一种手术导航的测试装置及测试系统的制作方法

本实用新型涉及医疗器械领域，特别涉及一种手术导航的测试装置及测试系统。

背景技术：

在现有的基于增强现实技术的骨科手术导航系统中(以下简称手术导航系统)，其原理为：通过对患者进行CT扫描，获得图像数据；然后，计算机对图像数据进行三维重建，获得患者虚拟模型；利用配准算法以及光学追踪设备，获得虚拟模型与患者在光学追踪设备坐标系中的关系，将虚拟模型与患者进行配准，配准成功后，系统形成导航图形，医生通过佩戴能够被光学追踪设备追踪的AR眼镜，并从AR眼镜中看到与实体环境中患者重合的导航图像。医生根据导航图像，可以直观了解患者的内部解剖结构，快速确定入刀口位置，以及手术器械深入患者体内的情况。

在手术导航系统辅助的手术中，由于医生的判断、操作将依据导航图像做出，因此，导航图像与患者是否对手术的安全性有着直接的影响。

如何验证导航图像与患者是否配准成功，是目前我们需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是验证导航图像与患者是否配准成功。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种手术导航的测试装置，所述测试装置包括工装本体、设置在所述工装本体上能够被光学追踪设备追踪的定位部件、电源以及提醒部件；所述工装本体的上端面内凹形成容纳腔，所述容纳腔内设有至少两个测试位；所述测试位与所述电源以及所述提醒部件导线连接；测试时，向所述容纳腔内填充用于覆盖所述测试位的覆盖物，带有定位部件的检测器具与所述测试位接触时，所述测试位与所述检测器具、所述电源以及所述提醒部件形成通电回路，所述提醒部件发出提示。

较佳的，所述测试位包括与所述检测器具接触的金属导电部、用于将所述金属导电部固定在所述容纳腔内的固定组件。

较佳的，所述金属导电部与所述检测器具接触的端面为直径为d的圆形， d为大于0的自然数。

较佳的，所述金属导电部为钛金属材料制成。

较佳的，所述工装本体的下端面上开设有用于容纳电源的安装位。

较佳的，所述提醒部件安装在所述工装本体的任一侧面上。

较佳的，所述提醒部件为光提醒器或声提醒器。

较佳的，所述定位部件包括与所述工装本体连接的支架、安装在所述支架上的定位球，所述定位球至少有3个。

本实用新型还提供另外一种手术导航的测试系统，包括如上所述的测试装置，所述测试系统还包括光学追踪设备、能够被光学追踪设备追踪的检测器具、工作站。

较佳的，所述光学追踪设备为NDI光学定位跟踪系统或深度相机。

较佳的，所述检测器具为加装定位部件的探针，所述探针用于在测试时与所述测试位接触。

本实用新型相对于现有技术而言，用测试装置作为配准对象，在测试装置外完成配准后，由于测试装置的工装本体上端面开设有容纳腔，切容纳腔内设有多个测试位，这些测试位与电源以及提醒部件导线连接，测试时，向容纳腔内填充用于覆盖测试位的覆盖物，带有定位部件的检测器具依据导航图像，插向测试位，如果检测器具接触到测试位，则测试位与检测器具、电源以及提醒部件形成通电回路，提醒部件发出提示，则表示配准成功，反之则说明配准出现偏差。该测试装置易于操作，无需利用生命体，即可完成验证试验。并且，覆盖物一般多为松散组织物，检测器具的插入对测试装置基本不造成破坏，测试装置可以多次重复使用，验证成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的第一实施方式的测试装置示意图；

图2为本实用新型的第二实施方式的测试系统示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本实用新型的第一实施方式提供了一种手术导航的测试装置，如图1 所示，该测试装置包括工装本体1、设置在工装本体1上能够被光学追踪设备9追踪的定位部件4、电源5以及提醒部件6。定位部件4包括与工装本体1连接的支架、安装在支架上的定位球，定位球至少有3个。

具体的说，工装本体1的上端面内凹形成容纳腔2，容纳腔2内设有至少两个测试位3；测试位3与电源5以及提醒部件6通过导线8连接；测试时，向容纳腔2内填充用于覆盖测试位3的覆盖物，带有同样的定位部件4 的检测器具7与测试位3接触时，测试位3与检测器具7、电源5以及提醒部件6形成通电回路，提醒部件6发出提示。

在一些常见的应用场景中，容纳腔2为多边形结构，由底面和多个侧壁构成，侧壁可以是垂直于底面，也可以与底面形成一定夹角。测试位3分布在底面与侧壁上，在测试时，测试位3被覆盖物遮盖，覆盖物以沙土为佳，沙土具有良好的遮挡性，并且其结构松散，对于检测器具7在进针过程中的阻碍较小，方便测试验证。

具体验证时，首先将测试装置作为待测对象，在手术导航系统中完成配准。配准后，可以不用移动测试装置，使测试装置位于光学追踪设备的有效视野内，然后在容纳腔2内填充覆盖物，使容纳腔2内的测试位3被完全遮盖。之后，佩戴了AR眼镜的测试人员根据眼镜中的导航图像，选定其中一个测试位3作为检测目标，然后用能够被光学追踪设备9追踪的检测器具7 插向该测试位3。需要说明的是，在一些可能的实施例里，当测试人员选定某一测试位3后，可以在手术导航的工作站上将其标记出来，手术导航系统可以根据其选定的测试位3，在导航图像中为其规划导航路径，测试人员按照规划的导航路径，将检测器具7插入测试位3。当测试人员沿着导航图像中的导航路径将检测器具7的头端送到测试位3后，导航路径完成，此时观察提醒部件6是否发出提示，如果发出提示，则说明按照AR眼镜中虚拟的导航图像的辅助引导，测试人员在实际环境中用检测器具7到达了测试位3，即手术导航系统配准成功；如果提醒部件6没有发出提示，则说明手术导航系统的导航图像与实际换环境中的待测对象有偏差。在一些可能的实施例中，提醒部件6可以为光提醒器或声提醒器。上述验证试验，最好选取两个以上的测试位3进行验证，以保证验证的结果的准确性。

需要注意的是，测试位3包括与检测器具7接触的金属导电部、用于将金属导电部固定在容纳腔2内的固定组件。且金属导电部与检测器具7接触的端面为直径为d的圆形，d为大于0的自然数，d的值越大，表示检测器具7可以在一个较大的误差范围内，实现与金属导电部的接触，而d的值越小，表示检测器具7需要在一个较小的误差范围内，实现与金属导电部的接触。因此，金属导电部的选用可以根据手术导航系统的要求确定。并且，作为优选的，金属导电部为钛金属材料制成。

另外，工装本体1的下端面上开设有用于容纳电源5的安装位，提醒部件6安装在工装本体1的任一侧面上，而工装本体1内设有用于导线8穿设的通路。而附图中，为了方便技术人员理解，将电源5以及提醒部件6单独表示出来。

本实用新型相对于现有技术而言，用测试装置作为配准对象，在测试装置外完成配准后，由于测试装置的工装本体1上端面开设有容纳腔2，切容纳腔2内设有多个测试位3，这些测试位3与电源5以及提醒部件6导线 8连接，测试时，向容纳腔2内填充用于覆盖测试位3的覆盖物，带有定位部件4的检测器具7依据导航图像，插向测试位3，如果检测器具7接触到测试位3，则测试位3与检测器具7、电源5以及提醒部件6形成通电回路，提醒部件6发出提示，则表示配准成功，反之则说明配准出现偏差。该测试装置易于操作，无需利用生命体，即可完成验证试验。并且，覆盖物一般多为松散组织物，检测器具7的插入对测试装置基本不造成破坏，测试装置可以多次重复使用，验证成本低。

本实用新型的第二实施方式提供了一种手术导航的测试系统，如图2 所示，该测试系统包括第一实施方式中的测试装置，测试系统还包括光学追踪设备9、能够被光学追踪设备9追踪的检测器具7、工作站、能够被光学追踪设备9定为的AR眼镜(图中未标识)，其中光学追踪设备9与AR眼镜分别和工作站通信连接。常见的光学追踪设备9为NDI光学定位跟踪系统或深度相机，检测器具7为加装定位部件的探针，探针用于在测试时与测试位 3接触。

具体验证时，首先将测试装置作为待测对象，在手术导航系统中完成配准。配准后，可以不用移动测试装置，使测试装置位于光学追踪设备9的有效视野内，然后在容纳腔2内填充覆盖物，使容纳腔2内的测试位3被完全遮盖。之后，佩戴了AR眼镜的测试人员根据眼镜中的导航图像，选定其中一个测试位3作为检测目标，当测试人员选定某一测试位3后，可以在工作站上将其标记出来，手术导航系统可以根据其选定的测试位3，在导航图像中为其规划导航路径，测试人员根据规划的导航路径，将检测器具7插入测试位3。当测试人员沿着导航图像中的导航路径将检测器具7最头端送到测试位3后，导航路径完成，此时观察提醒部件6是否发出提示，如果发出提示，则说明按照导航图像的辅助引导，测试人员在实际环境中用检测器具 7到达了测试位3，即手术导航系统配准成功；如果提醒部件6没有发出提示，则说明手术导航系统的导航图像与实际换环境中的待测对象有偏差。上述验证试验，最好选取两个以上的测试位3进行验证，以保证验证的结果的准确性。

本实用新型相对于现有技术而言，该测试系统易于操作，无需利用生命体，即可完成验证试验。并且，覆盖物一般多为松散组织物，检测器具7的插入对测试装置基本不造成破坏，测试装置可以多次重复使用，验证成本低。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。