专利名称：结合c型臂与导引系统的定位方法
技术领域：
本发明涉及一种手术影像定位方法，特別是涉及ー种借由结合C型臂与导引系统的定位方法。
背景技术：
传统的骨科手术中，决定病患往后活动范围的最大主因，往往取决于骨钉摆放位置的精确度，然而骨骼间的相对位置为立体分布，且骨骼坚硬及不透光的特性有别于皮肉， 使得手术过程中医生无法以肉眼观看得知骨骼的方位，因此现行的骨科手术中，都需先经由X光照射以取得多张骨骼的影像图片后，医生再借由影像图片进一步决定手术路径或骨钉摆放的位置。C型臂是X光影像设备的一种，其具有高机动性的特点，且够能于手术过程中不断更新影像，是目前最为普遍使用的X光影像设备。然而手术过程中，医生仅凭借着临床经验以规划手术路径或骨钉位置，会有精准度不足的疑虑，因此需借由C型臂不断拍摄影像图片，以确保手术器械或骨钉摆放位置的精确度，再加上C型臂拍摄过程中需不断微调以取得较佳的影像图片，所以往往导致一次手术下来需要拍摄几十张的X光影像图片。然而，在大量拍摄X光影像图片吋，会使得人体暴露于巨量的辐射线下，不但会对病患造成直接的伤害，也容易使医护人员长期暴露在X光下，而导致严重的后遗症。因此，如何有效减少拍摄X光影像图片的次数，并降低病患或是医护人员暴露于大量的辐射线下的机会实在是目前急需解决的问题。由此可见，上述现有的手术影像定位方法在方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一歩改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般方法又没有适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设ー种新的结合C型臂与导引系统的定位方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的手术影像定位方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设 ー种新的结合C型臂与导引系统的定位方法，能够改进一般现有的手术影像定位方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在干，克服现有的手术影像定位方法存在的缺陷，而提供ー种新的结合C型臂与导引系统的定位方法，所要解决的技术问题是使其通过定位器与导引系统的结合，并配合多个坐标系统的转换，以取得C型臂上影像校正器与标的物间的相对空间位置，使得结合导引系统的C型臂具有精准的定位功能，井能借由两次拍摄即取得所欲拍摄点的影像图片，非常适于实用。
本发明的另一目的在干，提供ー种新的结合C型臂与导引系统的定位方法，所要解决的技术问题是使其借由结合导引系统与C型臂配合使用，以减少手术过程中拍摄的次数，进而降低病患或医护人员的辐射线暴露量，从而更加适于实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的其包括以下步骤提供具有一影像校正器的一 C型臂，其中该影像校正器包含有一校正平面及一第一定位器；取得一坐标转换关系式，其借由量测该校正平面的一中心点及该第一定位器的距离，以取得该中心点及该第一定位器间的该坐标转换关系式；取得一相对空间关系式，借由该导引系统取得该第一定位器及一标的物上的一第二定位器间的该相对空间关系式；移动该C型臂，通过计算该坐标转换关系式及该相对空间关系式以取得该中心点及该第二定位器的相对空间位置，并移动该C型臂使该影像校正器正对于该第二定位器的定位点；进行第一次拍摄，其针对该第二定位器的定位点进行拍摄，其中该中心点对应于该C型臂所拍摄的显像区域的影像中心；标示一欲拍摄点，在该显像区域上标示出该欲拍摄点；以及进行第二次拍摄，其借由移动该C型臂进而调整该显像区域的位置，使该欲拍摄点移动至该影像中心并进行拍摄。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进ー步实现。前述的结合C型臂与导引系统的定位方法，其中所述的该影像校正器又包括一圓形板，并借由多个支架使该校正平面及该圆形板平行设置，而该第一定位器则贴附于上述支架上。前述的结合C型臂与导引系统的定位方法，其中所述的该第一定位器及该第二定位器为具有反射组件的定位器或具有光源的定位器。前述的结合C型臂与导引系统的定位方法，其中所述的该第一次拍摄的影像中心对应于该第二定位器的定位点。前述的结合C型臂与导引系统的定位方法，其中所述的取得该坐标转换关系式包括下列步骤取得该第一定位器的一第一坐标系统；取得该校正平面的一第二坐标系统； 以及根据该第一坐标系统及该第二坐标系统，以定义出该坐标转换关系式。前述的结合C型臂与导引系统的定位方法，其中所述的取得该相对空间关系式包括下列步骤取得该第一定位器的一第一坐标系统；取得该第二定位器的一第三坐标系统；以及根据该第一坐标系统及该第三坐标系统求得该相对空间关系式，其借由该导引系统定位该第一坐标系统及该第三坐标系统，再计算以求得该相对空间关系式。前述的结合C型臂与导引系统的定位方法，其中所述的移动该C型臂是借由手动操纵该C型臂。前述的结合C型臂与导引系统的定位方法，其中所述的移动该C型臂是借由自动操纵该C型臂本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种结合C型臂与导引系统的定位方法，其包括下列步骤提供具有一影像校正器的一 C型臂，其中影像校正器包含有一校正平面及一第一定位器；取得一坐标转换关系式，其是借由量测校正平面的一中心点及第一定位器的距离，以取得中心点及第一定位器间的坐标转换关系式；取得一相对空间关系式，借由导引系统取得第一定位器及一标的物上的一第二定位器间的相对空间关系式；移动C型臂，通过计算坐标转换关系式及相对空间关系式以取得中心点及第ニ定位器的相对空间位置，并移动C型臂使影像校正器正对于第二定位器的定位点；进行第一次拍摄，其是针对第二定位器的定位点进行拍摄，其中中心点是对应于C型臂所拍摄的显像区域的影像中心；标示一欲拍摄点，在显像区域上标示出欲拍摄点；以及进行第二次拍摄，其是借由移动C型臂进而调整显像区域的位置，使欲拍摄点移动至影像中心并进行拍摄。借由上述技术方案，本发明结合C型臂与导引系统的定位方法至少具有下列优点及有益效果1、结合导引系统的C型臂具有精准定位的功能，能在两次拍摄内即取得欲拍摄点的影像图片。2、借由本定位方法的实施，可提升影像撷取的准确度，进而减少拍摄的次数及人体所吸收的辐射线量。综上所述，本发明包括下列步骤提供具有影像校正器的C型臂；取得坐标转换关系式；取得相对空间关系式；移动C型臂；进行第一次拍摄；标示欲拍摄点；以及进行第二次拍摄。本发明的定位方法借由坐标转换关系式与相对空间关系式，通过计算其空间关系并定位后进行第一次拍摄，接续标示感兴趣的欲拍摄点后，再进行二次拍摄，因此只需两次拍摄即可将伤处调整至拍摄定位，借此可减少拍摄次数，进而降低暴露于X光下的辐射线量。本发明在技术上有显着的进步，具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1为本发明实施例的一种结合C型臂与导引系统的定位方法流程图。图2为本发明结合C型臂与导引系统的定位方法实施例的一种结合C型臂与导引系统的示意图。图3为本发明结合C型臂与导引系统的定位方法实施例的ー种影像校正器的示意图。图4为本发明结合C型臂与导引系统的定位方法实施例的ー种取得坐标转换关系式的流程图。图5为本发明结合C型臂与导引系统的定位方法实施例的ー种取得相对空间关系式的流程图。图6为本发明结合C型臂与导引系统的定位方法实施例的一种显像区域的示意图。10:C型臂11:接收端12:发射端20:导引系统30 影像校正器 31 校正平面31a:中心点32 第一定位器33:圆形板34:支架
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35 夹具40 标的物41 第二定位器41a 定位点50 显像区域51 影像中心52 欲拍摄点Fl 第一坐标系统F2 第二坐标系统F3 第三坐标系统
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的结合C型臂与导引系统的定位方法其具体实施方式
、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。图1为本发明实施例的一种结合C型臂与导引系统的定位方法流程图。图2为本发明实施例的一种结合C型臂10与导引系统20的示意图。图3为本发明实施例的ー种影像校正器30的示意图。图4为本发明实施例的ー种取得坐标转换关系式的流程图。图5 为本发明实施例的ー种取得相对空间关系式的流程图。图6为本发明实施例的一种显像区域50的示意图。请參阅图1所示，本实施例为ー种结合C型臂10与导引系统20的定位方法，其包括下列步骤提供具有一影像校正器的一 C型臂(SlO)；取得一坐标转换关系式(S20)；取得一相对空间关系式(S30)；移动C型臂(S40)；进行第一次拍摄(S50)；标示一欲拍摄点 (S60)；以及进行第二次拍摄(S70)。提供具有一影像校正器的一 C型臂(SlO)请參阅图2所示，影像校正器30可用以辅助校正C型臂10拍摄时所产生的影像变形，因此影像校正器30装设于C型臂10的接收端11处，而相应于C型臂10的发射端12则放置有一标的物40，在本实施例中标的物40 即为病患的伤处。请參阅图3所示，影像校正器30包含有一校正平面31、一第一定位器32、一圓形板33及多个支架34，其中校正平面31及圆形板33上皆镶有多个钢珠(图未示)以作为校正影像变形的辅助标记，而第一定位器32为具有反射组件的定位器或具有光源的定位器， 导引系统20可通过发射光线至第一定位器32并接收被第一定位器32的反射组件反射的光线，又或接收第一定位器32光源所发射的光线，以准确地得知第一定位器32在空间中的相对位置。再者，影像校正器30通过ー夹具35以夹设于C型臂10的接收端11处(请同时參阅图2、，并借由多个支架34使圆形板33与校正平面31平行设置，而第一定位器32则贴附于支架；34上，因此第一定位器32设置于影像校正器30的侧边。取得一坐标转换关系式(S20)如图2及图3所示，由于影像校正器30为刚体结构，故校正平面31与第一定位器32的相对距离是固定的，因此可借由量测校正平面31的一中心点31a及第一定位器32的距离，以取得中心点31a及第一定位器32间的坐标转换关系式。请參阅图4所示，更进一歩详述，取得坐标转换关系式包括下列步骤取得第一定位器的一第一坐标系统(S21)；取得校正平面的一第二坐标系统(S22)；以及定义坐标转换关系式(S23)。
取得第一定位器的一第一坐标系统(S21)如图2所示，是以第一定位器32为主体并定义出一第一坐标系统F1。取得校正平面的一第二坐标系统(S22)又以校正平面31为主体且定义出一第二坐标系统F2。定义坐标转换关系式(S23):借由量测第一定位器32与校正平面31的中心点31a 的距离，再根据第一坐标系统Fl及第ニ坐标系统F2间的相对坐标，进而定义出坐标转换关系式F2 = Tl. F1，其中Tl为坐标转换矩阵。以图2为例，假设经量测获知校正平面31的中心点31a在第一坐标系统Fl中的坐标值为053，255，150)，则经过坐标转换关系式的转换后，可计算得知中心点31a在第二坐标系统F2上的坐标值为(100，50，50)，因此能够通过坐标转换关系式，轻易地转换空间中任一点使其以第一坐标系统Fl或第二坐标系统F2的坐标值表示。取得一相对空间关系式(S30)请同时參阅图2，医护人员在进行拍摄前会先将ー 第二定位器41装设于标的物40上，在本实施例中即病患的伤处，其中第二定位器41同样为具有反射组件的定位器或具有光源的定位器。接着，再借由导引系统20取得第一定位器 32及第ニ定位器41在空间中的相对位置，并通过计算以取得第一定位器32及第ニ定位器 41的相对空间关系式。请參阅图5所示，进ー步详述，取得相对空间关系式包括下列步骤取得第一定位器的一第一坐标系统(S31)；取得第二定位器的一第三坐标系统(S32)；以及计算相对空间关系式(S33)。取得第一定位器的一第一坐标系统(S31)如图2所示，是以第一定位器32为主体并定义出第一坐标系统Fl。取得第二定位器的一第三坐标系统(S32)又以第二定位器41为主体且定义出一第三坐标系统F3。计算相对空间关系式(S33)借由导引系统20以光学定位出第一定位器32及第 ニ定位器41的相对空间距离，再根据第一坐标系统Fl及第三坐标系统F3，以计算求得相对空间关系式Fl = T2. F3，其中T2为相对空间矩阵。同样以图2为例，假设第二定位器41所插设的定位点41a在第三坐标系统F3的坐标值为(120，58，100)，先经由相对空间关系式使定位点41a转换至第一坐标系统Fl中的坐标值为(210，225，300)，再通过坐标转换关系式再次转换定位点41a至第二坐标系统F2， 并求得定位点41a在第二坐标系统F2的坐标值为(105，65，102)。因此空间中任一点，可通过坐标转换关系及相对空间关系式的结合，进而推算出其在第一坐标系统F1、第二坐标系统F2或第三坐标系统F3的坐标值。移动C型臂(S40)通过上述坐标转换关系式及相对空间关系式的计算并结合两式，可进ー步将第二定位器41的定位点41a与校正平面31的中心点31a转换至相同坐标系统的坐标值，以取得校正平面31的中心点31a及第ニ定位器41的相对空间位置，并据此通过移动C型臂10使影像校正器30正对于第二定位器41。也就是说，可根据校正平面31 的中心点31a与第二定位器41的相对空间位置而移动C型臂10，并使得C型臂10上的影像校正器30的中心点31a正对于第二定位器41的定位点41a。此外，C型臂10可借由手动操纵以移动之，或借由仪器以自动操纵C型臂10的移动方位。
以图2为例，假设第二定位器41的定位点41a在第三坐标系统F3的坐标值为 (120，58，100)，经相对空间关系式与坐标转换关系式的计算后可求得定位点41a在第二坐标系统F2的坐标值为(105，65，102)，而又假设C型臂10开机时影像校正器30的中心点 31a在第二坐标系统F2的坐标值为(80，60，20)，则需进一步移动C型臂10到第二坐标系统F2下坐标值为(105，65，20)的位置，以使得中心点31a与定位点41a上下对应。进行第一次拍摄(S50):请同时參阅图2及图6，C型臂10针对第二定位器41的定位点41a处进行拍摄，由于C型臂10的拍摄区域是通过影像校正器30投影于伤处，因此校正平面31的中心点31a对应于C型臂10所拍摄的显像区域50中的影像中心51，又因为移动C型臂10后使校正平面31的中心点31a与第二定位器41的定位点41a上下对应，因此中心点31a-第二定位器41的定位点41a-影像中心51三点是位于同一垂直轴上。标示ー欲拍摄点(S60)如图6所示，由于本实施例精准的定位方法，使得进行第一次拍摄后所得到显像区域50的影像图片可清晰显示伤处的细节，因此医护人员可再进一步在显像区域50上标示出感兴趣的欲拍摄点52。进行第二次拍摄(S70)再次移动C型臂10并针对欲拍摄点52来调整显像区域50 的位置，使影像中心51移动至欲拍摄点52，并让欲拍摄点52重叠于影像中心51的位置，以使得欲拍摄点52能位于显像区域50的影像中心51方便清楚观之，即可进行第二次拍摄。因此，在定位过程中遂可通过上述的定位方法，先取得硬设备中影像校正器30、第一定位器32及第ニ定位器41在空间中的坐标系统转换关系式及相对空间关系式，藉此移动C型臂10以精准地定位拍摄区域，并通过第一次拍摄时所得的细节图片，进一步在显像区域50中标示欲拍摄点52，再次移动C型臂10以微调显像区域50中显示的影像图片。如上所述，仅需通过两次拍摄即可准确地取得欲拍摄点52的影像图片，因此可借由本实施例的定位方法达到降低拍摄张数，并进而减少人体暴露于辐射线的暴露量。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述掲示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种结合C型臂与导引系统的定位方法，其特征在于其包括以下步骤提供具有一影像校正器的一 C型臂，其中该影像校正器包含有一校正平面及一第一定位器；取得一坐标转换关系式，其借由量测该校正平面的一中心点及该第一定位器的距离， 以取得该中心点及该第一定位器间的该坐标转换关系式；取得一相对空间关系式，借由该导引系统取得该第一定位器及一标的物上的一第二定位器间的该相对空间关系式；移动该C型臂，通过计算该坐标转换关系式及该相对空间关系式以取得该中心点及该第二定位器的相对空间位置，并移动该C型臂使该影像校正器正对于该第二定位器的定位 进行第一次拍摄，其针对该第二定位器的定位点进行拍摄，其中该中心点对应于该C 型臂所拍摄的显像区域的影像中心；标示ー欲拍摄点，在该显像区域上标示出该欲拍摄点；以及进行第二次拍摄，其借由移动该C型臂进而调整该显像区域的位置，使该欲拍摄点移动至该影像中心并进行拍摄。
2.根据权利要求1所述的结合C型臂与导引系统的定位方法，其特征在于该影像校正器又包括一圓形板，并借由多个支架使该校正平面及该圆形板平行设置，而该第一定位器则贴附于上述支架上。
3.根据权利要求1所述的结合C型臂与导引系统的定位方法，其特征在于该第一定位器及该第二定位器为具有反射组件的定位器或具有光源的定位器。
4.根据权利要求1所述的结合C型臂与导引系统的定位方法，其特征在于该第一次拍摄的影像中心对应于该第二定位器的定位点。
5.根据权利要求1所述的结合C型臂与导引系统的定位方法，其特征在于取得该坐标转换关系式包括下列步骤取得该第一定位器的一第一坐标系统；取得该校正平面的一第二坐标系统；以及根据该第一坐标系统及该第二坐标系统，以定义出该坐标转换关系式。
6.根据权利要求1所述的结合C型臂与导引系统的定位方法，其特征在于取得该相对空间关系式包括下列步骤取得该第一定位器的一第一坐标系统；取得该第二定位器的一第三坐标系统；以及根据该第一坐标系统及该第三坐标系统求得该相对空间关系式，其借由该导引系统定位该第一坐标系统及该第三坐标系统，再计算以求得该相对空间关系式。
7.根据权利要求1所述的结合C型臂与导引系统的定位方法，其特征在于移动该C型臂是借由手动操纵该C型臂。
8.根据权利要求1所述的结合C型臂与导引系统的定位方法，其特征在于移动该C型臂是借由自动操纵该C型臂。
全文摘要
本发明是有关于一种结合C型臂与导引系统的定位方法，其包括下列步骤提供具有影像校正器的C型臂；取得坐标转换关系式；取得相对空间关系式；移动C型臂；进行第一次拍摄；标示欲拍摄点；以及进行第二次拍摄。本发明的定位方法借由坐标转换关系式与相对空间关系式，通过计算其空间关系并定位后进行第一次拍摄，接续标示感兴趣的欲拍摄点后，再进行二次拍摄，因此只需两次拍摄即可将伤处调整至拍摄定位，借此可减少拍摄次数，进而降低暴露于X光下的辐射线量。
文档编号A61B6/00GK102579061SQ20111000968
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者吴启斌, 吴明昌, 陈彦竹, 黄炳峰 申请人:元创生技股份有限公司