[發明專利]一種用于椎弓根釘植入的近紅外定位導航裝置

有效

• 申請號: 201010114554.6
• 申請日: 2010-02-26
• 公開（公告）號: CN101791246A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 錢志余;潘躍;李韙韜
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: A61B17/90
• 分類號: A61B17/90
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種醫療儀器，具體涉及一種用于椎弓根釘植入的近紅外定位導航裝 置。

背景技術

脊柱是人體最重要的器官之一。近年來隨著人們生活節奏的加快，工作壓力的增大， 及各種交通事故、跌打損傷的頻繁發生，人們的脊柱病變和骨折脫位發生率呈上升趨勢。 以椎弓根螺釘植入為基礎的脊柱內固定手術由于具有牢靠的三維固定效果好、周期短、 見效快等優點，在脊柱外科手術中發揮著重要的作用。然而在椎弓根周圍有重要血管和 神經，由于螺釘位置不良會出現并發癥。如螺釘穿破椎體側前方，可損傷側前方大血管 或內臟器官，穿破椎弓根可損傷脊髓、神經根及使內固定強度下降。因此，在椎弓根螺 釘內固定手術的實施過程中，椎弓根螺釘在椎體上理想進釘點的確定，并實時監控螺釘 與椎體之間的相對位姿關系往往是手術成功與否的關鍵性因素。

在傳統手術條件下，普遍使用的方法是用CT或C形臂X光機監測椎弓根螺釘植 入。即根據術前常規的影像學檢查，獲取預植入螺釘的椎弓根解剖數據。術中定位后，用 克氏針插入，至有明顯的骨性感，攝側位片加正位片證實克氏針位于椎弓根影內，則證明 釘道正確植入螺釘。該方法可靠性不夠高，醫生的可視區域有限，依靠反復獲取患部的 X光，不連續地獲取植入物或手術工具與患骨之間的相對位姿信息。這不僅很大程度上 依靠手術醫生的經驗，缺乏定量手段，而且增加了醫生與患者的X光輻射量，延長了 手術時間，增高了患者感染的風險。

發明內容

發明目的：

本發明的目的在于克服上述缺點，提供一種用于椎弓根釘植入的近紅外定位導航裝 置，保證螺釘的安全準確植入，避免損傷椎弓根周圍大血管、骨髓等要害部位，降低椎 弓根內固定手術的風險。

技術方案：

為了實現上述目的，其采用的技術方案是：

一種用于椎弓根釘植入的近紅外定位導航裝置，包括導航穿刺器、導航處理器、上 位處理計算機；

所述導航穿刺器包括穿刺針套管、中空穿刺針、Y型光纖探頭；所述導航處理器包 括機盒、電路板，電路板設置在機盒內部，電路板上設置有近紅外光源、近紅外光電傳 感器、光電信號處理裝置、MCU微控制器、LCD顯示器和報警裝置；

其中穿刺針套管中央為圓形通孔，中空穿刺針及Y型光纖探頭設置在穿刺針套管 中與穿刺針套管緊密配合，Y型光纖探頭與中空穿刺針頂部連接；所述Y型光纖探頭 包括發射光纖和接收光纖；其中近紅外光源的信號輸出端分別與Y型光纖探頭的發射 光纖、近紅外光電傳感器連接，Y型光纖探頭的接收光纖與近紅外光電傳感器的輸入端 連接，近紅外光電傳感器的輸出端依次連接光電信號處理裝置、MCU微控制器，MCU 微控制器分別連接LCD顯示器、報警裝置以及上位處理計算機；

本發明的用于椎弓根釘植入的近紅外定位導航裝置中近紅外光源包括近紅外波段 的NIR激光二極管及其恒流源驅動電路、頻率調制電路；所述近紅外光電傳感器包括 第一近紅外光電傳感器A和第二近紅外光電傳感器B；所述光電信號處理裝置包括第 一前置放大電路A、第二前置放大電路B、多路鎖相放大電路和多路AD轉換電路；

其中恒流源驅動電路、頻率調制電路分別與NIR激光二極管的輸入端連接，NIR 激光二極管的輸出端分別與Y型光纖探頭的發射光纖、第二近紅外光電傳感器B的輸 入端連接；第一近紅外光電傳感器A的輸入端與Y型光纖探頭的發射光纖連接，第一 近紅外光電傳感器A的輸出端連接第一前置放大電路A的輸入端，第二近紅外光電傳 感器B的輸出端連接第二前置放大電路B的輸入端，第一前置放大電路A的輸出端、 第二前置放大電路B的輸出端分別依次連接多路鎖相放大電路和多路AD轉換電路， 多路AD轉換電路與MCU微處理器連接。

本發明的用于椎弓根釘植入的近紅外定位導航裝置中近紅外光電傳感器采用PIN 光電三極管。

本發明的用于椎弓根釘植入的近紅外定位導航裝置中穿刺針套管的管壁上設置有 手柄。

本發明中：

穿刺針套管用于撥開椎骨前端皮膚和腰背筋膜并支撐穿刺針進行穿刺；

中空穿刺針用于選擇椎弓根螺釘進釘點，穿刺骨組織；

Y型光纖探頭用于傳輸光源發出的近紅外光和接受組織散射出來的近紅外光；

近紅外光源用于提供穩定波長和恒定強度的近紅外光；

近紅外光電傳感器用于檢測光源參考光強度和組織散射出來的光強度將其轉化光 電流；