引导孔，13-3.引导头，14.被动臂。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明的激光执行导航系统包括X射线机1、探测器组件、线激光模组3及激光引导器13，探测器组件安装于X射线机1上与用于发射X射线的机头组件5相对的位置处；线激光模组3活动安装于探测器组件上，可发射设定角度的线激光。
图1为X射线机的结构示意图，如图1所示，X射线机1包括本体、安装于本体上的C形臂1-1以及用于供电和传输信号的线缆1-2，机头组件5安装于C形臂1-1的一端，在C形臂1-1内与机头组件5相对位置处安装探测器组件。
本发明中，X射线机1采用C形臂X射线机，但本发明并不止于此，本发明也可以采用其他X射线机，只要保证探测器组件位于机头组件5相对的位置处即可。
参照图1、2，探测器组件4包括探测器4及在探测器4外设置的用于保护探测器4的探测器外壳2。本发明中，探测器4设置为方形结构，但本发明并不止于此，探测器4还可以设置为其他多边形结构，只要能覆盖机头组件5发射的X射线即可。
在探测器4两相邻边上均活动安装有一线激光模组3，且线激光模组3的激光发射口相对机头组件5设置；具体地，线激光模组3沿着其安装的边直线滑动安装，且在其上设有一可随着线激光模组3沿着其安装的边直线滑动的旋转支点12，线激光模组3可绕着该旋转支点12转动，如图3所示。探测器外壳2同时将线激光模组3包覆，对其起保护作用。
更具体地，在探测器4两相邻边上均开设有沿边长度方向的滑槽，在滑槽上滑动安装有一滑块，线激光模组3通过旋转支点12转动安装于滑块上，从而实现线激光模组3在探测器4边上的活动安装。
在本发明中，两组线激光模组3初始时居于初始位置，初始位置时线激光模组3相对其安装处的探测器的边居中，可通过旋转做正常的十字激光指示使用，辅助医生进行摆位，当不用做激光导航时，可通过控制设备使其一键恢复至其初始位置。
图4为X射线机透视患者的摆位示意图，通过图4的方式进行X射线透视，获取得到患者脊椎的三维影像；如图5所示，根据医生在三维影像上进行通道规划得到规划入针点8，并以规划入针点8为交点虚拟激光十字线，控制两线激光模组3运动使得二者的发出的激光面投影形成的激光十字线与虚拟激光十字线重合，二者形成的激光十字线交点与规划入针点8重合，如图5所示。
本发明中，控制两线激光模组3运动使得二者的发出的激光面的目的是为了使得两激光面的交线与规划通道重合，同时两激光面投影形成的激光十字线交点与规划入针点8重合；前述实施例是通过虚拟激光十字线实现，但是本发明也可以根据通道规划虚拟得到虚拟激光交线10，控制两线激光模组3运动使得二者的发出的激光面得到的交线与其重合，二者形成的激光十字线交点与规划入针点8重合。
更进一步地，将医生在三维影像上进行通道规划根据影像坐标系与X射线机坐标系之间的变换关系变换至X射线机坐标系下，然后通过上述使得两激光面的交线与规划通道重合，同时两激光面投影形成的激光十字线交点与规划入针点8重合。
参照图6，由于两线激光模组3发射出的激光面在人体表面投影出激光线，并且两线激光模组3发射的激光面相交会得到一虚拟激光交线10，那么通过控制两线激光模组3使得二者发射的激光面相交得到的虚拟激光交线10与医生的规划通道重合即可作为手术执行引导。
图7为激光引导器的结构示意图，如图7所示，本发明的激光引导器13为圆柱形结构，其前端渐缩形成尖端的引导头13-3，用于指向规划入针点8，其后端外侧壁上沿轴向设置有两相邻的沿其长度方向延伸的引导槽13-1，分别用于与其中一线激光模组3发射的激光投影的激光线进行对齐重合；进一步地，本发明还可以在激光引导器13的后端外侧壁上沿轴向均匀设置四个引导槽13-1，在调整激光引导器13时需其中一对相邻引导槽13-1与两线激光模组3发射的激光投影的激光线对齐重合即可，那么设置两对的引导槽13-1可以让激光引导器13上与激光线角度更小的引导槽13-1与激光线对齐重合，从而通过激光引导器13较小角度的调整即可实现激光引导；在激光引导器13的中心处开设有沿其长度方向延伸的引导孔13-2，在两线激光模组3发射的激光面投影至激光引导器13形成的激光线与其对应的引导槽13-1完全对齐重合时，两线激光模组3发射的激光面相交得到的虚拟激光交线10也与引导孔13-2重合，此时通过该引导孔13-2即可作为入路引导方向，引导手术执行即可，如图8所示。
在本发明中，为了激光引导器13上的引导槽13-1的更精确引导，可以将引导槽13-1设置为矩形槽、V形槽或半圆形槽，更进一步地，也可以不设置引导槽，可以直接在刻线或漆线等。
如图9所示，为进一步辅助医生操作，也进一步实现精准的引导操作，可选择的在患者旁设置一被动臂14，该被动臂14具有多个关节可调，激光引导器13固定安装于该被动臂14的末端上，通过调节该被动臂14调整激光引导器13的位置，从而调整引导孔13-2的位姿，并在达到目标位姿时锁定位置，从而实现引导孔13-2的固定，方便医生进行穿刺入路操作，防止由于人手操作时由于手抖等其他原因导致的操作偏差，使得操作更加精准。
本发明的工作原理如下：
如图4所示，在手术进行中，需要将X射线机1推到手术床旁，使患者处于探测器4的正下方，设置线激光模组3恢复到初始位置，根据术区检查患者病灶点和两组线激光模组3的十字激光指示位置调整X射线机1，通过调整C形臂1-1的位置使患者病灶点居于探测器4的正下方居中位置(本发明中，只要在大概居中即可，实现粗定位)。
调整摆位完成，X射线机1进行透视操作，如图5所示，触控屏7上会显示患者病灶图像，医生根据病灶点位置规划得到规划入针点8，同时界面上会显示虚拟激光十字线，控制线激光模组3快速移动到规划位置和角度，并在患者体表投影出激光十字线，并控制两线激光模组3运动使得二者的发出的激光面投影形成的激光十字线与虚拟激光十字线重合。
医生根据激光十字线交点的位置进行微创切口，方便后续穿刺入路；然后根据十字激光线交点位置，将已经进行消毒灭菌后的激光引导器13的引导头13-3锚定在病灶点骨质表面，进一步地，可使用医用锤进行相应锚定；之后旋转激光引导器13并调整其与病灶点骨质表面的角度，使其两侧的激光线9完全与激光引导器13的引导槽13-1重合，此时激光引导器13的引导孔13-2与两线激光模组3发射的激光面相交得到的虚拟激光交线10重合，那么该引导孔13-2即可作为入路的引导。
更进一步地，为了方便操作，可通过被动臂14对激光引导器13进行控制，同时可以对齐固定以保持引导位置，方便后续克氏针的穿刺入路。
本发明将激光引导系统与X射线机集成为一体化，不需要额外的导航设备，占地非常少及成本低，可以方便医生进行定位配准引导；而且本发明还可以配置被动臂进行精准控制与保持，排除认为操作的不确定性，保证激光引导的精确度和稳定性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.激光执行导航系统，其特征在于：包括：
三维透视设备，采集患者病灶处的三维影像；
线激光模组，为两个，活动安装于三维透视设备的探测器上，用于发射线激光形成与三维影像上规划通道重合的交线及对应交点用于执行引导。
2.根据权利要求1所述的激光执行导航系统，其特征在于：所述线激光模组滑动并转动安装于探测器上。
3.根据权利要求2所述的激光执行导航系统，其特征在于：所述线激光模组通过旋转支点可旋转地安装于所述探测器上。
4.根据权利要求3所述的激光执行导航系统，其特征在于：在所述探测器上设有滑槽，所述旋转支点滑动安装于所述滑槽内。
5.根据权利要求1所述的激光执行导航系统，其特征在于：两所述线激光模组安装于所述探测器两相邻边上。
6.根据权利要求1所述的激光执行导航系统，其特征在于：根据所述三维影像上的规划通道得到规划入针点，两所述线激光模组运动使得二者的发出的激光面得到的交线与规划通道重合，同时使得二者的发出激光面投影形成的激光十字线交点与所述规划入针点重合。
7.根据权利要求6所述的激光执行导航系统，其特征在于：还包括激光引导器，所述激光引导器包括用于指向规划入针点的引导头、其中心处开设的沿其长度方向延伸的用于执行引导的引导孔及其外侧壁上沿轴向设置的用于分别与线激光模组形成的激光线对齐的引导标记。
8.根据权利要求7所述的激光执行导航系统，其特征在于：两相邻引导标记在所述激光引导器的外侧壁的周向上间隔90度。
9.根据权利要求8所述的激光执行导航系统，其特征在于：所述引导标记设置为沿激光引导器长度方向开设的矩形槽、V形槽或半圆形槽，或设置为沿激光引导器长度方向延伸的刻线或漆线。
10.根据权利要求7所述的激光执行导航系统，其特征在于：还包括被动臂，所述激光引导器固定安装于所述被动臂上，通过所述被动臂调整所述激光引导器的位置，进行执行引导。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN117084667A (zh) * | 2023-10-19 | 2023-11-21 | 山东第一医科大学第一附属医院(山东省千佛山医院) | 一种用于骨科手术通道检测设备 |
| CN117717367A (zh) * | 2024-02-07 | 2024-03-19 | 赛诺威盛科技(北京)股份有限公司 | 用于站立位计算机断层扫描的辅助摆位系统及方法 |
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