一种手术过程中X光成像与导航一体化装置的制作方法

[技术领域]

本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体地说是一种手术过程中x光成像与导航一体化装置。

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背景技术：
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目前，现有的图像引导手术导航装置和医学影像设备在物理位置上和工作的时间上是各自独立的装置，因此两者的坐标系是独立的。而且两者的工作时间相差也较大，因此在做医学影像扫描时的人体状态和进行微创手术时的人体状态有可能因为时间相差过长而发生病灶的位置改变。即，现有的图像引导手术装置在病人完成医学影像扫描后无法同时将人体的医学影像坐标位置信息传递给手术导航装置，必须在手术前通过诸如光学位置定位装置等独立的位置传感器重新完成病人医学影像坐标系和手术导航装置坐标系的统一标定，才能将病人的医学影像位置信息准确地传递给手术导航装置，这会使病人在使用导航装置时因为必须提前完成光学位置标定的步骤延长手术的准备时间，并会增加光学标定失败的可能性，同时也会因为位置坐标信息的转换次数增加而降低最终手术导航的位置获得最终手术位置精度。

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技术实现要素：
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本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种手术过程中x光成像与导航一体化装置，可以使医学影像设备在扫描时能完成人体和导航装置在同一个位置坐标系同时成像，从而可以同时完成对人体影像病灶位置的准确定位。

为实现上述目的设计一种手术过程中x光成像与导航一体化装置，包括床板1、圆环型支架2、x光成像球管3、多维自由度机械臂4、x光平板探测器5,所述床板1用于支撑病人同时支撑圆环型支架2,所述圆环型支架2呈圆环形，所述圆环型支架2架设于床板1上，所述床板1左右两侧设有沿长度方向延伸的直线轨道，所述圆环型支架2底端可滑动式连接在直线轨道内，并沿直线轨道做往返的直线运动,所述圆环型支架2上端设有沿弧形方向延伸的圆弧轨道6,所述x光成像球管3可滑动式装设于圆弧轨道6内,并沿圆弧轨道6做往返的圆弧运动，所述圆环型支架2上圆弧轨道6的下方位置处安装有多维自由度机械臂4,所述多维自由度机械臂4用于实现手术导航定位,所述床板1上设置有x光平板探测器5,所述x光平板探测器5用于实现人体的x光成像。

进一步地，所述圆环型支架2底端固定有滑块机构7，所述滑块机构7可滑动式装设于直线轨道内,所述圆环型支架2一侧设置有驱动电机一8,所述驱动电机一8的输出端安装有同步带轮一9,所述同步带轮一9通过同步带一10连接并带动滑块机构7沿直线轨道做往返的直线运动。

进一步地，所述同步带一10的两端分别固定在床板1一侧的两端,所述同步带一10外侧设有两个压带轮一11。

进一步地，所述x光成像球管3一侧置有驱动电机二12,所述驱动电机二12安装在圆环型支架2上,所述驱动电机二12的输出端安装有同步带轮二,所述同步带轮二通过同步带二13连接并带动x光成像球管3沿圆弧轨道6做往返的圆弧运动。

进一步地，所述同步带二13沿着圆弧轨道6布置且固定在圆弧轨道6两端，所述同步带二外侧设有两个压带轮二。

本实用新型同现有技术相比，提供了一种能在手术过程中完成医学成像，同时将导航装置和成像扫描设备集成为一体的手术导航装置，可以使医学影像设备在扫描时能完成人体和导航装置在同一个位置坐标系同时成像，因此可以使导航装置同时完成对人体影像病灶位置的准确定位，进而引导手术末端精确完成穿刺或者骨科微创手术；该成像和手术导航一体化装置可以沿着床板做大行程的精确运动，因此能同时完成人体的全身部位的成像和手术导航功能，这是传统固定在一个部位的手术导航设备所无法实现的；此外，该一体化装置可直接搬运到手术室的手术床上，因此不依赖于ct或者mr设备间的限制，可以满足手术室的无菌要求，从而可以实现在手术间的实时医学图像手术导航功能，这是当今依赖于ct或者mr图像引导的导航设备所不具备的功能。

[附图说明]

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型的侧面结构示意图一；

图3是本实用新型的侧面结构示意图二；

图4是本实用新型中圆环型支架与床板的连接示意图一；

图5是本实用新型中圆环型支架与床板的连接示意图二；

图6是本实用新型中圆环型支架与床板的连接示意图三；

图7是本实用新型中x光成像球管与圆环型支架的连接示意图一；

图8是本实用新型中x光成像球管与圆环型支架的连接示意图二；

图中：1、床板2、圆环型支架3、x光成像球管4、多维自由度机械臂5、x光平板探测器6、圆弧轨道7、滑块机构8、驱动电机一9、同步带轮一10、同步带一11、压带轮一12、驱动电机二13、同步带二。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：

如附图所示，本实用新型提供了一种手术过程中x光成像与导航一体化装置，包括床板1、圆环型支架2、x光成像球管3、多维自由度机械臂4、x光平板探测器5,床板1用于支撑病人同时支撑圆环型支架2,圆环型支架2呈圆环形，圆环型支架2架设于床板1上，床板1左右两侧设有沿长度方向延伸的直线轨道，圆环型支架2底端可滑动式连接在直线轨道内，并沿直线轨道做往返的直线运动,圆环型支架2上端设有沿弧形方向延伸的圆弧轨道6,x光成像球管3可滑动式装设于圆弧轨道6内,并沿圆弧轨道6做往返的圆弧运动，圆环型支架2上圆弧轨道6的下方位置处安装有多维自由度机械臂4,多维自由度机械臂4用于实现手术导航定位,床板1上设置有x光平板探测器5,x光平板探测器5用于实现人体的x光成像。其中，床板1可以用来支撑病人，同时也用来支撑成像装置和手术导航机械臂；圆环型支架2可以用来安装x光成像球管3，同时在支架的一侧可以安装多维自由度的手术导航机械臂，该支架可以沿着床板1实现全行程的精确往返运动，x光成像球管3可以沿着圆环型支架2做圆弧运动；x光平板探测器5可以用来实现人体的x光成像，该部件可以提前放置在床板1中任意位置；多维自由度机械臂4可以用来实现手术导航定位。

本实用新型中，圆环型支架2底端固定有滑块机构7，滑块机构7可滑动式装设于直线轨道内,圆环型支架2一侧设置有驱动电机一8,驱动电机一8的输出端安装有同步带轮一9,同步带轮一9通过同步带一10连接并带动滑块机构7沿直线轨道做往返的直线运动，该同步带一10的两端分别固定在床板1一侧的两端,同步带一10外侧设有两个压带轮一11。即，驱动电机一以及电机一端的同步带轮一和压带轮一固定在圆环型支架的一侧，同步皮带一的两端分别固定在床板一侧的两端，驱动电机一驱动同步带轮一旋转，因为同步带一是固定不动的，而圆环型支架是可以通过滑块沿着床板滑动，所以驱动电机一的精确旋转可带动同步带轮一旋转，进而带动圆环型支架精确地移动到床板的任何位置。

x光成像球管3一侧置有驱动电机二12,驱动电机二12安装在圆环型支架2上,驱动电机二12的输出端安装有同步带轮二,同步带轮二通过同步带二13连接并带动x光成像球管3沿圆弧轨道6做往返的圆弧运动，该同步带二13沿着圆弧轨道6布置且固定在圆弧轨道6两端，同步带二外侧设有两个压带轮二。即，在x光成像球管的一侧放置驱动电机二，驱动电机二的前端设有与驱动圆环型支架类似的同步带轮二和压带轮二的结构，同步带二沿着圆弧型轨道分别固定在轨道的两端，由于同步带二是固定的，而驱动电机二和x光成像球管可沿着圆弧导轨滑动，因此驱动电机二的旋转同样可以精确地带动x光成像球管运动到圆弧导轨的任何一个位置。

本实用新型的工作流程可以如下：

准备状态是圆环型支架带着x光扫描装置和机器人的起始位置在床板的一端，病人躺着床板上并被辅助支架固定住；

第1步是圆环型支架带着x扫描装置和机器人从起始位置运动到病人的病灶区上方；

第2步是通过x光成像球管沿着圆弧导轨移动，同时进行多次不同角度的x扫描，可以给床板上的病人进行三维x光扫描；

第3步是通过x光成像软件得到病人病灶精确的三维图像信息；

第4步是将病人病灶的三维图像信息传递给机器人；

第5步是机器人接受到病人病灶的三维图像信息后，运动到手术可以精确治疗病灶引导位置并保持该位置不变；

第6步是医生沿着机器人的引导位置将穿刺针末端精确地送到病人的病灶区；

第7步是医生完成治疗把出穿刺针；

第8步是机器人和圆环型支架退回到起始位置。

综上：本实用新型独创新地提供了一个能使手术导航装置和x光医学成像装置一体化的诊断与治疗平台，该平台自身带有x光成像装置，同时也将手术导航装置在结构上与成像装置结合在一起，从而实现同时完成成像和手术导航定位的功能。该平台在完成医学成像时，可同时获得病人的实时病灶位置信息，因为手术导航装置是成像装置的一部分，因此成像装置和导航装置的相对位置关系可以提前在制造过程中被充分地互相标定和验证，因此成像装置能将病人病灶的实时位置信息准确地传递给手术导航装置。因此，该一体化平台能使手术导航装置实时获得病人扫描的病灶位置信息，手术导航装置能获得最精确的病人病灶的位置信息，进而能最短时间内完成最准确的手术位置和进针轨迹的引导。

即，该成像和手术导航一体化装置可以沿着床板做大行程的精确运动，因此能同时完成人体的全身部位的成像和手术导航功能，这是传统固定在一个部位的手术导航设备所无法实现的。同时，该装置可以直接搬运到手术室的手术床上，因此不依赖于ct或者mr设备间的限制，可以满足手术室的无菌要求，因此可以实现在手术间的实时医学图像手术导航功能，这是传统依赖于ct或者mr图像引导的导航设备所不具备的功能。

本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。