[發明專利]一種基于光學導航的乳腺腫瘤穿刺活檢實施裝置

在審

• 申請號: 202011206211.2
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112137659A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 公續銀;趙建;趙洪華;宋現明;王超;韓其飛
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: A61B10/02
• 分類號: A61B10/02;A61B34/20
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 趙鳳

本發明公開了一種基于光學導航的乳腺腫瘤穿刺活檢實施裝置，涉及醫療機器人技術領域。該裝置主要包括固定支架、第一被動定位支架、手持架、活檢槍、標識點、第二被動定位支架、跟蹤儀、被動定位探針，所述活檢槍可以實現對腫瘤組織的提取。本發明的機械結構配合術前乳腺組織的三維圖像重建、穿刺路徑規劃、術中手術導航等技術輔助醫生進行乳腺腫瘤的穿刺活檢診斷，彌補純手工穿刺的不足，提高穿刺的穩定性和診斷的成功率。

技術領域

本發明屬于醫療機器人技術領域，具體涉及一種基于光學導航的乳腺腫瘤穿刺活檢實施裝置。

背景技術

乳腺癌是常見的女性惡性腫瘤，嚴重危害女性的身體健康和生命安全。據最新癌癥數據統計顯示乳腺癌目前仍位居女性新發惡性腫瘤第一位。所以早期發現，早期診斷，及時治療乳腺癌對降低病死率及提高生存質量具有非常重要的現實意義。乳腺癌的早期診斷最常用的是基于粗針活檢的經皮穿刺技術，穿刺活檢技術最需要解決的就是穿刺精度的問題，這關系到手術的效率、安全性和樣本檢測的準確率。

隨著機器人技術和醫學圖像技術的發展，國內外諸多研究單位就機器人輔助醫生手術展開了研究并已有相關產品落地，手術機器人已成為機器人領域重要的分支，我國已將手術機器人列入國家重大發展戰略計劃之中。根據手術的類型可以將手術機器人進行更加細致的分類，其中機器人輔助醫生活檢穿刺屬于外科手術機器人中的微創介入手術機器人。在乳腺癌的治療中，醫生純手工穿刺活檢存在較多共性缺陷，例如：在三維空間里行二維穿刺準確率得不到保障，需要醫生隨時觀察針尖位置不斷手動調整穿刺針姿態，需要多次回撤針，才能準確穿刺到目標靶點；純手工穿刺時無法使穿刺針達到穿刺的任意姿態，穿刺針的工作范圍受限；一旦出現手部顫抖或穿刺用力不均勻的現象，容易造成術后并發癥甚至嚴重威脅到病人的生命安全；缺乏經驗的醫生無法較好的辨別出最優的穿刺路徑。目前機器人雖沒有人類靈活和智能，但是借助醫學圖像和先進機器人技術，機器人系統可以使穿刺變得更加穩定和精準，從而提高了手術效率和安全性。

發明內容

本發明針對上述問題提供了一種基于光學導航的乳腺腫瘤穿刺活檢實施裝置來進行問題的解決。該裝置主要包括固定支架、第一被動定位支架、手持架、活檢槍、標識點、第二被動定位支架、跟蹤儀、被動定位探針，所述標識點固定在固定支架上，所述第二被動定位支架安裝在固定支架上，所述固定支架安裝在病床上，實現對乳腺組織的固定。

進一步的，所述活檢槍安裝在手持架上，所述第一被動定位支架安裝在手持架上，所述被動定位探針由發射球和被動支架構成，所述跟蹤儀安裝在病床側旁，實現對第一被動定位支架、第二被動定位支架、被動定位探針的空間位置信息的獲取。

進一步的，該裝置的具體使用步驟如下：首先，將固定支架安裝在病床上，對乳腺組織進行固定，然后對乳腺組織進行CT圖像掃描，并將圖像數據導入到術前規劃軟件，進而建立乳腺組織的三維重建圖像模型；進而利用被動定位探針獲取固定支架上標識點的三維空間坐標，同時在三維重建圖像上獲取圖像中對應標識點的三維坐標信息，按照對應點配準算法（ICP算法）完成光學導航系統和三維重建圖像系統的空間轉換關系；通過跟蹤儀可以直接獲取到固定在固定支架上的第二被動定位支架與跟蹤儀的坐標轉換關系，即乳腺組織系統與光學導航系統的坐標轉換關系，從而可以得到乳腺組織系統與三維重建圖像系統的空間轉換關系。這樣就可以通過實時獲取第二被動定位支架信息來獲取乳腺組織的位置信息；同理，將第一被動定位支架與活檢槍通過手持架固定在一起，便可以求得三維重建圖像系統與活檢槍系統的空間轉換關系，通過實時跟蹤第一被動定位支架的位置變化，從軟件上便可以監測穿刺針的實時運動位姿變化；最后，醫生根據三維重建圖像系統提供的最優穿刺路徑規劃信息，將活檢槍手動調整到指定穿刺位置，即可在光學導航的追蹤下實現對乳腺腫瘤的精準穿刺。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：通過光學導航系統對乳腺腫瘤進行實時導航，提高了穿刺手術的準確度和活檢成功率。

附圖說明