TWI572322B - The method of positioning the fixation hole of bone marrow - Google Patents

The method of positioning the fixation hole of bone marrow Download PDF

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Description

骨髓內釘的固定孔之定位方法
本發明係關於一種骨髓內釘的固定孔之定位方法，更特別的是關於一種僅需拍攝一張X光影像便可定位骨髓內釘的固定孔之定位方法。
當人骨折時，可將骨髓內釘植入骨折部位的骨髓腔內，以利骨折部位復原，當骨髓內釘植入骨髓腔內時，為了固定骨髓內釘，必須先從骨頭外側鑽孔穿過骨髓內釘的固定孔後，再以螺絲來固定。
然而，從骨頭外側鑽孔穿過骨髓內釘的固定孔之流程時，必須連續拍攝多張X光影像才能對固釘孔進行定位，以進行鑽孔，但這樣的流程非常耗時，且會造成使用者及病患於拍攝多張X光影像時，累積過多的輻射劑量，甚至有可能仍無法順利地從骨頭外側鑽孔穿過骨髓內釘的固定孔。
此外，為了拍攝多張X光影像而使用的裝置有移動緩慢的問題，故會導致從骨頭外側鑽孔穿過骨髓內釘的固定孔之流程時間冗長。
再者，當對已植入骨髓內釘的骨折部位進行多張X光影像拍攝時，會因每一張X光影像僅能顯示一個方向的影像而導致無法快速地進行多方向的定位。
因此，如何發明出一種骨髓內釘的固定孔之定位方法，能快速且精準地定位，並減少X光拍攝的次數，以減少輻射劑量的累積，將是本發明所欲積極揭露之處。
本發明之目的在於提供一種骨髓內釘的固定孔之定位方法，能快速且精準地定位，並減少X光拍攝的次數，以減少輻射劑量的累積。
為達上述目的及其他目的，本發明提供一種骨髓內釘的固定孔之定位方法，用於快速定位，該定位方法包含以下步驟：(S1)藉由一X光拍攝裝置對具有至少二平行的固定孔之一骨髓內釘拍攝一張X光影像，該X光影像具有二固定孔輪廓；(S5)判斷該等固定孔輪廓中之任一者是否為正圓，若該等固定孔輪廓中之任一者為正圓，則進行步驟(S10)，若該等固定孔輪廓皆不為正圓，則進行步驟(S15)；(S10)將正圓的固定孔輪廓之中心點與該X光拍攝裝置的一X光發射源相連定義為一固定孔向量，且該固定孔向量之方向定義為該等固定孔之軸向後，進行步驟(S20)；(S15)於該X光影像的平面上，將各該固定孔輪廓之短軸方向延伸以形成一交點後，將該交點連至該X光拍攝裝置的一X光發射源相連定義為一固定孔向量，且該固定孔向量之方向定義為該等固定孔之軸向後，進行步驟(S20)；(S20)藉由該X光發射源連接至各該固定孔輪廓之中心點的向量求出一第一夾角及一法向量，接著將該固定孔向量與該法向量外積之結果定義為一固定孔中心相連向量，接著藉由該固定孔中心相連向量與該X光發射源連接至各該固定孔輪廓之中心點的向量分別求出一第二夾角及一第三夾角；及(S25)藉由該X光發射源、該第一夾角、該第二夾角、該第三夾角、該X光發射源連接至各該固定孔輪廓之中心點的向量及該骨髓內釘之二固定孔的間距求出各該固定孔之中心點相對於該X光發射源的位置。
於本發明之定位方法中，其中，於步驟(S1)中，該X光拍攝裝置於拍攝前已進行方向、位置或影像至少任一者的校正，或於拍攝同時進行方向、位置或影像至少任一者的校正。
於本發明之定位方法中，其中，於步驟(S25)後，更可包含步驟(S30)   將該等固定孔之軸向、及各該固定孔之中心點相對於該X光發射源的位置轉換至一鑽孔裝置之座標系。
於本發明之定位方法中，其中，於步驟(S1)及步驟(S5)之間，更可包含步驟(S2)     判斷各該固定孔輪廓的面積是否皆大於一預定閥值，若各該固定孔輪廓的面積皆大於該預定閥值，則進行步驟(S5)，若各該固定孔輪廓的面積中之至少一者小於該預定閥值，則再次進行步驟(S1)。
綜上所述，本發明骨髓內釘的固定孔之定位方法藉由上述步驟，能快速且精準地定位固定孔相對於該X光發射源的位置；此外，減少X光拍攝的次數，來減少輻射劑量的累積。
為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：
請參照圖1至圖4，圖1係為本發明骨髓內釘的固定孔之定位方法的第一流程圖。該定位方法用於快速定位骨髓內釘的固定孔之軸向與位置，以利於鑽孔，該定位方法的詳細流程如下所述，且該定位方法係藉由一處理器來執行。
首先，進行步驟S100，藉由一X光拍攝裝置1000對一骨頭1拍攝一張X光影像P，由於該骨頭1內植入具有至少二平行的固定孔(第一固定孔10及第二固定孔20)之一骨髓內釘100，所以該X光影像P具有二固定孔輪廓(第一固定孔輪廓H1及第二固定孔輪廓H2)。如圖2A及圖2B所示，為了方便觀看，圖中省略包圍該骨頭1的其餘人體部分，此外，為了以下敘述方便，將二固定孔分別定義為第一固定孔10及第二固定孔20，且於該X光影像P中的二固定孔輪廓分別定義為第一固定孔輪廓H1及第二固定孔輪廓H2。
當經過步驟S100而得到該X光影像P後，進行步驟S105，於步驟S105中，藉由該處理器來判斷該等固定孔輪廓中(第一固定孔輪廓H1及第二固定孔輪廓H2)之任一者是否為正圓，若該等固定孔輪廓(第一固定孔輪廓H1及第二固定孔輪廓H2)中之任一者為正圓，則進行步驟S110，若該等固定孔輪廓(第一固定孔輪廓H1及第二固定孔輪廓H2)皆不為正圓，則進行步驟S115。如圖2A的態樣所示，第一固定孔輪廓H1為橢圓，該第二固定孔輪廓H2為正圓，故於圖2A的態樣，會進行步驟S110；如圖2B的態樣所示，第一固定孔輪廓H1為橢圓，該第二固定孔輪廓H2亦為橢圓，故於圖2B的態樣，會進行步驟S115。
當經過步驟S100而得到如圖2A所示的X光影像P後，經過步驟S105的判斷發現該等固定孔輪廓中的第二固定孔輪廓H2為正圓，則進行步驟S110，於步驟S110中，藉由該處理器來將正圓的固定孔輪廓(即第二固定孔輪廓H2)之中心點C2與該X光拍攝裝置1000的一X光發射源S相連定義為一固定孔向量 ，由於該第二固定孔輪廓H2為圓形，代表該X光發射源S直接對準該第二固定孔輪廓H2，所以將該固定孔向量 之方向定義為該第二固定孔20之軸向Z h後，進行步驟S120。其中，由於該第一固定孔10與該第二固定孔20必定為孔洞軸向相同的平行孔，故該第二固定孔20之軸向Z h即為該第一固定孔10之軸向Z h。基於上述，可得知該等固定孔(第一固定孔10及第二固定孔20)相對於該X光發射源S之軸向Z h。
當經過步驟S100而得到如圖2B所示的X光影像P後，經過步驟S105的判斷發現該等固定孔輪廓中皆不為正圓，則進行步驟S115，於步驟S115中，於該X光影像P的平面上(如圖3所示)，藉由該處理器來將各該固定孔輪廓之短軸(即第一固定孔輪廓H1之短軸L1及第二固定孔輪廓H2之短軸L2)方向延伸以形成一交點CP後，接著，如圖2B所示，將該交點CP連至該X光拍攝裝置1000的一X光發射源S定義為一固定孔向量 ，且該固定孔向量 之方向定義為該等固定孔(第一固定孔10及第二固定孔20)之軸向Z h後，進行步驟S120。其中，C1為第一固定孔輪廓H1的中心點，C2為第二固定孔輪廓H2的中心點。藉此，得知該等固定孔(第一固定孔10及第二固定孔20)相對於該X光發射源S之軸向Z h。
以下將藉由圖2B之態樣並同時參照圖4，來說明步驟S120。
步驟S120之目的在於得知第一固定孔10的中心點h1與第二固定孔20的中心點h2相對於該X光發射源S的位置之前置作業，於步驟S120中，必須先藉由該處理器來將該X光發射源S連接至各該固定孔輪廓之中心點(即第一固定孔輪廓H1的中心點C1及第二固定孔輪廓H2的中心點C2)的向量 , 應用三角函數的餘弦定理求出一第一夾角α；接著，為了要得知該骨髓內釘100之二固定孔的中心點(即第一固定孔10的中心點h1與第二固定孔20的中心點h2)相連之向量 ，會進行以下處理，如圖4所示，基於該向量 屬於該X光發射源S、該中心點C1及該中心點C2所形成的平面，故可藉由向量 , 外積得到一法向量 ，且該向量 會同時與該固定孔向量 及該法向量 垂直，故藉由該固定孔向量 及該法向量 外積而得之結果可定義為一固定孔中心相連向量，即該向量 ；當得知該向量 後，為了得知第一固定孔10的中心點h1與第二固定孔20的中心點h2分別相對於該X光發射源S的位置，必須先將該向量 分別與向量 , 應用三角函數的餘弦定理求出一第二夾角β及一第三夾角γ。
當得知該第一夾角α、該第二夾角β及該第三夾角γ後，配合該X光發射源S的位置、該X光發射源S連接至各該固定孔輪廓之中心點(即第一固定孔輪廓H1的中心點C1及第二固定孔輪廓H2的中心點C2)的向量 , 以及該骨髓內釘100之二固定孔的間距D(即第一固定孔10的中心點h1至第二固定孔20的中心點h2的距離)，可經由運算得知該第一固定孔10的中心點h1與該第二固定孔20的中心點h2分別相對於該X光發射源S的位置。其中，該骨髓內釘100之二固定孔的間距D係可由所使用的骨髓內釘100之型號而得知。
綜上所述，本發明骨髓內釘的固定孔之定位方法僅須拍攝一張X光影像，便可藉由步驟S110或步驟S115得知二固定孔相對於該X光發射源的軸向，並藉由步驟S125得知二固定孔相對於該X光發射源的位置，從而讓使用者能快速且精準地定位固定孔相對於該X光發射源的位置，以利於鑽孔；此外，由於定位過程中僅須拍攝一張X光影像，故可有效減少輻射劑量的累積。
雖然圖未示，該X光拍攝裝置1000可於步驟S100進行拍攝前就已進行方向、位置或影像至少任一者的校正，或於步驟S100進行拍攝同時進行方向、位置或影像至少任一者的校正，以利於精準地定位固定孔相對於該X光發射源的軸向與位置。
最後，請參照圖5，其係為本發明骨髓內釘的固定孔之定位方法的第二流程圖，於第二流程圖中，除了包含第一流程圖的步驟之外，可於步驟S125後，更包含步驟S130，於步驟S130中，將該等固定孔(第一固定孔10及第二固定孔20)之軸向Z h、及各該固定孔之中心點(即第一固定孔10的中心點h1至第二固定孔20的中心點h2)相對於該X光發射源S的位置轉換至一鑽孔裝置(圖未示)之座標系，以利於該鑽孔裝置進行鑽孔。
此外，於步驟S100及步驟S105之間，亦可更包含步驟S102，於步驟S102中，判斷各該固定孔輪廓(即第一固定孔輪廓H1及第二固定孔輪廓H2)的面積是否皆大於一預定閥值，若各該固定孔輪廓(即第一固定孔輪廓H1及第二固定孔輪廓H2)的面積皆大於該預定閥值，則進行步驟S105，若各該固定孔輪廓(即第一固定孔輪廓H1及第二固定孔輪廓H2)的面積中之至少一者小於該預定閥值，則再次進行步驟S100。應了解到，藉由步驟S102，能避免步驟S115產生無法找出各該固定孔輪廓之短軸的狀況發生。
綜上所述，本發明骨髓內釘的固定孔之定位方法僅須拍攝一張X光影像，便可得知二固定孔相對於該X光發射源的軸向、及二固定孔相對於該X光發射源的位置，從而讓使用者能快速且精準地定位固定孔相對於該X光發射源的位置，以利於鑽孔；此外，由於定位過程中僅須拍攝一張X光影像，故可有效減少輻射劑量的累積。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧骨頭
10‧‧‧第一固定孔
20‧‧‧第二固定孔
100‧‧‧骨隨內釘
1000‧‧‧X光拍攝裝置
C1‧‧‧中心點
C2‧‧‧中心點
CP‧‧‧交點
D‧‧‧間距
h1‧‧‧中心點
h2‧‧‧中心點
H1‧‧‧第一固定孔輪廓
H2‧‧‧第二固定孔輪廓
L1‧‧‧短軸
L2‧‧‧短軸
P‧‧‧X光影像
S‧‧‧X光發射源
S100-S130‧‧‧步驟
Zh‧‧‧軸向
α‧‧‧第一夾角
β‧‧‧第二夾角
γ‧‧‧第三夾角
［圖1］係為本發明骨髓內釘的固定孔之定位方法的第一流程圖。 ［圖2A］係為經由本發明定位方法之步驟S100對一骨髓內釘拍攝一張X光影像的示意圖。 ［圖2B］係為經由本發明定位方法之步驟S100對一骨髓內釘拍攝另一張X光影像的示意圖。 ［圖3］係為［圖2B］中之X光影像的俯視圖。 ［圖4］係為本發明定位方法之步驟S120的示意圖。 ［圖5］係為本發明骨髓內釘的固定孔之定位方法的第二流程圖。
S100-S125‧‧‧步驟

Claims (2)

  1. 一種骨髓內釘的固定孔之定位方法，用於快速定位，該定位方法包含以下步驟： (S1)  藉由一X光拍攝裝置對具有至少二平行的固定孔之一骨髓內釘拍攝一張X光影像，該X光影像具有二固定孔輪廓； (S5)  判斷該等固定孔輪廓中之任一者是否為正圓，若該等固定孔輪廓中之任一者為正圓，則進行步驟(S10)，若該等固定孔輪廓皆不為正圓，則進行步驟(S15)； (S10) 將正圓的固定孔輪廓之中心點與該X光拍攝裝置的一X光發射源相連定義為一固定孔向量，且該固定孔向量之方向定義為該等固定孔之軸向後，進行步驟(S20)； (S15) 於該X光影像的平面上，將各該固定孔輪廓之短軸方向延伸以形成一交點後，將該交點連至該X光拍攝裝置的一X光發射源相連定義為一固定孔向量，且該固定孔向量之方向定義為該等固定孔之軸向後，進行步驟(S20)； (S20) 藉由該X光發射源連接至各該固定孔輪廓之中心點的向量求出一第一夾角及一法向量，接著將該固定孔向量與該法向量外積之結果定義為一固定孔中心相連向量，接著藉由該固定孔中心相連向量與該X光發射源連接至各該固定孔輪廓之中心點的向量分別求出一第二夾角及一第三夾角；及 (S25) 藉由該X光發射源、該第一夾角、該第二夾角、該第三夾角、該X光發射源連接至各該固定孔輪廓之中心點的向量及該骨髓內釘之二固定孔的間距求出各該固定孔之中心點相對於該X光發射源的位置。
  2. 如請求項1所述之定位方法，其中，於步驟(S25)後，更包含步驟(S30)     將該等固定孔之軸向、及各該固定孔之中心點相對於該X光發射源的位置轉換至一鑽孔裝置之座標系。
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