本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种便携式经皮穿刺定位装置及利用该装置实现的定位方法。
背景技术：
随着脊柱微创外科的理念不断完善，微创技术的不断发展，该学科已然从微创方向逐步走向精准化、数字化、智能化。许多学者将现代脊柱微创外科学科定义为一门将数字、智能、导航技术、内镜技术等融于脊柱外科的综合学科。与开放手术相同，脊柱微创手术通过采用一个或多个微小的切口或穿刺通道，运用特殊的器械和装置，在影像仪器监视下或导航技术引导下完成穿刺。与传统技术相比，具有明显优势：切口小、组织创伤小、出血少、操作精确度高、术后功能恢复快、住院周期短等。
目前，常用穿刺导航技术分为三种，第一种为具有丰富经验的医师全程在透视的情况下调整穿刺角度完成；第二种为利用大型计算机数字导航机器人设备；第三种为利用脊柱定位装置。这些装置各有不足之处，第一种术者需是有经验的医师，并且，术中需要多次透视定位，调整穿刺针的方向、角度和深度，才能获得满意的穿刺点以及穿刺路径，且术者根据手感在调整定位穿刺方向时，会刺激周围神经及血管组织，最重要的是，多次透视增加了患者及术者的辐射量；第二种需要重金购置大型设备，在绝大多数医院来说难以实施；第三种脊柱定位装置目前都在探索阶段，在临床可行性以及导航准确性有待提高，并且大多数设备较大、不易消毒，需要根据测量值运用公式转换间接得出穿刺角度及深度，因患者移动而导致变动穿刺位置时，需要重新调节参数，相对增加了手术时间、出血量及感染风险等。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种便携式经皮穿刺定位装置及利用该装置实现的定位方法，该装置结构简单，该装置的定位时间较短，减少了患者及术者的辐射量。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：便携式经皮穿刺定位装置，该装置包括定位框体、转动件和刻度环，定位框体的一端部开设有圆弧槽，且定位框体该端部的外壁面上沿圆弧槽的周向设有角度刻度；转动件具有一个定位端和转动端，其中，转动件的定位端与圆弧槽的圆心重合设置，定位框体内设有能够带动转动件的定位端转动的动力单元，转动件的转动端被限制在圆弧槽内，使转动件能够沿圆弧槽的径向移动；刻度环的外壁面上沿其周向设有角度刻度，且刻度环的一端与转动件连接，使刻度环所在的平面与设有圆弧槽的定位框体的端部所在的平面相互垂直，刻度环上滑动配合连接有导向块，导向块上设有用于穿设穿刺针的导向孔，导向孔的中心轴始终指向圆弧槽的圆心。
其中，所述的动力单元包括外啮合设置的扇形齿轮和完全齿轮，扇形齿轮的齿数大于完全齿轮的齿数，扇形齿轮的转动中心通过转动轴与转动件的定位端固定连接，完全齿轮的转动中心连接有手柄，手柄的一端通过轴承安装在定位框体的内壁面上。
其中，转动件的转动端连接有限位柱，限位柱伸入圆弧槽中且与圆弧槽间隙配合，位于定位框体内部的限位柱上套设有防止限位柱从圆弧槽中脱出的螺母和垫片。
本发明中，所述的刻度环包括平行设置的两个圆弧板，所述的导向块是由两个平行设置的移动板以及用于连接两个移动板的连接板构成的U型结构，两个移动板滑动配合连接在两个圆弧板上，两个圆弧板的一端与转动件固定连接，两个圆弧板的另一端通过设有防止导向块从刻度环上脱出的限位板固定连接。
进一步地，所述的导向孔开设在连接板上；所述的转动件为直杆结构，且转动件的定位端为弧形结构，弧形结构的最低位置与圆弧槽的圆心重合设置。
其中，圆弧槽的圆心位于定位框体上设有圆弧槽的端部的边棱上。
本发明中，所述的定位框体包括一个内框以及套设在内框外部的两个外框，内框由底板和垂直连接在底板相对两侧的两个内侧板组成，两个外框均为由两个外侧板以及连接两个外侧板的封板组成的U型结构的框体，两个外框通过各自的外侧板与内框的内侧板滑动配合连接；所述的转动件和刻度环连接在其中一个外框的封板上。
进一步地，两个外框的外侧板的底端面与内框的底板的外底端面平齐，且底板上开设有若干个与内侧板相垂直设置的导向槽。
进一步地，每个内侧板上均设有若干个定位孔，且位于同一个内侧板上的定位孔均匀间隔设置，每个外框的外侧板上均设有定位槽，外侧板与内侧板通过穿过定位槽和定位孔的螺栓相连接。
利用所述的便携式经皮穿刺定位装置实现的定位方法，包括以下步骤：
步骤一、根据X线、CT或核磁共振影像学检查图像，找出相应的目标区部位位置，即需要处理的目标区部位；然后在核磁共振影像学检查图像上，筛选出目标区部位的轴状位层面图像及相对应的矢状位图像；
步骤二、在筛选好的轴状位层面图像上找出目标区部位的棘突点，并在筛选好的轴状位层面图像上画出穿刺路径，标记为r，该穿刺路径与轴状位图像上的皮肤所在面的交汇点，标记为O1；经过O1作轴状位图像上的皮肤所在面的垂直线，标记为H1；H1与轴状位图像上的穿刺进针方向之间的夹角，标记为β1；经过该棘突点作轴状位图像上的皮肤所在面的垂直线，标记为H2，H1与H2之间的距离，标记为D1；
步骤三、根据步骤二的轴状位图像，找出其对应的核磁共振影像学人体矢状位图图像，在矢状位图图像上找出用于做出上述轴状位图像的层面线，标记为a；并在矢状位图图像上找出目标区两个椎体的棘突，并做出两个棘突在矢状位图图像上的皮肤所在面的投影，分别标记为G1、G2，在矢状位图图像上画出G1和G2的连接线，标记为b；线b与线a的交叉点，标记为O2；O2与G2之间的距离标记为D2；经过O2作线b的垂直线，标记为c，线c与线a之间的夹角，标记为β2；
步骤四、根据步骤二确定的角度β1，调整刻度环上导向块的位置，使导向孔的中心轴与圆弧槽的圆心之间的夹角为β1；
步骤五、根据步骤三确定的角度β2，调整定位框体端部的转动件的位置，使转动件与圆弧槽的圆心之间的夹角为β2；其中，利用啮合设置的完全齿轮和扇形齿轮，实现刻度环在定位框端部上的转动角度的微调。
本发明步骤二所述的棘突点是指该层面棘突距离皮肤所在面的最近部位；一般而言，经过该棘突点作轴状位图像上的皮肤所在面的垂直线即为该椎体的中轴线。本发明步骤三中的棘突为常规意义上的椎体的棘突，即指脊椎髓弓中央的刺状或棱鳞形的背部隆起部分。
有益效果：本发明提供了一种设计合理、结构简单、易消毒、成本低、易普及的穿刺导向装置，该装置操作简便，缩短了术者学习曲线，定位时间较短，减少了患者及术者的辐射量。用途广泛，可用于对椎间盘的定位穿刺及椎间盘的射频穿刺，还可用于脊柱椎弓根钉植入定位；通过图像的测量，精确定位导航，增加了穿刺精确度；该装置体积小，不占据手术台太大空间，且易消毒。
附图说明
图1和图2为本发明的结构示意图；
图3为图1中刻度环和转动件的示意图；
图4为图2主视图；
图5为图2中其中一个外框的示意图；
图6为图5其它方向的结构视图；
图7为图5的右视图；
图8为图5的左视图；
图9为轴状位图像上的标记结果图；
图10为矢状位图图像上的标记结果图。
附图标记：1、定位框体；2、内框，200、底板，201、内侧板，202、定位孔，203、导向槽，204、条形槽；3，外框，300、外侧板，301、封板，302、定位槽，303、螺栓；4、转动件，400、限位柱，401螺母，402、垫片，403、定位端，404、转动端；5、刻度环，500、圆弧板，501、限位板；6、圆弧槽，7、导向块，700、移动板，701、连接板，8、导向孔，9、扇形齿轮，10、完全齿轮，11、转动轴，12、手柄，13、螺钉。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
便携式经皮穿刺定位装置，如图4所示，该装置包括定位框体1、转动件4和刻度环5，如图1和图2所示，定位框体1的一端部开设有圆弧槽6，且定位框体1该端部的外壁面上沿圆弧槽6的周向设有角度刻度。
其中，定位框体1包括一个内框2以及套设在内框2外部的两个外框3，内框2由底板200和垂直连接在底板200相对两侧的两个内侧板201组成，每个外框3均为由两个外侧板300以及连接两个外侧板300的封板301组成的U型结构的框体，两个外框3通过各自的外侧板300与内框2的内侧板201滑动配合连接，具体实现形式可以为：两个内侧板的外壁面上均设有滑轨，两个外框的四个外侧板的内壁面上均设有与滑轨配合滑动连接的滑槽；该滑动配合连接也可以采用现有公知的其他滑动连接结构。定位框体1包括一个内框2以及套设在内框2外部的可抽拉的两个外框3，由于人体背部单侧具有小弧度，一般而言，左右两侧是对称的，该装置抽开之后，与人体背部左右两侧接触所在平面与核磁共振影像学检查图像上皮肤所在面是相吻合的。
两个外框3的外侧板300的底端面与内框2的底板200的外底端面平齐，且底板200上开设有若干个与内侧板201相垂直设置的导向槽203。导向槽203能够作为定位时定位棘突的参考线，保证导向槽203与图10中矢状位图图像上的皮肤所在面E2的垂直线是重合的。其中，底板200上还开设有条形槽204，条形槽204与导向槽203相互垂直，且条形槽204的延伸线能够经过封板301上的圆弧槽6的圆心。
每个内侧板201上均设有若干个定位孔202，且位于同一个内侧板201上的定位孔202均匀间隔设置，各定位孔202的中心位于同一直线上；每个外框3的外侧板300上均设有定位槽302，外侧板300与内侧板201通过穿过定位槽302和定位孔202的螺栓303相连接。其中，定位槽302的中心线与通过各定位孔202的中心的直线相重合设置。
优选的，两个内侧板201、四个外侧板300的外壁面的下部均设有长度刻度线，便于在使用该装置时，利用定位框体的长度刻度线测量长度，无需另外购置其他装置。
其中，转动件4和刻度环5连接在其中一个外框3的封板301上。优选的，内框的上部设有可拆卸的透明盖（图中未示出），利于操作安全。
如图1、图2和图3所示，转动件4具有一个定位端403和转动端404，其中，转动件4的定位端403与圆弧槽6的圆心重合设置，定位框体1内设有能够带动转动件4的定位端转动的动力单元，转动件4的转动端404被限制在圆弧槽6内，使转动件4能够沿圆弧槽6的径向移动。
具体实现形式为：如图5和图6所示，转动件4的转动端404连接有限位柱400，限位柱400伸入圆弧槽6中且与圆弧槽6间隙配合，位于定位框体1内部的限位柱400上套设有防止限位柱400从圆弧槽6中脱出的螺母401和垫片402。
其中，刻度环5的外壁面上沿其周向设有角度刻度，且刻度环5的一端与转动件4连接，使刻度环5所在的平面与设有圆弧槽6的定位框体1的端部所在的平面相互垂直，如图3所示，刻度环5上滑动配合连接有导向块7，导向块7上设有用于穿设穿刺针的导向孔8，导向孔8的中心轴始终指向圆弧槽6的圆心。其中，导向块7上设有安装孔，如图5所示，该安装孔内安装有螺钉13，通过旋紧螺钉13，使螺钉13的端部抵接在刻度环5上，实现导向块7定位固定在刻度环5上。
如图3所示，刻度环5包括平行设置的两个圆弧板500，所述的导向块7是由两个平行设置的移动板700以及用于连接两个移动板700的连接板701构成的U型结构，两个移动板700滑动配合连接在两个圆弧板500上，两个圆弧板500的一端与转动件4固定连接，两个圆弧板500的另一端通过限位板501固定连接，限位板501防止导向块7从刻度环5上脱出。即导向块7上的安装孔设在移动板700上，螺钉13穿设在移动板700上；导向孔8开设在连接板701上。
优选的，转动件4为直杆结构，且转动件4的定位端403为弧形结构，弧形结构的最低位置与圆弧槽6的圆心重合设置。
优选的，如图7所示，圆弧槽6的圆心位于定位框体1上设有圆弧槽6的端部的边棱上，即圆弧槽6的圆心位于封板301的边棱上。在实际制作该装置时，应在保证使用效果的基础上，使转动轴11的直径尽可能的小，默认为转动轴的中心即在封板的下部的边棱上。
本发明中，如图5、图6和图9所示，动力单元包括外啮合设置的扇形齿轮9和完全齿轮10，扇形齿轮9的齿数大于完全齿轮10的齿数，扇形齿轮9的转动中心通过转动轴11与转动件4的定位端固定连接，完全齿轮10的转动中心连接有手柄12，手柄12的一端通过轴承安装在定位框体1的封板301的内壁面上。优选的，扇形齿轮和完全齿轮的齿面上均设有若干个减重孔（图中未示出），能够降低齿轮的重量，便于操作。
本发明以图像为对象，通过在图像上定位，进而得到客观、精确的定位位置，该方法用于非治疗目的。
利用本发明的便携式经皮穿刺定位装置实现的定位方法即使用方法，包括以下步骤：
步骤一、在X线、CT或核磁共振影像学人体轴状位图像上，该图像如图9所示，找出相应的目标区部位位置；然后在核磁共振影像学检查图像上，筛选出目标区部位的轴状位层面图像及相对应的矢状位图像；
步骤二、在筛选好的轴状位层面图像上找出目标区部位的棘突点，并在筛选好的轴状位层面图像上画出穿刺路径，标记为r，该穿刺路径与轴状位图像上的皮肤所在面E1的交汇点，标记为O1；
经过O1作轴状位图像上的皮肤所在面E1的垂直线，标记为H1；
H1与轴状位图像上的穿刺进针方向之间的夹角，标记为β1；
经过该棘突点作轴状位图像上的皮肤所在面E1的垂直线，标记为H2；
H1与H2之间的距离，标记为D1；标记结果如图9所示；
步骤三、根据步骤二的轴状位图像，找出其对应的核磁共振影像学人体矢状位图图像，该图像如图10所示，在图10中，以L4、L5两个腰椎椎体为例进行说明，胸椎、颈椎参照腰椎椎体。
在矢状位图图像上找出用于做出上述轴状位图像的层面线，标记为a；并在矢状位图图像上找出目标区两个椎体的棘突，并做出两个棘突在矢状位图图像上的皮肤所在面E2的投影，分别标记为G1、G2，在矢状位图图像上画出G1和G2的连接线，标记为b；
线b与线a的交叉点，标记为O2；O2与G2之间的距离标记为D2；
经过O2作线b的垂直线，标记为c，线c与线a之间的夹角，标记为β2；标记结果如图10所示；
步骤四、根据步骤二确定的角度β1，调整刻度环上导向块的位置，使导向孔的中心轴与圆弧槽的圆心之间的夹角为β1；
步骤五、根据步骤三确定的角度β2，调整定位框体端部的转动件的位置，使转动件与圆弧槽的圆心之间的夹角为β2；其中，利用啮合设置的完全齿轮和扇形齿轮，实现刻度环在定位框端部上的转动角度的微调。
本发明便携式经皮穿刺定位装置为用于经皮脊柱穿刺定位的装置。在做出X线、CT或核磁共振影像学人体轴状位图像时，需使患者取俯卧位，利用C臂定位出患病层面上位椎体棘突及下位椎体棘突，划线笔标记棘突连线及其垂直中心线，并在两条线上放置金属丝，再次利用C臂定位观察并调整金属丝，使棘突透视点在金属丝透视线上，用划线笔重新划线标记相关位置。
该装置在使用时，以邻近椎体的棘突作为标准，人体位置小幅度的变动不会影响到邻近棘突位置的变动，进而不影响本发明的装置的定位位置，使定位准确。同时，定位框体设有长度刻度，可使定位框体作为标尺使用。本发明利用啮合设置的完全齿轮和扇形齿轮，能够实现刻度环在封板上的转动角度的微调，使定位位置更加精确。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以就具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件进行。
以上实施例是为了说明本发明的技术方案，其目的是在于使本领域技术人员能够了解本发明的内容并予以实施，但并不以此限制本发明的保护范围。凡是依据本发明的实质内容所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。