[發明專利]C形臂校準靶校準模板結構

無效

• 申請號: 200710300163.1
• 申請日: 2006-06-22
• 公開（公告）號: CN101194842A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 王成燾;閆士舉;蘇穎穎;錢理為;林艷平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00;A61B17/00;H05G1/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

本發明是由專利申請號為：2006100279636，專利申請名稱為：“可拆換式C形臂校準靶”，專利申請人為：上海交通大學，專利申請日為：2006年6月22日的專利分案申請。

技術領域

本發明涉及的是一種醫療工程技術領域的器件，具體是一種C形臂校準靶校準模板結構。

背景技術

臨床醫療工程領域中存在多類計算機輔助外科手術導航系統，而基于C形臂X線透視圖像的導航系統是其中的一類。C形臂校準靶是導航系統實現C形臂位置跟蹤、圖像變形校正及C形臂相機校準功能所必需的工具，而這三項功能又是該類手術導航系統的關鍵技術，校準靶設計的優劣不僅直接影響靶體本身的制作成本，而且會影響整個手術導航系統的精度。

校準靶隨校準方案的不同而不同。導航系統可采用在線校準和離線校準兩種方案。若采用在線校準方案，則上述的光學跟蹤、變形校正、相機校準3項功能都必須在手術過程中現場實現，為了實現光學跟蹤功能，校準靶上必須安裝定位標記物；為了求取變形校正和相機校準參數，校準靶上必須按一定規律排列一定數目的標志物，用于在線校準方案的校準靶一般采用一體式結構。若采用離線校準方案，則系統分初始化和實際使用兩個階段。初始化階段中對校準靶的要求與采用在線校準方案時一致。在實際使用階段中另需一個與初始化階段不同的靶體，該校準靶應可實現光學跟蹤功能。現有的C形臂校準靶制造成本高、導航精度低。

經對現有技術的文獻檢索發現，R.Hofstetter等在《Computer?aidedsurgery》(計算機輔助手術，1999年4卷65-76)上發表的“Fluoroscopy?as?anImaging?Means?for?Computer?Assisted?Surgical?Navigation”(用熒光圖像作為一種圖像載體進行計算機輔助手術導航)，該文中提出僅采用一層校準模板分別放置在C形臂影像增強器前端不同的位置處的方式來代替完整的校準靶來實現校準功能，其不足在于：僅能采用離線校準方式，操作步驟繁瑣，校準模板的兩個位置靠手工放置，精度難以保證。檢索中還發現，Delia?Soimu等在《computerized?Medical?Imaging?and?Graphics》(醫學圖像圖形計算機處理，2003年27卷79-85)上發表的“A?novel?approach?for?distortion?correctionfor?X-ray?image?intensifiers”(一種新穎的X線圖像影像增強器變形校正方法)，該文中提出一種僅含一層割槽鋁制模板的校準靶用于X線圖像的變形校正，其不足在于：僅能實現變形校正功能，而C形臂相機校準功能的實現還要依賴另一套復雜的專門用于校準的靶體，把本來順序相連的變形校正功能和相機校準功能強行分離，操作過程繁瑣，整體導航精度受兩個靶體加工及安裝精度影響大。

發明內容

本發明克服了現有C形臂校準靶本身的缺點及其對導航系統整體性能的不良影響，提供一種C形臂校準靶校準模板結構，使其降低了校準靶本身的加工成本，提高了手術導航系統整體精度，實現一靶兩用，既可用于在線校準又可用于離線校準。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明所述的C形臂校準靶，包括：主體框架、校準模板組件，校準模板組件固定在主體框架上。

所述的主體框架，其主要部分為一鼓狀結構，其上設有3個定位爪。其中兩個固定定位爪直接安裝在鼓狀結構下緣上側，另一個定位爪為可動定位爪，其上設有一個狹長槽孔，該槽孔可沿旋在鼓狀結構下緣上的鎖緊螺釘滑動以實現可動定位爪的伸縮。三個定位爪內側面均為直徑與匹配C形臂影像增強器外側壁直徑一致的圓柱面，該設計可保證校準靶與C形臂影像增強器之間的準確定位，而旋在鼓狀結構下緣上與可動定位爪直接接觸的鎖緊螺釘可保證校準靶可靠地固定在C形臂影像增強器上。

所述的主體框架，在其鼓狀結構下緣下側面上設有螺釘孔，校準模板組件用螺釘通過該螺釘孔固定在鼓狀結構上；鼓狀結構上緣外側圓柱面上及下緣外側圓柱面上按一定的規律布置光學定位標記物。這里所指的標記物實際上包括兩部分——紅外反射球及連接主體框架和紅外反射球的小基臺，兩者均由加拿大NDI公司(北方數碼股份有限公司)作為Polaris光學立體定位跟蹤系統配套產品提供。為了保證紅外反射球的位置精度，鼓狀結構上安裝小基臺處設有小平面。

為了保證無論C形臂處于任何姿態時校準靶均可被光學跟蹤系統跟蹤，在滿足NDI光學跟蹤系統獨立工具設計規則前提下，本發明采用盡可能多的紅外反射球和獨立幾何面，即20個紅外反射球構成8個獨立幾何面。