[發(fā)明專利]手術(shù)導(dǎo)航穿刺針的標(biāo)定裝置及其標(biāo)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510381200.0
• 申請日: 2015-06-30
• 公開（公告）號: CN105055021B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊榮騫;林欽永;吳效明
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B17/34
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

1.一種手術(shù)導(dǎo)航穿刺針的標(biāo)定裝置，其特征在于，包括：固定桿體、卡鎖裝置、滑動桿體、滑動銷體和V型槽條；

所述固定桿體上銑有V型凹槽，所述固定桿體的兩側(cè)伸出有支桿，所述支桿上鉆有螺孔；所述卡鎖裝置內(nèi)部具有卡鎖槽，所述卡鎖裝置內(nèi)部具有卡鎖條，所述卡鎖裝置安裝于固定桿體的V型凹槽起始端；所述滑動桿體下方有卡住固定桿體的卡槽，所述滑動桿體的一側(cè)伸出有支桿，所述支桿上鉆有螺孔，所述滑動桿體內(nèi)部具有滑動槽；所述滑動銷體上方鉆有螺孔，所述滑動銷體位于滑動桿體內(nèi)部的滑動槽中；所述V型槽條一端為斜切面，所述V型槽條固定在滑動桿體卡住固定桿體的卡槽內(nèi)，所述V型槽條位于固定桿體的V型凹槽內(nèi)，所述V型槽條具有斜切面的一端和固定桿體的V型凹槽起始端在同一側(cè)；

所述固定桿體的V型凹槽用于固定手術(shù)導(dǎo)航穿刺針，所述固定桿體上的螺孔用于裝卸建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系的反光球；所述卡鎖裝置內(nèi)部的卡鎖條用于鎖緊手術(shù)導(dǎo)航穿刺針；所述滑動桿體在固定桿體上作直線滑動，所述滑動桿體的滑動距離由手術(shù)導(dǎo)航穿刺針的長度確定，所述滑動桿體上的螺孔用于裝卸測量滑動桿體相對固定桿體滑動距離的反光球；所述滑動銷體在滑動桿體內(nèi)部滑動槽中作直線滑動，所述滑動銷體上的螺孔用于裝卸測量滑動銷體相對固定桿體滑動距離的反光球，所述滑動銷體的滑動距離由手術(shù)導(dǎo)航穿刺針的直徑確定；所述V型槽條一端的斜切面與滑動桿體內(nèi)部的滑動槽的下端面共面，所述V型槽條與固定桿體的V型凹槽相互配合，所述V型槽條與滑動銷體互相接觸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)導(dǎo)航穿刺針的標(biāo)定裝置，其特征在于，所述固定桿體上的V型凹槽用于放置任意規(guī)格的手術(shù)導(dǎo)航穿刺針；安裝在固定桿體兩側(cè)支桿螺孔上的用于裝卸建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系的反光球數(shù)量至少為三個，當(dāng)所述固定桿體上用于裝卸建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系的反光球數(shù)量為三個或者三個以上時，所述用于裝卸建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系的反光球之間的連線為折線。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)導(dǎo)航穿刺針的標(biāo)定裝置，其特征在于，所述卡鎖裝置包括固定體、卡鎖條、彈簧和旋轉(zhuǎn)鈕，所述卡鎖條穿過所述彈簧位于所述固定體中，在卡鎖裝置內(nèi)部的卡鎖槽中滑動，所述旋轉(zhuǎn)鈕套在穿過固定體的卡鎖條上，所述旋轉(zhuǎn)鈕用于限制卡鎖條的滑動位置，所述固定體安裝在固定桿體上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)導(dǎo)航穿刺針的標(biāo)定裝置，其特征在于，所述滑動桿體下方的卡槽與固定桿體相互配合，從而約束滑動桿體在固定桿體上沿著卡槽方向作直線滑動；滑動桿體一側(cè)有旋轉(zhuǎn)操作件，所述旋轉(zhuǎn)操作件用于鎖定滑動桿體與固定桿體之間的相對滑動；滑動桿體內(nèi)設(shè)有滑動槽，所述滑動槽用于約束滑動銷體的滑動方向和空間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)導(dǎo)航穿刺針的標(biāo)定裝置，其特征在于，所述滑動銷體裝配于滑動桿體的滑動槽內(nèi)，所述滑動銷體在滑動桿體的滑動槽內(nèi)作直線滑動，所述滑動銷體的直線滑動分解為垂直于滑動桿體的滑動方向的滑動和平行于滑動桿體的滑動方向的滑動。

6.一種應(yīng)用于根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)導(dǎo)航穿刺針的標(biāo)定裝置的標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)根據(jù)光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)跟蹤到的所有用于建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系的反光球球心坐標(biāo)，建立起固定桿體的OXYZ直角坐標(biāo)系；

2)通過固定桿體上反光球與V型凹槽槽溝的相對幾何關(guān)系，確定V型凹槽槽溝在固定桿體的OXYZ直角坐標(biāo)系下的方向

3)根據(jù)固定桿體上反光球與V型凹槽槽溝的相對幾何關(guān)系，確定固定桿體上方V型凹槽槽溝起始點Vin在固定桿體的OXYZ直角坐標(biāo)系下的坐標(biāo)P_Vin，同時根據(jù)固定桿體的制作尺寸確定固定桿體的V型凹槽槽溝起始點Vin沿著槽溝方向到滑動桿體的最短距離d；

4)通過光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)跟蹤滑動銷體上方的反光球球心坐標(biāo)，確定滑動銷體上方的反光球球心在固定桿體的OXYZ直角坐標(biāo)系下的初始坐標(biāo)位置P_{pin_ori}，在所述初始坐標(biāo)位置P_{pin_ori}滑動銷體的銷尖與固定桿體的V型凹槽槽溝相互接觸，滑動桿體到V型凹槽槽溝起始點Vin的距離最短，所述距離為d；

5)標(biāo)定手術(shù)導(dǎo)航穿刺針時，手術(shù)導(dǎo)航穿刺針的針尖從固定桿體的V型凹槽起始端穿入，當(dāng)手術(shù)導(dǎo)航穿刺針的針體完全進入到固定桿體的V型凹槽內(nèi)后，使用卡鎖裝置鎖緊手術(shù)導(dǎo)航穿刺針；

6)滑動所述滑動桿體向手術(shù)導(dǎo)航穿刺針的針尖靠近，直到手術(shù)導(dǎo)航穿刺針的針尖與滑動銷體的銷尖接觸時，停止滑動，記錄此時滑動銷體上方的反光球球心在固定桿體的OXYZ直角坐標(biāo)系下的坐標(biāo)P_{pin_dist}；

7)計算出針尖在固定桿體的OXYZ直角坐標(biāo)系下的坐標(biāo)P_tip和針軸方向

8)針尖坐標(biāo)P_tip和針軸方向通過坐標(biāo)變換得到在手術(shù)導(dǎo)航穿刺針的O′X′Y′Z′直角坐標(biāo)系下的針尖坐標(biāo)和針軸方向；

所述步驟(1)中，固定桿體的OXYZ直角坐標(biāo)系定義如下：以固定桿體上表面為XOY平面，固定桿體的V型凹槽的槽溝方向和X軸方向平行，且從V型凹槽的槽溝的起始端指向V型凹槽的槽溝的末端的方向為X軸正方向，V型凹槽的槽溝的起始點在XOY平面的投影為原點；Z軸定義為過原點且垂直于固定桿體上表面，原點指向固定桿體的上表面方向為正方向；使用右手定則確定Y軸方向。