超声穿刺导航快速检验装置
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域,特别是涉及一种超声穿刺导航快速检验装置。
背景技术
B超(B-scan ultrasonography)、电子计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)和磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)等医学影像技术为外科医生提供了诊断依据和手术参考。但在术中定位病灶以实现精准微创的手术效果仍有难度,并且主要依赖于医生的判断和经验。例如经皮肾镜取石术(percutaneous nephrolithotomy,PCNL),该方法是治疗上尿路结石的主要微创手术方式,其关键基础是准确地穿刺目标肾盏。因B超探头只能提供二维成像,只有穿刺针与成像平面共面时,才能观察到完整针道,初学的医生在B超下对PCNL进行定位时很难成功观察到穿刺针,无法准确把握穿刺针的位置方向,容易导致误判,造成出血、集合系统穿孔等风险。研究表明,B超引导下的PCNL具有较长的学习曲线,完成30例手术后,医生才能熟练操作。
因此,近年来,外科手术导航由最初的神经外科逐步扩展到耳鼻喉科、骨科、泌尿外科等领域。从目前的研究与应用成果来看,手术导航技术可明显提高手术精准度,降低手术风险,减少手术创伤。传统的手术导航系统主要采用电磁定位技术和光学定位技术。其中,电磁定位可适用于软性器械的定位,但需要特殊工具操作且精度难以达到要求;光学定位适用于硬质器械的定位,定位精度更高,且与手术器械的适应性更好。其中,光学导航系统主要由计算机、光学定位模块、系统软件、定位附件等构成,通过定位跟踪安装在手术器械或解剖结构上安装的定位附件来确定手术器械或解剖结构的位置信息。
定位精准度是手术导航系统的关键性能指标。手术导航的定位误差分为两种:第一类误差为系统自身误差,包括手术器械机械加工误差、定位附件的安装误差、定位标记点形状误差、定位误差、校准误差等;第二类误差为手术过程人为引入,例如定位附件松动、遮挡、损坏等。其中,第二类误差影响因素复杂,属于不可控误差。第一类误差可作为导航系统的整体性能,作为评价导航整体精度的评价指标。
伴随外科手术导航技术的进步,手术导航系统的精度检测手段也得到发展。大部分厂商都有各自的精度检测方法和评价标准,其给出的定位精度没有得到统一的衡量,使用户难以判断其性能优劣。同时,大部分精度检测方法需要较为复杂的检测流程和专业的检验人员,且往往需要一定时间的处理和计算,无法立刻判断精度水平。因此,容易导致手术的准确度与效率都较低,不利于应用。
实用新型内容
基于此,有必要针对如何快速检测并评价手术导航精度的问题,提供一种能够快速检测并评价手术导航精度水平的超声穿刺导航快速检验装置。
一种超声穿刺导航快速检验装置,所述超声穿刺导航快速检验装置包括底座、环绕设置于所述底座一侧的侧壁、固定于所述侧壁上的穿刺针引导块、以及固定于所述底座上的穿刺目标组;
其中,所述侧壁与所述底座共同围成用以容纳液态超声介质的空腔,所述侧壁远离所述底座的边缘设有用以固定所述穿刺针引导块的缺口;
其中,所述穿刺针引导块固定于所述缺口上,所述穿刺针引导块的内部设有供穿刺针穿过的穿刺针引导孔;
其中,所述穿刺目标组位于所述空腔内,所述穿刺目标组包括至少三个穿刺目标件,所述穿刺目标件包括支撑柱与穿刺目标点,至少三枚所述穿刺目标点的中心共面且非共线,且任意一枚所述穿刺目标点的中心位于至少一个所述穿刺针引导孔的中心线所在的直线上。
上述超声穿刺导航快速检验装置能够对手术导航系统提供的B超引导下穿刺导航进行快速便捷的定位精度检测与评价,可确保手术导航系统为超声引导下的介入手术提供高精度导航,从而提高手术的准确度和效率,降低手术难度,缩短手术时间。
在其中一个实施例中,所述侧壁包括相互垂直的长边侧壁与短边侧壁,至少一个所述长边侧壁与至少一个所述短边侧壁上分别设置有穿刺针引导块。
在其中一个实施例中,至少三枚所述穿刺目标点的中心所在的平面垂直于所述底座的表面以及所述短边侧壁的表面。
在其中一个实施例中,所述穿刺针目标点为球体,且所述穿刺针目标点的直径不超过4mm;在平行于所述底座表面的方向上,相邻两枚所述穿刺目标点的中心的间距不小于15mm;在垂直于所述底座表面的方向上,相邻两枚所述穿刺目标点的中心的间距为5mm~40mm。
在其中一个实施例中,所述侧壁与所述穿刺针引导块为可拆卸固定连接。
在其中一个实施例中,所述穿刺针引导块沿平行于所述底座表面的方向设有相对的U型接口,所述缺口的两端嵌合于所述U型接口内,以使所述穿刺针引导块卡合于所述侧壁上。
在其中一个实施例中,所述U型接口的底部弯折处分别向内凹陷形成用以容纳所述缺口两端的棱的C型夹缝。
在其中一个实施例中,所述穿刺针引导块远离所述底座的表面与所述侧壁远离所述底座的表面齐平。
在其中一个实施例中,所述穿刺针引导孔的中心线垂直于所述穿刺针引导块上相应所述穿刺针引导孔所在的外表面。
在其中一个实施例中,所述缺口的底壁与超声穿刺导航快速检验装置的侧壁靠近所述底座一侧的边缘之间的距离不小于50mm。
附图说明
图1为本实用新型一实施方式的超声穿刺导航快速检验装置与穿刺针的立体示意图;
图2为本实用新型一实施方式的超声穿刺导航快速检验装置与穿刺针的平面示意图;
图3为本实用新型一实施方式的超声穿刺导航快速检验装置的底座、侧壁以及穿刺目标组的立体示意图;
图4为本实用新型一实施方式的穿刺针引导块与穿刺针的立体示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本实用新型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实用新型。但是本实用新型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实用新型内涵的情况下做类似改进,因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本实用新型的超声穿刺导航快速检验装置应用于手术导航系统,用于对手术导航系统提供的B超引导下穿刺导航进行快速便捷的定位精度检验。
请参见图1和图2,一实施方式的超声穿刺导航快速检验装置100包括底座110、环绕设置于底座110一侧的侧壁120、固定于侧壁120上的穿刺针引导块130、以及固定于底座110上的穿刺目标组140。
其中,请一并参见图3,侧壁120与底座110共同围成用以容纳液态超声介质的空腔150,侧壁120远离底座110的边缘设有用以固定穿刺针引导块130的缺口121。缺口121的开口形状与引导块130相应部分的外轮廓相适配,本实施方式中缺口121与引导块130的个数都为3个,且缺口131的开口形状均为U型,但本实用新型的超声穿刺导航快速检验装置中的缺口的个数与开口形状均不限于此。
其中,穿刺针引导块130固定于缺口121上,穿刺针引导块130的内部设有供穿刺针200穿过的穿刺针引导孔131,如图1、图2和图4所示。具体的,穿刺针引导孔131贯穿穿刺针引导块130,以使穿刺针200穿过。
其中,穿刺针引导孔131的内部构造为圆柱形,且内径与穿刺针200的针体外径相适配,可容纳穿刺针200的针体穿过,且余量不大于0.15mm。根据不同的穿刺针外径,穿刺针引导孔131的内径可进行适应性调整。本实施方式中,穿刺针引导孔131长度均不小于10mm。上述穿刺针引导孔131的构造可保证穿刺针针体在穿刺针引导孔131的内部穿过时无阻碍,且不会发生明显晃动。因此认为,穿刺针针体的中心线与穿刺针引导孔131的中心线共线。
其中,穿刺针200可以为介入穿刺针、活检穿刺针与引流穿刺针等硬质穿刺针的其中一种。
此外需要说明的是,本实用新型的超声穿刺导航快速检验装置中,穿刺针引导孔131的个数不限,当穿刺针引导孔131的个数为多个时,两两穿刺针引导孔131之间应不发生相互干涉,除此以外无其他排列方式上的限制。
其中,穿刺目标组140位于空腔150内,穿刺目标组140包括至少三个穿刺目标件150,穿刺目标件150包括支撑柱151与穿刺目标点152,至少三枚穿刺目标点152的中心共面且非共线,且任意一枚穿刺目标点152的中心位于至少一个穿刺针引导孔131的中心线所在的直线上。其中,穿刺目标点152的中心具体指的是穿刺目标点152的几何中心。
支撑柱151分别与底座110、穿刺目标点152之间可以采用螺纹、胶合或者一体成形等现有技术中本领域技术人员熟知的各种技术手段。例如,底座110上设有销孔,支撑柱底座具有圆柱形凸起(未图示),上述圆柱形凸起插入底座110的销孔中后使用胶合剂固定。穿刺目标点152可由不锈钢材质的钢珠构成,支撑柱151顶端中央设置有半球形缺口,其半径适应于穿刺目标点152,通过胶合方式将穿刺目标点152固定于支撑柱151顶端的半球形缺口中。
在前述实施方式的基础上,侧壁120包括相互垂直的长边侧壁122与短边侧壁123,至少一个长边侧壁122与至少一个短边侧壁123上分别设置有穿刺针引导块130,如图3所示。本实施方式中,两个长边侧壁122与两个短边侧壁123围成的空间沿平行于底座110表面的截面为矩形。此外,两个短边侧壁123与一个长边侧壁122上分别设置有穿刺针引导块130。
在前述实施方式的基础上,至少三枚穿刺目标点152的中心所在的平面垂直于底座110的表面以及短边侧壁123的表面。本实施方式中,穿刺目标点152的个数为三枚,分别支撑上述三枚穿刺目标点152的三个支撑柱151呈直线依次排列,如图2所示。同时,三枚穿刺目标点152的高度不同,从而实现了三枚穿刺目标点152的中心共面且非共线。
上述实施方式中,安装在短边侧壁123上的穿刺针引导块130中,至少一个穿刺针引导孔131的中心线位于上述穿刺目标点152的中心所在的平面内,且使得至少一枚穿刺目标点152的中心位于其中心线上。具有与穿刺针引导孔131相适应的尺寸的穿刺针针体插入该穿刺针引导孔131后,其针体的中心线也位于上述穿刺目标点152的中心所在的平面内。上述安装方式结合上述穿刺目标点152的排列方式可保证,当B超探头同时观察到三枚穿刺目标点152时,B超的成像平面与穿刺针针体中心线位于同一平面内,且至少一枚穿刺目标点152的中心位于穿刺针针体的中心线上。
其中,安装在长边侧壁122上的穿刺针引导块130中,至少一个穿刺针引导孔131使得至少一枚穿刺目标点152的中心位于其中心线上。具有与穿刺针引导孔131相适应的尺寸的穿刺针针体插入该穿刺针引导孔131后,至少一枚穿刺目标点152的中心位于其针体的中心线上,上述安装方式结合上述穿刺目标点152的排列方式可保证,当B超探头同时观察到三枚穿刺目标点152时,至少一枚穿刺目标点152的中心位于穿刺针针体的中心线上,且穿刺针针体中心线与B超成像平面的交点位于穿刺目标点152的中心。
此外,上述实施方式中,安装于短边侧壁123上的穿刺针引导块130内的穿刺针引导孔131的个数和与穿刺目标点152的个数和相同,且安装于长边侧壁122上的穿刺针引导块130内的穿刺针引导孔131的个数和与穿刺目标点152的个数和相同。
需要说明的是,穿刺针引导块130的个数、穿刺目标点152的个数以及若干个穿刺目标点152在穿刺针引导块130上的分布均不限于上述实施方式,还可以根据实际情况进行设置。
在前述实施方式的基础上,穿刺针目标点152为球体,且穿刺针目标点152的直径不超过4mm;在平行于底座表面的方向上,相邻两枚穿刺目标点152的中心的间距不小于15mm;在垂直于底座表面的方向上,相邻两枚穿刺目标点152的中心的间距为5mm~40mm。
更优地,在本实施方式中,如图2所示,自左至右,在平行于底座表面的方向上,相邻两枚穿刺目标点152的间距均为15mm;在垂直于底座表面的方向上,相邻两枚穿刺目标点152的间距分别为10mm与5mm。这种穿刺目标点152的排列方式可保证,当B超探头同时观察到三枚穿刺目标点152时,B超的成像平面与穿刺目标点152所在平面为共面关系。
在前述实施方式的基础上,侧壁120与穿刺针引导块130为可拆卸固定连接。
在前述实施方式的基础上,请一并参见图4,穿刺针引导块130沿平行于底座110表面的方向设有相对的U型接口132,缺口121的两端嵌合于U型接口132内,以使穿刺针引导块130卡合于侧壁120上。其中,U型接口132的宽度不小于侧壁120的厚度,穿刺针引导块130可沿自远离底座110向靠近底座110的方向上插入侧壁120的缺口121内。
在前述实施方式的基础上,U型接口132的底部弯折处分别向内凹陷形成用以容纳缺口两端的棱的C型夹缝133。可保证穿刺针引导块130正常插入侧壁120的缺口121,且活动受到限制,无法晃动。
可以理解的是,本实用新型的超声穿刺导航快速检验装置中,侧壁与穿刺针引导块之间的连接方式不限于上述实施方式。
在前述实施方式的基础上,穿刺针引导块130远离底座110的表面与侧壁120远离底座110的表面齐平。这样能够节省穿刺针引导块130或者侧壁120占用的空间。
在前述实施方式的基础上,穿刺针引导孔131的中心线垂直于穿刺针引导块130上相应穿刺针引导孔131所在的外表面。这样有利于在制造过程中,保证打孔的精度。
在前述实施方式的基础上,缺口121的底壁与超声穿刺导航快速检验装置100的侧壁120靠近底座110一侧的边缘之间的距离不小于50mm。这样能够保证在进行超声穿刺导航的精度检验过程中,B超探头的头部可浸没在水等液态超声介质中,且不与穿刺目标点发生干涉。
本实施方式的超声穿刺导航快速检验装置100中,底座110、侧壁120、穿刺针引导块130与穿刺目标组140拆装方便,可快速拆装,灵活度高。
B超引导下的穿刺手术一般具有平面内穿刺和平面外穿刺两种模式:在平面内穿刺过程中,穿刺针针体与B超成像平面在同一平面内;在平面外穿刺过程中,穿刺针针体与B超成像平面不在同一平面内。
对于B超引导下的平面内穿刺,手术导航系统提供的导航信息一般包括:穿刺针针体所在直线,或称轨迹在超声图像上的投影,穿刺针针尖位置在超声图像上的投影,均叠加绘制于超声图像上。
对于B超引导下的平面外穿刺,手术导航系统提供的导航信息一般包括:穿刺针针体所在直线,或称轨迹在超声图像上的投影,穿刺针针体所在直线与超声平面的交点,或称预期交点在超声图像上的位置,均叠加绘制于超声图像上。
本实用新型的超声穿刺导航快速检验装置中,穿刺针引导块130与侧壁120、侧壁120与底座110之间均为固定连接。因此,安装完成后,穿刺针引导块130、侧壁120与底座110形成刚性整体。上述超声穿刺导航快速检验装置可迅速完成安装设置,并在短时间内对手术导航系统提供的平面内或平面外的超声穿刺导航功能的精度作出评价。
结合图1与图2,使用上述超声穿刺导航快速检验装置100对手术导航系统提供的B超引导下平面内穿刺导航功能进行定位精度检验时,操作流程如下:
1、选取与穿刺针200尺寸相适应的穿刺针引导块130,安装于短边侧壁123上,选取该穿刺针引导块130中的至少一个穿刺针引导孔131作为待检引导孔,要求待检引导孔中心线位于所述穿刺目标点152所在平面内,选取中心位于待检引导孔中心线上的穿刺目标点152作为对应的待检目标点;
2、将水等液态超声介质加入空腔150内,使得液面超过穿刺目标组140,且超出高度不小于需要使用的超声成像深度;
3、调整B超探头位置和角度,使得所述的三枚共面穿刺目标点152同时在超声图像中成像,其影像均位于超声图像的中央区域,且亮度均匀,固定B超探头位置;
4、将穿刺针针体插入待检引导孔中,保持穿刺针200姿态稳定,无晃动或弯曲;
5、运行需要检验的手术导航系统的B超引导下平面内穿刺引导功能,确认其绘制的导航信息正常出现;
6、观察手术导航系统绘制的穿刺针轨迹是否穿过超声图像中待检目标点影像,如果穿过且待检目标点中心与绘制的穿刺针轨迹之间的偏差未超出规定值,继续检验;否则检验结束,该手术导航系统提供的B超引导下平面内穿刺导航功能未通过检验;
7、使穿刺针200在待检引导孔内平缓行进,直至穿刺针针尖轻触待检目标点表面,保持穿刺针姿态稳定,无晃动或弯曲,固定穿刺针位置;
8、观察手术导航系统绘制的穿刺针针尖位置是否位于超声图像中待检目标点影像的边缘,如果位于边缘且待检穿刺目标点边缘与绘制的穿刺针针尖位置之间的偏差未超出规定值,继续检验;否则检验结束,该手术导航系统提供的B超引导下平面内穿刺导航功能未通过检验;
9、将穿刺针插入其它的待检引导孔,重复上述步骤;
10、如果穿刺针在所有待检引导孔内,手术导航系统提供的导航信息均满足所述要求,则判断该手术导航系统提供的B超引导下平面内穿刺导航功能通过检验。
结合图1与图2,使用上述超声穿刺导航快速检验装置100对手术导航系统提供的B超引导下平面外穿刺导航功能进行定位精度检验时,操作流程如下;
1、选取与穿刺针尺寸相适应的穿刺针引导块130,安装于长边侧壁122上,选取该穿刺针引导块130中的至少一个穿刺针引导孔131作为待检引导孔,要求待检引导孔中心线不位于所述穿刺目标点152所在平面内,选取中心位于待检引导孔中心线上的穿刺目标点作为对应的待检目标点;
2、将水等液态超声介质加入容器侧壁内,使得液面超过穿刺目标组,且超出高度不小于需要使用的超声成像深度;
3、调整B超探头位置和角度,使得所述的三枚共面穿刺目标点同时在超声图像中成像,其影像均位于超声图像的中央区域,且亮度均匀,固定B超探头位置;
4、将穿刺针针体插入待检引导孔中,保持穿刺针200姿态稳定,无晃动或弯曲;
5、运行需要检验的手术导航系统的B超引导下平面外穿刺引导功能,确认其绘制的导航信息正常出现;
6、观察手术导航系统绘制的穿刺针轨迹是否穿过超声图像中待检目标点影像,如果穿过且待检目标点中心与绘制的穿刺针轨迹之间的偏差未超出规定值,继续检验;否则检验结束,该手术导航系统提供的B超引导下平面外穿刺导航功能未通过检验;
7、使穿刺针200在待检引导孔内平缓行进,直至穿刺针针尖轻触待检目标点表面,保持穿刺针姿态稳定,无晃动或弯曲,在此过程中,观察手术导航系统绘制的预期交点,是否位于超声图像中待检目标点影像内,如果位于影像内且待检目标点中心与绘制的预期交点之间的偏差未超出规定值,继续检验;否则检验结束,该手术导航系统提供的B超引导下平面外穿刺导航功能未通过检验;
8、将穿刺针200插入其它的待检引导孔,重复上述步骤;
9、如果穿刺针200在所有待检引导孔内,手术导航系统提供的导航信息均满足所述要求,则判断该手术导航系统提供的B超引导下平面外穿刺导航功能通过检验。
本实用新型的超声穿刺导航快速检验装置可适配多种穿刺针与B超探头,对手术导航系统提供的B超引导下穿刺导航进行快速便捷的定位精度检测与评价,可确保手术导航系统为超声引导下的介入手术提供高精度导航,提高手术的准确度和效率,降低手术难度,缩短手术时间。
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实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。