CN213606543U - 一种基于光学导航的乳腺肿瘤穿刺活检实施装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于光学导航的乳腺肿瘤穿刺活检实施装置，涉及医疗机器人技术领域。该装置主要包括固定支架、第一被动定位支架、手持架、活检枪、标识点、第二被动定位支架、跟踪仪、被动定位探针，所述活检枪可以实现对肿瘤组织的提取。本实用新型的机械结构配合术前乳腺组织的三维图像重建、穿刺路径规划、术中手术导航等技术辅助医生进行乳腺肿瘤的穿刺活检诊断，弥补纯手工穿刺的不足，提高穿刺的稳定性和诊断的成功率。

Description

一种基于光学导航的乳腺肿瘤穿刺活检实施装置

技术领域

本实用新型属于医疗机器人技术领域，具体涉及一种基于光学导航的乳腺肿瘤穿刺活检实施装置。

背景技术

乳腺癌是常见的女性恶性肿瘤，严重危害女性的身体健康和生命安全。据最新癌症数据统计显示乳腺癌目前仍位居女性新发恶性肿瘤第一位。所以早期发现，早期诊断，及时治疗乳腺癌对降低病死率及提高生存质量具有非常重要的现实意义。乳腺癌的早期诊断最常用的是基于粗针活检的经皮穿刺技术，穿刺活检技术最需要解决的就是穿刺精度的问题，这关系到手术的效率、安全性和样本检测的准确率。

随着机器人技术和医学图像技术的发展，国内外诸多研究单位就机器人辅助医生手术展开了研究并已有相关产品落地，手术机器人已成为机器人领域重要的分支，我国已将手术机器人列入国家重大发展战略计划之中。根据手术的类型可以将手术机器人进行更加细致的分类，其中机器人辅助医生活检穿刺属于外科手术机器人中的微创介入手术机器人。在乳腺癌的治疗中，医生纯手工穿刺活检存在较多共性缺陷，例如：在三维空间里行二维穿刺准确率得不到保障，需要医生随时观察针尖位置不断手动调整穿刺针姿态，需要多次回撤针，才能准确穿刺到目标靶点；纯手工穿刺时无法使穿刺针达到穿刺的任意姿态，穿刺针的工作范围受限；一旦出现手部颤抖或穿刺用力不均匀的现象，容易造成术后并发症甚至严重威胁到病人的生命安全；缺乏经验的医生无法较好的辨别出最优的穿刺路径。目前机器人虽没有人类灵活和智能，但是借助医学图像和先进机器人技术，机器人系统可以使穿刺变得更加稳定和精准，从而提高了手术效率和安全性。

发明内容

本实用新型针对上述问题提供了一种基于光学导航的乳腺肿瘤穿刺活检实施装置来进行问题的解决。该装置主要包括固定支架、第一被动定位支架、手持架、活检枪、标识点、第二被动定位支架、跟踪仪、被动定位探针，所述标识点固定在固定支架上，所述第二被动定位支架安装在固定支架上，所述固定支架安装在病床上，实现对乳腺组织的固定。

进一步的，所述活检枪安装在手持架上，所述第一被动定位支架安装在手持架上，所述被动定位探针由发射球和被动支架构成，所述跟踪仪安装在病床侧旁，实现对第一被动定位支架、第二被动定位支架、被动定位探针的空间位置信息的获取。

进一步的，该装置的具体使用步骤如下：首先，将固定支架安装在病床上，对乳腺组织进行固定，然后对乳腺组织进行CT图像扫描，并将图像数据导入到术前规划软件，进而建立乳腺组织的三维重建图像模型；进而利用被动定位探针获取固定支架上标识点的三维空间坐标，同时在三维重建图像上获取图像中对应标识点的三维坐标信息，按照对应点配准算法（ICP算法）完成光学导航系统和三维重建图像系统的空间转换关系；通过跟踪仪可以直接获取到固定在固定支架上的第二被动定位支架与跟踪仪的坐标转换关系，即乳腺组织系统与光学导航系统的坐标转换关系，从而可以得到乳腺组织系统与三维重建图像系统的空间转换关系。这样就可以通过实时获取第二被动定位支架信息来获取乳腺组织的位置信息；同理，将第一被动定位支架与活检枪通过手持架固定在一起，便可以求得三维重建图像系统与活检枪系统的空间转换关系，通过实时跟踪第一被动定位支架的位置变化，从软件上便可以监测穿刺针的实时运动位姿变化；最后，医生根据三维重建图像系统提供的最优穿刺路径规划信息，将活检枪手动调整到指定穿刺位置，即可在光学导航的追踪下实现对乳腺肿瘤的精准穿刺。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过光学导航系统对乳腺肿瘤进行实时导航，提高了穿刺手术的准确度和活检成功率。

附图说明

构成本申请的一部分的附图提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其他特征、优点和目的变得更加清晰，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定，在附图中。

图1是本实用新型实施例的轴测图。

图2是第一被动定位支架和活检枪的安装轴测图。

图3是被动定位探针的轴测图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1、图3所示，本申请涉及一种基于光学导航的乳腺肿瘤穿刺活检实施装置，主要包括：固定支架1、第一被动定位支架2、手持架3、活检枪4、标识点5、第二被动定位支架6、跟踪仪7、被动定位探针8，所述标识点5固定在固定支架1上，所述第二被动定位支架6安装在固定支架1上，所述固定支架1安装在病床上，实现对乳腺组织的固定；所述活检枪4安装在手持架3上，所述第一被动定位支架2安装在手持架3上，所述被动定位探针8由发射球b和被动支架a构成，手术过程中医生手动调整被动定位探针8获取固定支架1上标识点5的三维空间坐标，所述跟踪仪7安装在病床侧旁，实现对第一被动定位支架2、第二被动定位支架6、被动定位探针8的空间位置信息的获取。

在实际应用中，如图1、图3所示，采用光学导航系统来完成术中配准和实时跟踪任务，光学导航系统由跟踪仪7、第一被动定位支架2、第二被动定位支架6、被动定位探针8组成，具体步骤如下：首先，将固定支架1安装在病床上，对乳腺组织进行固定，然后对乳腺组织进行CT图像扫描，并将图像数据导入到术前规划软件，进而建立乳腺组织的三维重建图像模型；进而利用被动定位探针8获取固定支架1上标识点5的三维空间坐标，同时在三维重建图像上获取图像中对应标识点5的三维坐标信息，按照对应点配准算法（ICP算法）完成光学导航系统和三维重建图像系统的空间转换关系；通过跟踪仪7可以直接获取到固定在固定支架1上的第二被动定位支架6与跟踪仪7的坐标转换关系，即乳腺组织系统与光学导航系统的坐标转换关系，从而可以得到乳腺组织系统与三维重建图像系统的空间转换关系。这样就可以通过实时获取第二被动定位支架6信息来获取乳腺组织的位置信息；同理，将第一被动定位支架2与活检枪4通过手持架3固定在一起，便可以求得三维重建图像系统与活检枪4系统的空间转换关系，通过实时跟踪第一被动定位支架2的位置变化，从软件上便可以监测穿刺针的实时运动位姿变化；最后，医生根据三维重建图像系统提供的最优穿刺路径规划信息，将活检枪4手动调整到指定穿刺位置，即可在光学导航的追踪下实现对乳腺肿瘤的精准穿刺。

Claims (2)

1.一种基于光学导航的乳腺肿瘤穿刺活检实施装置，其特征在于，主要包括：固定支架（1）、第一被动定位支架（2）、手持架（3）、活检枪（4）、标识点（5）、第二被动定位支架（6）、跟踪仪（7）、被动定位探针（8），所述标识点（5）固定在固定支架（1）上，所述第二被动定位支架（6）安装在固定支架（1）上，所述固定支架（1）安装在病床上，实现对乳腺组织的固定。

2.如权利要求1所述一种基于光学导航的乳腺肿瘤穿刺活检实施装置，其特征是：所述活检枪（4）安装在手持架（3）上，所述第一被动定位支架（2）安装在手持架（3）上，所述跟踪仪（7）安装在病床侧旁，实现对第一被动定位支架（2）、第二被动定位支架（6）、被动定位探针（8）的空间位置信息的获取。

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