[發明專利]基于光束引導的骨科用導針手術方案術中實施方法及系統

有效

• 申請號: 201711397921.6
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN107928781B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 趙德偉;曲飛寰;王本杰;趙振華
• 申請（專利權）人: 成都真實維度科技有限公司;大連大學附屬中山醫院
• 主分類號: A61B17/90
• 分類號: A61B17/90;A61B34/20;A61B34/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于光束引導的骨科用導針手術方案術中實施系統，其特征在于：包括手術方案設計模塊、術中坐標還原模塊和光束引導模塊；所述的手術方案設計模塊包括：

原始CT圖像采集子模塊：用于分別獲取患者股骨頸骨折側的原始CT圖像和健康側的原始CT圖像；

三維重建子模塊：用于分別對骨折側的原始CT圖像和健康側的原始CT圖像進行三維建模；

三維建模圖像處理子模塊：用于分別對骨折側和健康側的股骨三維建模圖像進行處理，包括：

骨性標志點尋找單元：用于在三維重建的模型上分別尋找兩個骨性標志點，所述的兩個骨性標志點為大粗隆頂點P1、股骨頭中心點P2；

A線長度計算單元：用于將大粗隆頂點P1和股骨頭中心點P2連接，得到A線，并計算A線長度α；

a切面尋找單元：用于延長A線，在所有的垂直于A線在股骨頭上的切面中，找到其中一個a切面，所述的a切面包含股骨頭凹點P3，所述的股骨頭凹點P3為股骨頭上部的小凹處骨性標志點；

B線獲取單元：用于將大粗隆頂點P1和股骨頭凹點P3進行連接，得到B線；

夾角角度β計算單元：用于計算B線在a切面的投影與B線的夾角角度β；

導針角度計算子模塊：用于根據三維建模圖像處理子模塊獲得的正常側的α值α-0/β值β-0、以及創傷側的α值α-1和β值β-1，計算出骨折側導針的植入角度的實際值，所述的實際值包括包橫斷值、冠狀值和矢狀值；

所述的術中坐標還原模塊包括：

坐標初始子模塊：用于將手術臺作為基準形成手術臺術中坐標，其中以手術臺患者平躺后頭至腳的方向作為橫斷軸、以手術臺垂直于地面的方向作為矢狀軸、以垂直于橫斷軸和矢狀軸所形成的平面的直線方向作為冠狀值，并確定所述術中坐標的原點位置；

坐標應用子模塊：用于當患者平躺于手術臺后，將手術方案設計步驟得到的實際值應用于術中坐標，得到骨折側導針的植入角度的實際值在術中坐標中的相對坐標值；

所述的光束引導模塊包括：

光束引導子模塊：用于光源裝置的控制器接收術中坐標還原步驟中導針植入的相對坐標值，同時將光源裝置定好初始位置；

光源裝置控制子模塊：控制器根據所述植入的相對坐標值，對光源裝置本體的高度和旋轉方向進行控制；

光束發射子模塊：用于當到達植入方向時，光源裝置產生引導光束照射至患者皮膚處，此時引導光束照射的方向即為導針植入方向。

2.根據權利要求1所述的基于光束引導的骨科用導針手術方案術中實施系統，其特征在于：所述的股骨頭中心點P2的尋找方式為：在股骨頭中填充球體，當在股骨頭外側與所述球體邊界進行重合對比，嵌套面積能達到N%，則為擬合成功，此時將所述球體球心作為股骨頭中心點P2。

3.根據權利要求1所述的基于光束引導的骨科用導針手術方案術中實施系統，其特征在于：所述的導針包括空心螺桿（1）和螺帽（2），所述的空心螺桿（1）和螺帽（2）是一體成型的，所述的螺帽（2）頂面上設置有用于接收外部引導光束的靶標（3）；步驟S34中將導針的螺帽（2）對準引導光束為將螺帽（2）上的靶標（3）對準引導光線。

4.根據權利要求1所述的基于光束引導的骨科用導針手術方案術中實施系統，其特征在于：所述的控制器通過向第一步進電機和第二步進電機發出驅動電信號實現控制光裝置本體的高度和旋轉方向；其中所述的第一步進電機與光源裝置連接，控制光源進行旋轉；所述的第二步進電機，與光源裝置連接，控制光源上升與下降；第一步進電機和第二步進電機電連接。

5.根據權利要求1所述的基于光束引導的骨科用導針手術方案術中實施系統，其特征在于：所述的光源裝置定好初始位置為通過醫生手動移動實現，其中初始位置為光源裝置的控制器通過顯示裝置告知實現；

或者所述的光源裝置定好初始位置為通過控制器自動控制實現，其中初始位置為光源裝置的控制器向第三驅動電機和第四驅動電機發送驅動信號實現。