[發明專利]配準探針與用于測量軟骨厚度的系統

有效

• 申請號: 202011326310.4
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112494140B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 林必貴
• 申請（專利權）人: 杭州素問九州醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

提供一種配準探針，包括：設有靶標的靶標座、固定探針、電路模塊和能相對固定探針移動的移動探針，電路模塊能對基于探針之間的相對移動所產生的電信號進行處理。還提供一種具有該配準探針的導航輔助器械系統，以及一種使用該系統用于測量軟骨厚度的方法。當固定探針的末端接觸骨表面時，移動探針的末端與固定探針的末端處于對齊狀態。當固定探針開始穿刺骨表面的軟骨層時，移動探針開始向反向移動，利用動柵、定柵產生的電信號，由電路模塊將信號轉換為位移量。當固定探針末端接觸到骨硬質表面時，導航追蹤儀確定固定探針末端的空間坐標，此坐標可以與CT影像中的骨表面坐標進行精準重合配準，此時獲得的移動探針的位移量既是骨表面軟骨的厚度。

技術領域

本發明涉及一種配準探針、一種具有該配準探針的尤其是用于測量軟骨厚度的系統以及一種用于測量軟骨厚度的方法。

背景技術

在醫學領域中，影像導航常被用于指引醫生進行手術。作為一種導航輔助器械，已知配準探針，其用于手術導航中，將現實空間中測量得到的三維坐標點，準確導入導航追蹤儀所處虛擬三維坐標中。

在配準探針表面，一般固接有若干個靶標(十字靶標，反光球，反光盤等類型)，通過將導航追蹤儀發射的光束(或外部光束，如自然光)反射回導航儀中的相機模塊中，經過特定算法計算，導航追蹤儀可以得知每個靶標在其虛擬三維坐標系下的空間坐標。經過校準的配準探針，可以將其上的特征點(尖點，球狀末端等)的相對位置坐標與固接靶標的相對位置坐標相關聯。導航追蹤儀通過獲得若干靶標的虛擬空間坐標，可以獲得配準探針的末端的虛擬空間坐標。因此，通過配準探針的末端觸碰骨頭表面特征點，可以將現實空間中的骨頭上的特征點從現實空間搬入導航追蹤儀的虛擬空間。

此外，CT影像常被用來作為手術規劃的參考，CT影像也可以被搬入虛擬空間，通過相同特征點提取，CT影像中的骨頭與虛擬空間中真實骨頭的結構可以進行重合，從而將CT影像中骨頭的整個結構搬入虛擬空間中，代替真實骨頭結構在虛擬空間中的位姿。這一過程的主要目的有：1，在虛擬坐標系中展示骨頭整體結構；2，協助醫生做手術規劃。

然而，基于CT影像的成像原理，軟骨無法被呈現在CT影像中。

這是因為，關節部位骨表面結構從外向內，依次分為軟骨、骨密質、骨松質，其中，軟骨是一層半透明狀有彈性的組織，骨密質則是密度高、硬度大的堅硬組織。

在用上述配準探針觸碰骨表面時，有以下兩種方法。第一種：用帶尖頭的探針穿過軟骨層，標記骨密質表面觸碰點的坐標。第二種：用帶圓頭的探針不穿過軟骨層，標記軟骨表面的觸碰點的坐標。

該第一種方法可以得到骨密質表面的特征點的坐標，從而真實骨頭可以與CT影像較好重合，然而其無法得到軟骨層的厚度等信息，從而在判斷骨結構，如膝關節軟骨厚度時，會造成信息丟失，因而無法準確判斷假體型號選取。只能依靠經驗完成手術規劃，導致手術效果欠佳。

該第二種方法可以得到軟骨表面的特征點坐標，然而在CT影像中，由于沒有軟骨信息，找不到相應特征點。因而在真實骨頭與CT影像重合的過程中，需要用算法進行表面擬合，此方法會在兩者重合時引入誤差，從而導致真實骨頭在虛擬空間中的坐標有誤差，最終影響精準規劃，導致手術效果欠佳。

為解決上述技術問題，現在急需一種既能得到骨密質上的特征點，又能測出特征點上的附著軟骨厚度的方法，從而在保證真實骨結構與CT影像同時搬入虛擬空間并重合時，兩者既能較好重合，又能在手術規劃中為操作者提供軟骨厚度信息，從而提高手術規劃效果。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種用于測量軟骨厚度的配準探針以及一種用于測量軟骨厚度的方法，使得既能獲取骨密質上的特征點，又能測出特征點上的附著軟骨厚度。