[發(fā)明專(zhuān)利]一種多位置跟蹤儀的工具實(shí)時(shí)定位裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810542286.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108742841B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦春霞;陳曉軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61B34/20
• 分類(lèi)號(hào): A61B34/20
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔡彭君

本發(fā)明涉及一種多位置跟蹤儀的手術(shù)工具實(shí)時(shí)定位方法，包括：步驟S1：設(shè)置并固定至少兩個(gè)位置跟蹤儀；步驟S2：建立手術(shù)工具、病人參考架、各位置跟蹤儀坐標(biāo)系；步驟S3：分別在各位置跟蹤儀下標(biāo)定手術(shù)工具，并取均值得到在工具坐標(biāo)系下手術(shù)工具的尖點(diǎn)坐標(biāo)和軸向向量；步驟S4：根據(jù)各個(gè)位置跟蹤儀的定位，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)時(shí)獲得手術(shù)工具在病人參考坐標(biāo)系中的位置姿態(tài)；步驟S5：判斷各位置追蹤儀被遮擋的情況，取步驟S4中有效的位置姿態(tài)的均值為手術(shù)工具的實(shí)時(shí)定位。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明由于設(shè)有多套位置跟蹤儀，外科醫(yī)生在手術(shù)過(guò)程中，不用擔(dān)心定位光束被遮擋問(wèn)題，減輕了醫(yī)生的負(fù)擔(dān)，提高了手術(shù)操作的靈活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種定位方法，尤其是涉及一種多位置跟蹤儀的工具實(shí)時(shí)定位裝置。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工具逐漸小型化，這就對(duì)相關(guān)的導(dǎo)航裝置提出了更高的要求，在所有導(dǎo)航系統(tǒng)中，中光學(xué)定位系統(tǒng)具有使用方便、價(jià)格低廉、定位精度高、系統(tǒng)魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣。

光學(xué)定位系統(tǒng)一般由位置追蹤儀發(fā)射可見(jiàn)光或紅外線，并接受由帶有反光小球的器械反射的可見(jiàn)光/紅外線，從而進(jìn)行器械的精確定位，故而在光束被遮擋時(shí)便無(wú)法提供器械的位置信息。因此，光學(xué)定位系統(tǒng)可能會(huì)生效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種多位置跟蹤儀的工具實(shí)時(shí)定位裝置，解決光學(xué)定位系統(tǒng)因被遮擋而發(fā)生生效的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種多位置跟蹤儀的工具實(shí)時(shí)定位裝置，執(zhí)行程序時(shí)實(shí)現(xiàn)以下步驟：

步驟S1：設(shè)置并固定至少兩個(gè)位置跟蹤儀；

步驟S2：建立手術(shù)工具、病人參考架、各位置跟蹤儀坐標(biāo)系；

步驟S3：分別在各位置跟蹤儀下標(biāo)定手術(shù)工具，并取均值得到在工具坐標(biāo)系下手術(shù)工具的尖點(diǎn)坐標(biāo)和軸向向量；

步驟S4：根據(jù)各個(gè)位置跟蹤儀的定位，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)時(shí)獲得手術(shù)工具在病人參考坐標(biāo)系中的位置姿態(tài)；

步驟S5：判斷各位置追蹤儀被遮擋的情況，取步驟S4中有效的位置姿態(tài)的均值為手術(shù)工具的實(shí)時(shí)定位。

所述步驟S1具體為：基于所有位置跟蹤儀可檢測(cè)空間范圍疊加后的最終空間范圍最大化的原則，設(shè)置并固定至少兩個(gè)位置跟蹤儀，其中，最終空間范圍為各位置跟蹤儀的監(jiān)測(cè)空間范圍的并集。

所述步驟S2具體包括：

步驟S21：在需要追蹤的手術(shù)工具上安裝含有反光小球的定位參考架，并根據(jù)定位參考架建立手術(shù)工具坐標(biāo)系；

步驟S22：在與病人手術(shù)部位剛性連接的部位固定病人參考架，并建立病人參考架坐標(biāo)系；

步驟S23將各位置跟蹤儀的內(nèi)置坐標(biāo)系作為各位置跟蹤儀坐標(biāo)系。

所述步驟S3具體包括步驟：

步驟S31：采用旋轉(zhuǎn)求多值平均的方法確定手術(shù)工具尖點(diǎn)在各位置追蹤儀定位時(shí)手術(shù)工具坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

步驟S32：標(biāo)定手術(shù)工具的軸向向量R；

步驟S33：根據(jù)手術(shù)工具尖點(diǎn)在手術(shù)工具坐標(biāo)系下的坐標(biāo)和手術(shù)工具的軸向向量，求得手術(shù)工具在手術(shù)工具坐標(biāo)系下的尖點(diǎn)坐標(biāo)X(x,y,z)^T和手術(shù)工具的軸向向量R(rx,ry,rz)^T。

所述步驟S31包括：

步驟S311：在手術(shù)工具被各個(gè)位置追蹤儀均定位到的狀態(tài)下，圍繞一個(gè)不動(dòng)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)手術(shù)工具；

步驟S312：各位置追蹤儀捕捉設(shè)定個(gè)數(shù)的手術(shù)工具旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的位置姿態(tài)；