TW201422193A - 背架式手術定位裝置及具有該定位裝置之影像巡航系統 - Google Patents

Abstract

一種背架式手術定位裝置及具有該定位裝置之影像巡航系統，該定位裝置包括背架、定位機構以及輔助操作件，該背架係包括設於患者背部之主板、設於患者腹部之腹壓板、設於主板之定位底板以及用以連接該主板與腹壓板之複數定位件，且該定位底板具有輔助定位單元。定位機構結合該定位底板，且該定位機構包括支架及以該支架為軸心轉動之第一旋轉臂與第二旋轉臂，輔助操作件係由第一旋轉臂與第二旋轉臂所固持，且第二旋轉臂更固持有手術器械。本發明之背架可作為定位機構之基底，以提供定位機構良好之穩定性，且背架係符合人體身形曲度，降低機構與人體之相對活動，解決習知束帶穩定性不足之問題。

Description

背架式手術定位裝置及具有該定位裝置之影像巡航系統

本發明係一種關於定位裝置設計，特別是關於一種應用於微創手術之背架式手術定位裝置及影像巡航系統。

隨著醫療微創手術的需求日漸提高，若要使得微創手數達到與開放性手術擁有相同之醫療效果，其勢必得配合其他手術輔助裝置，而醫療巡航裝置便是其中之一種輔助裝置。微創手術主要分為二類，一是內視鏡手術，二是經皮介入性治療。其中，經皮介入性治療手術是通過透視X光影像配合醫師之經驗透過於人體表面之一小傷口進行手術，由於缺乏事先規劃之機制，故手術過程必須完全由醫師作臨場判斷，如此對於醫療上之實務經驗不足之醫師便需要更多的透視X光影像做輔助而使得幅射風險提高，對病患以及醫師造成危害。

醫療巡航裝置便是為解決上述問題所發展之技術，傳統醫療巡航裝置大多採用光學式巡航系統，其方式為於術前拍攝透視X光影像並藉由運算系統將此影像與置於病患身上之標誌進行註冊，而手術過程中則由影像擷取裝置於不斷追蹤病患與手術器械上之標誌以得出其空間中相對關係並顯示於透視X光上，藉此提供醫師即時尋找治療點之功能(巡航)。但上述病患與手術器械上之標誌於手術過程中供影像擷取裝置追蹤時可能因人員或影像擷取裝置之位置不適當而造成其被阻擋，進而導致系統失效，提高手術 之風險。為了解決此一問題，有人提出了以機械式巡航系統之方式於患者之患部進行巡航以消除術中手術器械之標誌追蹤失效之情形，但病患身上之標誌依舊為一導致巡航失效之隱憂，另外，就患者身上之特徵點而言，在習知技術中，往往需要以人工方式量測特徵點之位置，以供運算系統進行註冊，此步驟繁瑣往往造成醫師不願使用巡航系統。

而不論光學式或機械式皆必須使包含標誌之結構體與患者之患部周圍結構較硬的組織，例如骨骼等進行固定連結，以確保手術過程中病患身上用以追蹤之標誌與手術部位之相對位置不會改變以確保無誤差產生。但是，將標誌與骨骼連結的方式勢必需要將手術開口開創到一定程度方可達成，但此額外開創傷口之方式與原先微創手術減少傷口之目的背道而馳，故有人提出將包含標誌之結構體利用軟性束帶將其纏繞於手術區域四周以藉此達到固定標誌與手術部位之相對位置之效果。然而，束帶的穩定性不足，無法提供結構體較佳的穩定效果，造成結構體的定位效果不佳。

因此，如何克服上述習知技術的種種問題，實已成目前技術領域之人亟欲解決的課題。

本發明之目的即是提供一種背架式手術定位裝置，係採用機械式定位裝置，以解決習知光學式巡航系統之器械之標誌追蹤失效之情形。

本發明之另一目的是提供一種背架式手術定位裝置，係以具有定位單元之定位機構於術前拍攝電腦斷層影像以解決結構體定位之問題。

本發明之另一目的即是提供一種背架式手術定位裝置，係以背架做為定位機構之基底，以提高定位機構之穩定度。

本發明所提供之背架式手術定位裝置包括背架、定位機構、以及輔助操作件。背架包括主板、腹壓板、定位底板以及用以連結該主板與該腹壓板之複數定位件，其中，該主板具有支撐段、與該支撐段一體連設之延伸段以及位於該支撐段兩側之手術用之鏤空部，該定位底板係設置於該支撐段，且該定位底板具有複數個用以輔助定位之定位單元；定位機構係結合該定位底板，該定位機構包括支架及以該支架為軸心轉動之第一旋轉臂與第二旋轉臂，該第一旋轉臂與該第二旋轉臂設有用以量測該第一旋轉臂與該第二旋轉臂之移動量的複數編碼器，且該第二旋轉臂固持有手術器械；輔助操作件係藉由該第一旋轉臂與該第二旋轉臂所固持，用以調整該手術器械之方向及位置。

本發明更提供一種影像導航系統，包括背架式手術定位裝置以及電腦裝置。背架式手術定位裝置包括：背架、定位機構以及輔助操作件。背架包括主板、腹壓板、定位底板及用以連結該主板與該腹壓板之複數定位件，其中，該主板具有支撐段、與該支撐段一體連設之延伸段以及位於該支撐段兩側之手術用之鏤空部，該定位底板係設置於 該支撐段，且該定位底板具有複數個用以輔助定位之定位單元；定位機構係結合該定位底板，該定位機構包括支架及以該支架為軸心轉動之第一旋轉臂與第二旋轉臂，該第一旋轉臂與該第二旋轉臂設有用以量測該第一旋轉臂與該第二旋轉臂之移動量的複數編碼器，且該第二旋轉臂固持有手術器械；輔助操作件，係藉由該第一旋轉臂與該第二旋轉臂所固持，用以調整該手術器械之方向及位置；電腦裝置，係儲存有患者之背部之複數張電腦斷層影像，該電腦裝置電性連接該複數個編碼器，用以接收該編碼器所量測之移動量，並與對應之電腦斷層影像整合並顯示整合後之該手術器械之方向及位置。

由上可知，本發明之背架式手術定位裝置係採用機械式定位結構，係藉由定位機構與背架之整合，以解決習知光學式定位方式所產生的定位失效的問題。此外，由於本發明之定位方式係將設有定位底座之背架於術前拍攝電腦斷層影像，藉由定位底座之定位單元於電腦斷層影像顯示定位底座之位置而進行定位，無需將定位用之定位單元與患者之結構較硬之組織連結，因此無需於患者身上開設任何傷口，解決了傳統為了將標誌與硬組織結合而開設傷口的問題。再者，本發明係以背架做為定位機構之基底，由於背架係為材質較硬之結構，可提供定位機構良好之穩定性，而且背架本身係針對人體身形而設計，使背架與人體之間具有較佳之結合性，可降低背架式手術定位裝置與人體間之相對活動，避免因為人體晃動造成背架移位，以解 決習知技術使用束帶的固定方式，而無法提供結構體較佳的穩定效果，造成結構體的定位效果不佳的問題。

另一方面，本發明係採用機械式影像巡航系統取代傳統的光學式巡航系統以解決習知技術因人員或影像擷取裝置之位置不適當而造成其被阻擋，進而導致系統失效之問題。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“上”、“下”、“左”、“右”、“一”及“二”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。

請參閱第1圖，為本發明之背架式手術定位裝置示意圖。如圖所示，本發明之背架式手術定位裝置1包括背架10、定位機構11以及輔助操作件12。定位機構11設置於 背架10上，且定位機構11包括有支架111、第一旋轉臂112以及第二旋轉臂113。背架10係用以安裝於患者之患部，以作為定位機構11穩定之基底，且可用於輔助人體定位，定位機構11係結合於背架10，用以對患者進行手術。

第一旋轉臂112以及第二旋轉臂113係分別結合於支架111，並固持該輔助操作件12，且第二旋轉臂113更固持有手術器械13，操作人員係藉由操作輔助操作件12以帶動第一旋轉臂112以及第二旋轉臂113於不同水平空間中以支架111為軸心於第一轉動方向r1轉動，以在手術進行時調整第一旋轉臂112以及第二旋轉臂113於患部區域。第一旋轉臂112具有第一固持件1121，第二旋轉臂113具有第二固持件1131，輔助操作件12係由該第一旋轉臂112之第一固持件1121與該第二旋轉臂113之第二固持件1131所固持，用以在操作人員操作下帶動第一固持件1121與第二固持件1131以第二轉動方向r2轉動，以在手術進行時調整手術器械13之指向方向及位置。

在第一旋轉臂112與第二旋轉臂113分別設置有複數個編碼器14，用以在第一旋轉臂112與第二旋轉臂113受到操作而旋轉時，量測第一旋轉臂112與第二旋轉臂113之移動量。

請同時參閱第2A圖及第2B圖，第2A圖係為背架之一示意圖，第2B圖係為背架之另一示意圖。如圖所示，背架10包括有主板101、腹壓板102、定位底板103以及用以連接該主板101與該腹壓板102之複數定位件105。 主板101具有支撐段1011，位在支撐段1011兩側分別有用以進行手術之鏤空部1012、1013，而且背架10具有與支撐段1011一體連設之延伸段104。定位底板103係設置於支撐段1011，且定位底板103上具有複數個用以輔助定位之定位單元1031。複數定位件105之一端係連接於主板101之側邊，另一端係連接於腹壓板102之側邊，使得主板101與腹壓板102之間藉由定位件105而結合，且腹壓板102之位置係對應於主板101之位置。其中，在本實施例中係採用綁帶作為定位件105之實施例之說明，用以在背架10設置於患者身體時，提供輔助固定於人體的功能，以避免因為患者身體的晃動造成背架10穩定度不足而位移或晃動。而定位件105之數量可視實際情況而定。

請參閱第3圖，其係為本發明背架式手術定位裝置之使用狀態示意圖。如圖所示，本發明之背架式手術定位裝置1於實施時，係將背架10之主板101設於患者背部，則腹壓板102係對應地設於患者之腹部之位置。此時，由於主板101係一體連設有延伸段104，因此，當主板101設於患者背部的同時，延伸段104則對應地設置於患者之薦椎(即脊椎之末端)之對應部位。由於薦椎所在之位置係鄰近於患者之臀部之上半部，因此，該位置會有較大之曲度，當主板101設置於患者之背部時，則延伸段104可提供良好的穩定及定位效果。

當背架10安裝於患者身上後，接著於手術前針對安裝有背架10之患者之患部拍攝電腦斷層影像，由於背架 10之支撐段1011係設置有定位底板103，且定位底板103上具有定位單元1031，因此，在拍攝電腦斷層影像時，定位單元1031可提供輔助定位標記之顯示功能，當電腦斷層影像經過電腦分析處理後，即可建立複數定位單元1031於患者身上之座標及相對位置，藉此，即可確認定位底板103於患者身上之定位位置及相關資訊，達到自動定位之效果。

於拍攝電腦斷層影像後，接著將定位機構11結合於定位底板103，以在患者之患部進行微創手術，而第一旋轉臂112與第二旋轉臂113之複數個編碼器14可電性連接電腦裝置2，用以接收編碼器14所量測之第一旋轉臂112與第二旋轉臂113之移動量並處理。

在手術過程中，操作人員係操作該輔助操作件12以帶動第一旋轉臂112與第二旋轉臂113旋轉，以將第一旋轉臂112與第二旋轉臂113調整至背架10之鏤空部1012、1013，接著調整手術器械13之指向方向及位置，以在手術器械13到達手術位置時，於鏤空部1012、1013之區域內進行微創手術。

操作人員在操作定位機構11過程中，編碼器14可量測第一旋轉臂112與第二旋轉臂113之移動量，並且由電腦裝置2接收並處理編碼器14之量測結果，顯示於電腦裝置2之顯示器。

請參閱第4圖，其係為本發明之影像巡航系統方塊圖。如圖所示，本發明之影像巡航系統3包括背架式手術 定位裝置1以及電腦裝置2。背架式手術定位裝置1包括背架10、定位機構11以及輔助操作件12。背架10設置於患者之背部，定位機構11係設置於背架10，且定位機構11包括第一旋轉臂112及第二旋轉臂113。第一旋轉臂112及第二旋轉臂113分別設有複數編碼器14，且第二旋轉臂113係固持有手術器械13，編碼器14係用以量測第一旋轉臂112與第二旋轉臂113之移動量。電腦裝置2電性連接編碼器14，用以接收編碼器14所量測之移動量並處理。電腦裝置2包含儲存單元21、處理單元22以及顯示單元23。

於進行影像巡航時，係在手術前將背架10設置於患者之背部，並拍攝電腦斷層影像，背架10之定位底板103上之定位單元1031可提供輔助定位標記之顯示功能，經由電腦裝置2之處理單元22分析處理，以建立複數定位單元1031之座標及位置，進而在定位機構11之支架111與定位底板103結合後，得以藉由定位單元1031之座標及位置而確認定位機構11於患者身上之位置，並且將處理完畢之電腦斷層影像儲存於儲存單元21，以完成人體影像自動定位。

由於電腦裝置2已預先儲存複數電腦斷層影像，因此，在手術過程中，定位機構11之第一旋轉臂112與第二旋轉臂113在操作人員操作之下於患者身上移動，則編碼器14可量測第一旋轉臂112與第二旋轉臂113之移動量，由電腦裝置2接收。電腦裝置2接收來自於編碼器14之移 動量，由處理單元22進行運算，並且從儲存單元21取出電腦斷層影像，並與運算完畢後之移動量整合，以達到影像巡航以及手術器械13追蹤之目的，並且傳送至顯示單元23予以顯示。藉此，操作人員即可藉由顯示單元之畫面得知手術器械13於患部之位置，而據以調整手術器械13之位置。

上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

1‧‧‧背架式手術定位裝置

10‧‧‧背架

101‧‧‧主板

1011‧‧‧支撐段

1012、1013‧‧‧鏤空部

102‧‧‧腹壓板

103‧‧‧定位底板

1031‧‧‧定位單元

104‧‧‧延伸段

105‧‧‧定位件

11‧‧‧定位機構

111‧‧‧支架

112‧‧‧第一旋轉臂

1121‧‧‧第一固持件

113‧‧‧第二旋轉臂

1131‧‧‧第二固持件

12‧‧‧輔助操作件

13‧‧‧手術器械

14‧‧‧編碼器

2‧‧‧電腦裝置

21‧‧‧儲存單元

22‧‧‧處理單元

23‧‧‧顯示單元

3‧‧‧影像巡航系統

r1‧‧‧第一轉動方向

r2‧‧‧第二轉動方向

第1圖係為本發明之背架式手術定位裝置之示意圖；第2A圖係為背架式手術定位裝置之背架之示意圖；第2B圖係為背架式手術定位裝置之背架之另一示意圖；第3圖係為本發明背架式手術定位裝置之使用狀態示意圖；以及第4圖係為本發明之影像巡航系統方塊圖。

1‧‧‧背架式手術定位裝置

10‧‧‧背架

11‧‧‧定位機構

111‧‧‧支架

112‧‧‧第一旋轉臂

1121‧‧‧第一固持件

113‧‧‧第二旋轉臂

1131‧‧‧第二固持件

12‧‧‧輔助操作件

13‧‧‧手術器械

14‧‧‧編碼器

r1‧‧‧第一轉動方向

r2‧‧‧第二轉動方向

Claims (7)

1. 一種背架式手術定位裝置，包括：背架，包括主板、腹壓板、定位底板及用以連結該主板與該腹壓板之複數定位件，其中，該主板具有支撐段、與該支撐段一體連設之延伸段以及位於該支撐段兩側之手術用之鏤空部，該定位底板係設置於該支撐段，且該定位底板具有複數個用以輔助定位之定位單元；定位機構，係結合該定位底板，該定位機構包括支架及以該支架為軸心轉動之第一旋轉臂與第二旋轉臂，該第一旋轉臂與該第二旋轉臂設有用以量測該第一旋轉臂與該第二旋轉臂之移動量的複數編碼器，且該第二旋轉臂固持有手術器械；以及輔助操作件，係藉由該第一旋轉臂與該第二旋轉臂所固持，用以調整該手術器械之方向及位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背架式手術定位裝置，其中，該主板係設於患者之背部，該腹壓板係設於該患者之腹部，該延伸段係延伸至該患者之薦椎之對應部位。
3. 如申請專利範圍第1項所述之背架式手術定位裝置，其中，該第一旋轉臂具有第一固持件且該第二旋轉臂具有第二固持件，且其中，該第一固持件及第二固持件係用以固持該輔助操作件，且該第二固持件更固持該手術器械。
4. 一種影像巡航系統，包括：背架式手術定位裝置，係包括：背架，包括主板、腹壓板、定位底板及用以連結該主板與該腹壓板之複數定位件，其中，該主板具有支撐段、與該支撐段一體連設之延伸段以及位於該支撐段兩側之手術用之鏤空部，該定位底板係設置於該支撐段，且該定位底板具有複數個用以輔助定位之定位單元；定位機構，係結合該定位底板，該定位機構包括支架及以該支架為軸心轉動之第一旋轉臂與第二旋轉臂，該第一旋轉臂與該第二旋轉臂設有用以量測該第一旋轉臂與該第二旋轉臂之移動量的複數編碼器，且該第二旋轉臂固持有手術器械；及輔助操作件，係藉由該第一旋轉臂與該第二旋轉臂所固持，用以調整該手術器械之方向及位置；以及電腦裝置，係儲存有患者之背部之複數張電腦斷層影像，並電性連接該複數個編碼器，用以接收該編碼器所量測之移動量，並與該些電腦斷層影像整合並顯示對應該手術器械之方向及位置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之影像巡航系統，其中，該電腦裝置包括儲存單元、處理單元以及顯示單元，該儲存單元係儲存該複數張電腦斷層影像，而該處理 單元係電性連接該儲存單元與該顯示單元，用以接收該編碼器所量測之移動量，並整合儲存於該儲存單元之電腦斷層影像，俾將整合結果傳送至該顯示單元。
6. 如申請專利範圍第4項所述之影像巡航系統，其中，該主板係設於該患者之背部，該腹壓板係設於該患者之腹部，該延伸段係延伸至該患者之薦椎之對應部位。
7. 如申請專利範圍第4所述之影像巡航系統，其中，該第一旋轉臂具有第一固持件且該第二旋轉臂具有第二固持件，且其中，該第一固持件及第二固持件係用以固持該輔助操作件，且該第二固持件更固持該手術器械。