[發明專利]一種穿刺手術導航定位系統和方法

在審

• 申請號: 201710170939.6
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106859742A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 劉劍鵬;楊武威;祝寶讓;李靜;崔佳星;楊光遠
• 申請（專利權）人: 北京陽光易幫醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B17/34
• 分類號: A61B17/34
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所11302
• 代理人: 李維真

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，特別涉及一種穿刺手術導航定位系統和方法。

背景技術

在進行經皮穿刺微創手術(例如：氬氦刀、射頻消融、放射粒子植入和無水酒精注射等)與檢測(活檢)中，需要對人體進行穿刺。目前，醫生主要是應用CT掃描裝置進行輔助定位及穿刺后確認病灶及周邊組織情況。在實際穿刺過程中，為了保證準確地刺中目標且不傷害周邊重要組織，通常會對人體進行多次CT掃描，這樣不僅會大大增加手術時間，而且多次輻射還會傷害患者的身心。此外，在實際穿刺過程中，主要是根據CT掃描圖像來規劃最佳進針點、進針角度和進針深度。進針角度是否合適主要依靠量角器、醫生的個人經驗和主觀判斷，準確度較差，很少能夠做到一次進針即到達理想效果，通常需要反復不斷地嘗試、調整角度和深度來接近穿刺目標位置，這樣很容易引起各種并發癥(例如：氣胸等)，甚至穿刺失敗。

發明內容

為了解決現有穿刺手術時間長、進針準確度不高及易引起并發癥等問題，本發明提供了一種穿刺手術導航定位系統，包括穿刺定位裝置、CT掃描裝置、導航圖像工作站、呼吸門控傳感器和初始化定位基板；所述CT掃描裝置與所述導航圖像工作站電連接；所述導航圖像工作站與所述穿刺定位裝置電連接；所述呼吸門控傳感器與所述穿刺定位裝置電連接；所述初始化定位基板安裝于所述CT掃描裝置的CT掃描床上。

所述穿刺定位裝置包括主機、顯示屏、定位機械手、第一測距儀、約束器和第二測距儀；所述主機分別與所述顯示屏和所述定位機械手電連接；所述定位機械手的前端安裝有所述約束器；所述第一測距儀安裝在所述約束器上，并與所述主機電連接；所述第二測距儀安裝在所述定位機械手上，并與所述主機電連接。

所述第一測距儀和第二測距儀均為激光測距儀、紅外測距儀、長度計或光柵尺傳感器。

所述定位機械手為五自由度或六自由度小型工業機械手。

所述顯示屏為液晶顯示屏或觸摸顯示屏；所述約束器的形狀為管狀或環狀。

所述初始化定位基板上設置有至少三個位置不同且密度不同于人體組織的定位基準點。

所述定位基準點的形狀為球形、方形或三角形。

所述呼吸門控傳感器為呼吸幅度傳感器；所述穿刺定位裝置的安裝方式為移動臺車式或固定式。

本發明還提供了一種穿刺手術導航定位方法，所述方法包括：

將初始化定位基板安裝在CT掃描床上，并測量定位機械手的初始位置與所述初始化定位基板上的定位基準點之間的距離；

測量患者的呼吸幅度初始值，并根據CT掃描圖像的分辨率、掃描視野和層厚，建立CT掃描圖像的空間坐標系；

根據所述定位基準點的三維坐標，以及所述定位機械手的初始位置與定位基準點之間的距離，計算出所述定位機械手的初始位置的三維坐標；

根據所述定位機械手的初始位置的三維坐標和患者體表進針點的三維坐標，將所述定位機械手上的約束器移動到所述患者體表進針點，將所述約束器的角度調整到穿刺目標點到所述患者體表進針點的延長線上，并使患者的呼吸幅度達到且保持所述呼吸幅度初始值，通過所述約束器送入穿刺針，進針深度為所述穿刺目標點到患者體表進針點的距離。

所述定位基準點的三維坐標為所述定位基準點在CT掃描圖像中各自層圖像的x軸像素點數、z軸像素點數和所處的層數y。

本發明提供的穿刺手術導航定位系統，通過穿刺定位裝置的主機、定位機械手、第一測距儀、約束器和第二測距儀，可以準確地實現穿刺進針位置、進針深度及角度的確定，并結合CT掃描裝置、導航圖像工作站、呼吸門控傳感器和初始化定位基板，極大地提高了穿刺定位手術的準確性和可靠性，降低了各種并發癥的產生。本發明提供的穿刺手術導航定位方法，通過空間幾何學原理，確定了定位基準點的三維坐標、定位機械手的初始位置的三維坐標，從而進一步地確定了約束器的放置角度和穿刺針的進針深度，準確地實現了穿刺手術的導航定位。

附圖說明

圖1是本發明實施例穿刺手術導航定位系統的組成原理框圖；

圖2是本發明實施例穿刺定位裝置的結構示意圖；

圖3是本發明實施例初始化定位基板的結構示意圖；

圖4是本發明實施例穿刺手術導航定位系統的工作狀態示意圖；

圖5是本發明實施例穿刺手術導航定位方法的流程圖；

圖6是本發明實施例根據CT掃描圖像建立的空間坐標系；

圖7是本發明實施例定位機械手的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明技術方案作進一步描述。