手术定位装置的制作方法

本发明涉及医用设备技术领域，具体涉及一种手术定位装置。

背景技术：

在医疗实践中，经常需要对实质性器官或组织内病变实施穿刺引流，如血肿或脓肿，因为组织不可透视，临床上一般会使用一些辅助手段来提高穿刺精度。常见的辅助手段有：1.根据影像学资料及体表标志估计穿刺方向和深度，优点是方便简单，缺点是因为术前和术中的基线差异，经常出现穿刺点漂移的情况。2.术中b超定位，优点是实时引导，精度可靠，缺点是需要套无菌套，操作复杂易污染，且b超探头体积较大，在颅骨钻孔或腹腔镜下操作空间受限。3.三维导航系统，精确可靠，缺点是需要术前佩戴框架，ct或mr扫描并规划，对设备及人员要求高，收费昂贵。

目前的三维导航系统还存在导航辅助器件遮挡手术场景，其定位架包含两个追踪器：第一追踪器定位通道方向，第二追踪器用于实时追踪深度信息，然而，第一追踪器与通道位置之间的关系是固定的，无法在术中调整第一追踪器的角度，必须对现有穿刺引流器械做特殊改造才能得到深度信息等缺陷，影响手术的顺利实施，增加额外的工作和成本，普适性不高。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题，提供了一种手术定位装置，能够实现精确的穿刺引流定位，并能够有效避免追踪器对于手术场景的遮挡，从而能够大大提高手术的智能化与方便性，成本较低，适用性较广。

本发明采用的技术方案如下：一种手术定位装置，包括支架臂固定器，所述支架臂固定器包括处于不同位置的支架臂安装固定孔和穿刺引流针套管，其中，所述支架臂安装固定孔用于将所述支架臂固定器安装固定于手术定位架的支架臂上，所述穿刺引流针套管用于使穿刺引流针穿过并约束所述穿刺引流针沿长度方向移动，以便实施穿刺引流术；追踪器安装台，所述追踪器安装台设置于所述支架臂固定器上，所述追踪器安装台方向可调；追踪器，所述追踪器安装于所述追踪器安装台上，所述追踪器的角度随所述追踪器安装台方向的变化而变化；方位传感器，所述方位传感器设置于所述追踪器安装台上，所述方位传感器用于获取所述追踪器的角度信息；位移传感器，所述位移传感器对应穿刺引流针设置于所述支架臂固定器上，所述位移传感器用于获取所述穿刺引流针的位移信息。

所述的手术定位装置还包括：无线传输模块，所述无线传输模块用于与外部定位设备进行无线通信；处理器，所述处理器分别与所述无线传输模块、所述方位传感器和所述位移传感器相连，所述处理器用于控制所述无线传输模块将所述追踪器的角度信息和所述穿刺引流针的位移信息发送至所述外部定位设备。

所述支架臂固定器为饼状，所述支架臂安装固定孔开设于饼状中心位置，所述穿刺引流针套管设置于所述支架臂固定器的一面，且所述穿刺引流针套管一端贯穿所述支架臂固定器，作为所述穿刺引流针的出口，其中，所述出口处于所述支架臂安装固定孔与所述支架臂固定器的边缘之间。

所述支架臂固定器包括第一部分和第二部分，其中，所述穿刺引流针套管处于所述第一部分，所述支架臂安装固定孔处于所述第二部分。

所述追踪器安装台安装于所述支架臂固定器的侧壁。

所述追踪器安装台安装于所述第二部分。

所述方位传感器为三维角度传感器。

所述角度信息包括所述追踪器与所述追踪器安装台连接点的三维角度坐标。

所述位移传感器为设置于所述支架臂固定器的另一面的光电位移传感器。

所述位移信息包括所述穿刺引流针伸出所述支架臂固定器的另一面的长度。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过引入方位传感器获取追踪器角度和位移传感器获取穿刺引流针位移，能够实现精确的穿刺引流定位，通过设置方向可调的追踪器安装台，使得追踪器的角度可调，能够有效避免追踪器对于手术场景的遮挡，从而能够大大提高手术的智能化与方便性，成本较低，无需对现有器械做特殊设计与改造，无需术中对器械头的位置进行二次配准，具有适用性广、操作简便的优点。

(2)本发明的支架臂固定器上下两部分分离，方便消毒，达到无菌区和污染区的分离。

附图说明

图1为本发明一个实施例的手术定位装置一个视角的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的手术定位装置另一个视角的结构示意图；

图3为本发明一个实施例的手术定位装置的方框示意图；

图4为本发明一个实施例的手术定位装置中设置的坐标系示意图；

图5为本发明一个实施例的穿刺引流定位设备的结构示意图；

图6为本发明一个实施例的手术定位装置的应用场景示意图；

图7为传统定位装置的定位装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

如图1和图2所示，本发明实施例的手术定位装置包括支架臂固定器1、追踪器安装台2、追踪器3、方位传感器4和位移传感器5。其中，支架臂固定器1包括处于不同位置的支架臂安装固定孔6和穿刺引流针套管7，其中，支架臂安装固定孔6用于将支架臂固定器1安装固定于手术定位架的支架臂8上，穿刺引流针套管7用于使穿刺引流针9穿过并约束穿刺引流针9沿长度方向移动，以便实施穿刺引流术；追踪器安装台2设置于支架臂固定器1上，追踪器安装台2方向可调；追踪器3安装于追踪器安装台2上，追踪器3的角度随追踪器安装台2方向的变化而变化；方位传感器4设置于追踪器安装台2上，方位传感器4用于获取追踪器3的角度信息；位移传感器5对应穿刺引流针9设置于支架臂固定器1上，位移传感器5用于获取穿刺引流针9的位移信息。

进一步地，如图3所示，手术定位装置还可包括无线传输模块10和处理器11，无线传输模块10用于与外部定位设备进行无线通信，处理器11分别与无线传输模块10、方位传感器4和位移传感器5相连，处理器11用于控制无线传输模块10将追踪器3的角度信息和穿刺引流针9的位移信息发送至外部定位设备。追踪器方位传感器4、光电位移传感器5所发送的位置信息均为矩阵信息。

在本发明的一个实施例中，如图1和图2所示，支架臂固定器1为饼状，支架臂安装固定孔6可开设于饼状中心位置，穿刺引流针套管7可设置于支架臂固定器1的一面，且穿刺引流针套管7一端贯穿支架臂固定器1，作为穿刺引流针9的出口，其中，该出口处于支架臂安装固定孔6与支架臂固定器1的边缘之间。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，支架臂固定器1可包括第一部分a和第二部分b，其中，穿刺引流针套管7处于第一部分a，支架臂安装固定孔6处于第二部分b。通过将穿刺引流针套管7和支架臂安装固定孔6分设于两个部分，上下两部分分离，便于对穿刺引流针套管7所在部分进行消毒，使得支架臂安装固定孔6所在部分不接触患处，实现无菌区和污染区的分离。

如图2所示，追踪器安装台2可安装于支架臂固定器1的侧壁。进一步地，追踪器安装台2安装于第二部分b，即追踪器安装台2可设置于污染区，与穿刺引流针套管7所在的无菌区进行隔离。

在本发明的一个实施例中，方位传感器4可为三维角度传感器，如图4所示，角度信息可包括追踪器3与追踪器安装台2连接点的三维角度坐标(r^x，r^y，r^z)，角度坐标系的坐标原点可选择追踪器安装台2的中心点，也可选择追踪器安装台2附近的其他固定参照点。

在本发明的一个实施例中，位移传感器5可为设置于支架臂固定器1的另一面的光电位移传感器，如图4所示，位移信息可包括穿刺引流针9伸出支架臂固定器1的另一面的长度d。

上述的手术定位装置设置于图5所示的安装有轮子的可移动手术定位架12上，构成图5所示的用于实施穿刺引流术的穿刺引流定位设备。

本发明实施例的穿刺引流定位设备可与外部定位设备构成手术定位系统，辅以手术灯、手术台等的应用场景如图6所示。

本发明实施例的穿刺引流定位设备的使用步骤如下：

s1，将支架臂固定器6通过支架臂安装固定孔6安装到手术定位架上。

s2，将追踪器3安装到方向可调节的追踪器安装台2上。

s3，调节追踪器安装台2到合适的角度，方位传感器4将获取的角度信息发送给外部定位设备，以便于追踪穿刺引流针9的方向。其中，外部定位设备可预存有世界三维坐标系信息，并以自身作为坐标原点(图4所示的x^w，y^w，z^w)，结合追踪器3当前的三维角度坐标和初始三维角度坐标，进行坐标变换计算，可得到追踪器3的三维坐标(图4所示的x^m，y^m，z^m)，从而可得到穿刺引流针9的穿刺方向。在本发明的其他实施例中，上述的坐标变换计算也可以在处理器中进行，并在计算完成后发送至外部定位设备。

s4，穿刺引流针通过穿刺引流套管进行穿刺引流，此时位移传感器实时将穿刺引流针的位移信息反馈给外部定位设备，以便于结合穿刺引流针的方向得到所穿刺的位置。通过上述坐标变换计算，结合穿刺引流针的位移d，即图4所示z^p的变化量，可得到穿刺引流针针头的当前坐标(图4所示的x^p，y^p，z^p)。

根据本发明实施例的手术定位装置，通过方位传感器获取追踪器角度和位移传感器获取穿刺引流针位移，能够实现精确的穿刺引流定位，通过设置方向可调的追踪器安装台，使得追踪器的角度可调，能够有效避免追踪器对于手术场景的遮挡，从而能够大大提高手术的智能化与方便性，成本较低，适用性较广。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。