[實(shí)用新型]手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020652094.1
• 申請(qǐng)日: 2020-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN213098281U
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉衍志;孫東輝;黃偉;朱圣曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市鑫君特智能醫(yī)療器械有限公司
• 主分類號(hào): A61B34/20
• 分類號(hào): A61B34/20;B33Y80/00;A61B34/10;B33Y40/10
• 代理公司: 深圳瑞天謹(jǐn)誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44340
• 代理人: 王昌花

本申請(qǐng)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)包括手術(shù)器械上的空間定位標(biāo)記元件、骨骼結(jié)構(gòu)上的示蹤器、雙目攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)，示蹤器設(shè)有導(dǎo)航示蹤面，空間定位標(biāo)記元件包括導(dǎo)航面，雙目攝像機(jī)連接計(jì)算機(jī)，將采集到的示蹤器和空間定位標(biāo)記元件的信息傳輸至計(jì)算機(jī)。本申請(qǐng)實(shí)現(xiàn)手術(shù)導(dǎo)航并無需術(shù)中配準(zhǔn)，簡化手術(shù)過程，提高了手術(shù)精準(zhǔn)度。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于骨科手術(shù)術(shù)中的骨科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，尤其涉及一種采用3D打印示蹤器以及光學(xué)定位技術(shù)相結(jié)合的骨科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)學(xué)成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)正逐步應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)技術(shù)已經(jīng)成為外科手術(shù)中一個(gè)主要的發(fā)展方向，該技術(shù)延伸了外科醫(yī)生有限的視覺范圍，突破了傳統(tǒng)外科手術(shù)的界限，重新定義了外科手術(shù)和手術(shù)器械的概念。對(duì)于提高手術(shù)定位精度、減少手術(shù)損傷、減少手術(shù)時(shí)間和提高手術(shù)成功率等具有十分重要的意義。

外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，即采用了計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的手術(shù)系統(tǒng)，如今已經(jīng)應(yīng)用于脊柱、骨盆和胸椎外科、關(guān)節(jié)外科、創(chuàng)傷外科、骨腫瘤和矯形外科，通過數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像構(gòu)造虛擬手術(shù)環(huán)境，為外科醫(yī)生提供可視化的支持，使外科手術(shù)更準(zhǔn)確、更微創(chuàng)、更安全。這項(xiàng)技術(shù)實(shí)時(shí)跟蹤手術(shù)部位和手術(shù)器械，猶如為飛機(jī)和艦船導(dǎo)航一樣，所以稱為導(dǎo)航系統(tǒng)。

目前的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)普遍采用如下原理：外科醫(yī)生手持經(jīng)過改進(jìn)的具有可跟蹤標(biāo)記的手術(shù)器械，對(duì)患者的手術(shù)目標(biāo)部位實(shí)施手術(shù)。手術(shù)器械的立體空間定位和瞄準(zhǔn)操作過程均在連接計(jì)算機(jī)的跟蹤器監(jiān)視之下，同時(shí)跟蹤器要通過配準(zhǔn)精確給出患者解剖位置與術(shù)前或術(shù)中多模圖像的相對(duì)關(guān)系，從而引導(dǎo)醫(yī)生操作手術(shù)器械，實(shí)施相應(yīng)的手術(shù)操作。

手術(shù)過程一般遵循如下過程：獲得術(shù)前患者影像，如CT/X光，并導(dǎo)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行必要的處理，如消噪、3D重建；術(shù)前規(guī)劃，醫(yī)生根據(jù)患者的情況制定手術(shù)規(guī)劃，如置釘位置、置釘角度和深度；術(shù)中配準(zhǔn)，通過術(shù)中影像和定位跟蹤器與術(shù)前影像進(jìn)行空間匹配(配準(zhǔn))，獲得手術(shù)器械和患者解剖結(jié)構(gòu)間的空間位置關(guān)系，并在監(jiān)控計(jì)算機(jī)中建立仿真模型，實(shí)時(shí)顯示手術(shù)器械的位置；實(shí)施手術(shù)，跟蹤手術(shù)器械和手術(shù)部位，根據(jù)術(shù)前規(guī)劃引導(dǎo)手術(shù)。

骨科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)多采用電磁定位、超聲波定位或光學(xué)定位法，也有采用陀螺儀復(fù)合定位法。如中國專利申請(qǐng)?zhí)?01810430822.1中公開的一種手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，包括安裝在手術(shù)器械上的角度方位定位裝置、兩個(gè)以上的激光投影板、兩個(gè)以上的激光投影點(diǎn)采集器、計(jì)算機(jī)；該裝置中的角度方位定位裝置可以測(cè)得當(dāng)前手術(shù)器械的角度，激光投影點(diǎn)采集器可以采集到激光束在激光投影板上的位置變化，進(jìn)而判斷手術(shù)器械在垂直方向上的位移情況，獲得手術(shù)器械的進(jìn)入深度。但是該技術(shù)方案需要對(duì)手術(shù)器械進(jìn)行大幅改造，定位設(shè)備也十分復(fù)雜，安裝在手術(shù)器械上的角度方位定位裝置包括陀螺儀、兩個(gè)以上的激光器等部件，無論設(shè)備本身還是工作原理都相當(dāng)復(fù)雜，并且配準(zhǔn)難度高。

其中，配準(zhǔn)技術(shù)是導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，其目的是把患者術(shù)前醫(yī)學(xué)影像、以及通過術(shù)中定位示蹤器得到的患者解剖結(jié)構(gòu)位置信息、手術(shù)器械的位置信息集成到同一個(gè)空間坐標(biāo)系中，其中都要用到固定在患者身上的導(dǎo)航示蹤器，如中國專利申請(qǐng)?zhí)?01710970763.2，“一種用于骨科手術(shù)的示蹤器及其連接結(jié)構(gòu)”，包括頂部成型用于固定示蹤器的槽體，連接件和用于固定在患者的骨性結(jié)構(gòu)上的固定件。目前采用的示蹤器都為預(yù)先設(shè)計(jì)好的結(jié)構(gòu)，一方面需要固定在手術(shù)部位骨結(jié)構(gòu)附近，需要額外的位置，擴(kuò)大了開放面，增加了患者痛苦和手術(shù)難度，另一方面不能很好的配合不同的骨結(jié)構(gòu)，固定難度大，可能造成導(dǎo)航精度下降和術(shù)中的二次損傷。使用這種技術(shù)，在術(shù)中需要進(jìn)行透視影像配準(zhǔn)，增加了手術(shù)時(shí)間，醫(yī)護(hù)人員和患者還要在手術(shù)中受到更多的輻射，透視過程需要用到C型臂X光機(jī)，占用的手術(shù)空間大，不利于小型醫(yī)院的推廣使用。

目前的骨科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)存在導(dǎo)航示蹤器固定不便、不穩(wěn)定和難以微創(chuàng)化的缺點(diǎn)，或者存在手術(shù)器械定位復(fù)雜的問題，在手術(shù)時(shí)，又普遍必需透視配準(zhǔn)的過程，需要較大的手術(shù)空間，配準(zhǔn)過程還延長了手術(shù)時(shí)間，醫(yī)護(hù)人員和患者受到額外的輻射。