[發(fā)明專利]一種輔助骨科手術(shù)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)及導(dǎo)航方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710426364.X
• 申請(qǐng)日: 2017-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107088091A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許杰;林英杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州技一特電子科技有限公司;許杰
• 主分類號(hào): A61B34/10
• 分類號(hào): A61B34/10;A61B34/20;A61B90/00
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司44202
• 代理人: 郝傳鑫

1.一種輔助骨科手術(shù)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，所述手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)包括手術(shù)導(dǎo)航工具、位置跟蹤儀、導(dǎo)航系統(tǒng)顯示屏和工作站，其特征在于，還包括空間監(jiān)測(cè)鏡頭(1)和圖像處理模塊，所述空間監(jiān)測(cè)鏡頭(1)包括陀螺儀模組(2)、廣角不畸變鏡頭(3)和單個(gè)高速紅外相機(jī)(4)，所述單個(gè)高速紅外相機(jī)(4)用于捕捉三維空間骨骼位置的變化，實(shí)現(xiàn)空間定位，所述陀螺儀模組(2)用于標(biāo)定患者的標(biāo)準(zhǔn)體位，實(shí)現(xiàn)角度定位；所述圖像處理模塊用于對(duì)患者手術(shù)前的二維影像資料、患者手術(shù)部位肢體運(yùn)動(dòng)的軌跡和手術(shù)器械運(yùn)動(dòng)軌跡的三維運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行三維重建。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輔助骨科手術(shù)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述手術(shù)導(dǎo)航工具通過(guò)發(fā)射或反射光信號(hào)來(lái)確定手術(shù)工具的位置，所述位置跟蹤儀用于接收光電信號(hào)，監(jiān)測(cè)及追蹤手術(shù)器械的位置，所述導(dǎo)航系統(tǒng)顯示屏能夠在術(shù)中實(shí)時(shí)反映手術(shù)器械的位置及患者的影像數(shù)據(jù)，所述工作站將虛擬坐標(biāo)系與實(shí)際坐標(biāo)系通過(guò)計(jì)算匹配。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種輔助骨科手術(shù)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)航系統(tǒng)采用光學(xué)定位系統(tǒng)，所述光學(xué)定位系統(tǒng)通過(guò)可見(jiàn)光或紅外光范圍內(nèi)對(duì)標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，實(shí)現(xiàn)空間定位。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輔助骨科手術(shù)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述相機(jī)為針孔攝像機(jī)模型，一幅視圖是通過(guò)透視變換將三維空間中的點(diǎn)投影到圖像平面。

5.一種輔助骨科手術(shù)的手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，包括：

步驟一：將患者影像學(xué)資料導(dǎo)入電腦所述導(dǎo)航系統(tǒng)的上位機(jī)軟件，進(jìn)行術(shù)前虛擬影像重構(gòu)，并在虛擬界面中進(jìn)行術(shù)前計(jì)劃設(shè)定；

步驟二：于病人肢體上安裝與骨骼剛性構(gòu)造的基底平臺(tái)，將所述空間監(jiān)測(cè)鏡頭(1)安裝在基底平臺(tái)上；

步驟三：安裝骨骼標(biāo)定器，通過(guò)監(jiān)測(cè)骨性標(biāo)志及關(guān)節(jié)活動(dòng)軌跡，所述導(dǎo)航系統(tǒng)獲得骨性標(biāo)志位置及基本軸線；

步驟四：予以手術(shù)野暴露，通過(guò)導(dǎo)針對(duì)骨骼標(biāo)志點(diǎn)的標(biāo)定，形成空間點(diǎn)云，采用三維配準(zhǔn)算法，建立實(shí)體骨骼與虛擬影像的對(duì)應(yīng)；

步驟五：對(duì)虛擬影像的觀察而獲知實(shí)體骨骼的空間位置，進(jìn)行截骨及假體的置入；

步驟六：通過(guò)記錄關(guān)節(jié)活動(dòng)軌跡，所述導(dǎo)航系統(tǒng)計(jì)算獲得的參數(shù)與假體置入前情況的對(duì)比，評(píng)估解剖數(shù)據(jù)的恢復(fù)過(guò)程；

步驟七：通過(guò)所述導(dǎo)針對(duì)假體位置的標(biāo)定，再次驗(yàn)證假體的位置。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種輔助骨科手術(shù)的手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，所述步驟一中，所述影像學(xué)資料包括X線和CT。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種輔助骨科手術(shù)的手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，所述步驟一中，所述虛擬影像重構(gòu)是指對(duì)所述影像學(xué)資料的二維圖像重建出患者手術(shù)部位骨骼的三維圖像。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種輔助骨科手術(shù)的手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，所述步驟一中，所述術(shù)前計(jì)劃設(shè)定包括計(jì)算股骨機(jī)械軸和旋轉(zhuǎn)中心。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種輔助骨科手術(shù)的手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，所述步驟三中，所述骨骼標(biāo)定器包括固定導(dǎo)針。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種輔助骨科手術(shù)的手術(shù)導(dǎo)航方法，其特征在于，所述步驟五中，通過(guò)安裝工具進(jìn)行假體的置入，所述安裝工具包括定位球模組和磁吸。