一种用于定位病灶的腔镜手术导航定位系统的制作方法

1.本发明涉及病灶定位领域，具体而言，涉及一种用于定位病灶的腔镜手术导航定位系统。


背景技术：

2.腔镜手术作为一种常见的微创手术近年在临床上得到迅速普及。腔镜手术在一些特定的场合可以代替传统开腹手术，依靠特制的手术器械，以较小的创口完成对体内病灶的手术处理。损伤小，术后恢复快，使患者获益很大。
3.现有技术中，腔镜手术中操作中对需切除病灶的定位靠肉眼观察或盲目探查，但是有的病灶位于脏器内，凸出不明显，无法通过肉眼的观察而实现精确定位。若单纯靠肉眼观察或盲目探查方法来定位病灶位置，其误差大，导致不必要的额外脏器损伤，增加手术风险，延长手术时间，给病人带来痛苦。因此，急需一种能够能操作简单且能精准定位病灶的定位系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于定位病灶的腔镜手术导航定位系统，其能够帮助医生在腔镜手术中精准确定病灶位置。
5.本发明的实施例是这样实现的：
6.本技术实施例提供一种用于定位病灶的腔镜手术导航定位系统，其包括：
7.定位挂钩，包括用于固定于病灶处的挂钩和设置在上述挂钩上的定位装置；
8.定位腔镜，包括定位腔镜杆和设置在上述定位腔镜杆上的定位配合组件，上述定位配合组件用于与上述定位装置相配合；
9.视觉腔镜，包括视觉腔镜杆及分别与上述视觉腔镜杆相连的用于获取视频信息的摄像装置和用于实时监测视觉腔镜杆的角度变化信息的第一位移传感器；
10.监视器；
11.主控模块，用于将获取的上述视频信息和上述角度变化信息进行处理，并将处理结果在上述监视器上实时显示。
12.在本发明的一些实施例中，还包括：
13.手术床，上述手术床设置有用于向主控模块传递角度信息的角度传感器；
14.上述主控模块还用于通过获取的含有用上述定位挂钩定位病灶的图像进行三维建模，得到的三维模型用于在上述监视器上实时显示，上述主控模块还根据上述角度传感器传递的角度信息、上述视频信息和上述角度变化信息对上述监视器上实时显示的三维模型进行控制，使得上述三维模型显示视角与上述视频信息的视角保持一致。
15.在本发明的一些实施例中，还包括通过上述定位配合件对上述定位装置进行识别并靠近，当上述定位配合组件与上述定位装置的距离达到预设距离值后，则上述监视器给出声音及画面提示。
16.在本发明的一些实施例中，上述图像为ct扫描图像。
17.在本发明的一些实施例中，上述定位装置包括rfid标签或永磁体中的至少一种。
18.在本发明的一些实施例中，上述定位配合组件包括探测装置和第二位移传感器，上述探测装置设于上述定位腔镜杆的自由端，上述第二位移传感器设于上述定位腔镜杆的中部和靠近上述主控模块一端。
19.在本发明的一些实施例中，上述探测装置包括霍尔传感器、rfid天线和柔性绝缘壳体，上述霍尔传感器和上述rfid天线分别与上述定位腔镜杆自由端相连，上述霍尔传感器和上述rfid天线均与上述主控模块无线连接，上述霍尔传感器和上述rfid天线均设于上述柔性绝缘壳体内。
20.在本发明的一些实施例中，上述探测装置包括霍尔传感器、rfid天线、绝缘材料制成的连接件和柔性绝缘壳体，上述霍尔传感器和上述rfid天线均通过能够发生弹性形变的连接线与上述主控模块相连，上述rfid天线远离定位腔镜杆一端通过上述连接件与上述霍尔传感器相连，上述霍尔传感器和上述rfid天线均设于上述柔性绝缘壳体内。
21.在本发明的一些实施例中，上述探测装置为超声探头。
22.在本发明的一些实施例中，上述角度传感器包括检测手术床仰角的第一角度传感器和检测手术床侧面倾斜角度的第二角度传感器。
23.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
24.先通过检查手术将定位挂钩固定在病灶处，然后通过定位腔镜上的定位配合组件对定位挂钩上的定位装置进行识别定位，从而可以实现对病灶位置进行跟踪定位。另外通过主控模块将视觉腔镜上的摄像装置获取的视频信息和视觉腔镜杆上的第一位移传感器获取的角度变化信息进行处理，并将处理结果在所述监视器上实时显示，从而可以利用视觉腔镜与定位腔镜进行配合定位病灶位置，为医生操作腔镜杆接近病灶进行进一步精准导航。整个过程操作简单有效，定位精准有效，可以有效的节约寻找和定位病灶位置的时间，从而减少手术时间，降低手术风险。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本发明实施例中含有定位挂钩定位病灶的三维模型示意图；
27.图2为本发明实施例中手术床的角度和视觉腔镜观察角度配合示意图；
28.图3为本发明实施例中三维模型显示视角和视觉腔镜观察角度配合示意图；
29.图4为本发明实施例中定位挂钩结构示意图；
30.图5为本发明实施例中定位腔镜的一种结构示意图；
31.图6为本发明实施例中定位腔镜的又一种结构示意图；
32.图7为本发明实施例中视觉腔镜的结构示意图；
33.图8为本发明实施例中手术床的结构示意图。
34.图标：1、定位挂钩；11、挂钩；12、定位装置；2、定位腔镜；21、定位腔镜杆；22、霍尔
传感器；23、rfid天线；24、第二位移传感器；25、超声探头；3、视觉腔镜；31、视觉腔镜杆；32、摄像装置；33、第一位移传感器；4、手术床；41、第一角度传感器；42、第二角度传感器。
具体实施方式
35.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
39.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
40.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
41.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
42.实施例
43.请参阅图1-8，该一种用于定位病灶的腔镜手术导航定位系统包括：
44.定位挂钩1，包括用于固定于病灶处的挂钩11和设置在挂钩11上的定位装置12；
45.定位腔镜2，包括定位腔镜杆21和设置在定位腔镜杆21上的定位配合组件，定位配合组件用于与定位装置12相配合；
46.视觉腔镜3，包括视觉腔镜杆31及分别与视觉腔镜杆31相连的用于获取视频信息
的摄像装置32和用于实时监测视觉腔镜杆31的角度变化信息的第一位移传感器33；
47.监视器；
48.主控模块，用于将获取的视频信息和角度变化信息进行处理，并将处理结果在监视器上实时显示。
49.上述实施例中，先通过检查手术将定位挂钩1固定在病灶处，然后通过定位腔镜2上的定位配合组件对定位挂钩1上的定位装置12进行识别定位，从而可以实现对病灶位置进行跟踪定位。另外通过主控模块将视觉腔镜3上的摄像装置32获取的视频信息和视觉腔镜杆31上的第一位移传感器33获取的角度变化信息进行处理，并将处理结果在监视器上实时显示，从而可以利用视觉腔镜3与定位腔镜2进行配合定位病灶位置，为医生操作腔镜杆接近病灶进行导航。整个过程操作简单有效，定位精准有效，可以有效的节约寻找和定位病灶位置的时间，从而减少手术时间，降低手术风险。
50.示例性地，请参照图7，摄像装置32可以为斜面摄像头，斜面摄像头可以设于定位腔镜杆21的自由端。从而，在手术过程中通过转动斜面摄像头，将能够获取更广的视野角度，有利于手术视野的暴露，增加操作安全性。另外，斜面摄像头的镜头角度与定位腔镜杆21的夹角可以为30
°
或60
°
。
51.请参阅图1-8，该一种用于定位病灶的腔镜手术导航定位系统还包括：
52.手术床4，手术床4设置有用于向主控模块传递角度信息的角度传感器；
53.主控模块还用于通过获取的含有用定位挂钩1定位病灶的图像进行三维建模，得到的三维模型用于在监视器上实时显示，主控模块还根据角度传感器传递的角度信息、视频信息和角度变化信息对监视器上实时显示的三维模型进行控制，使得三维模型显示视角与视频信息的视角保持一致。
54.上述实施例中，先通过检查手术，将定位挂钩1固定在病灶处，然后获取包括定位挂钩1定位病灶的图像进行三维建模，得到的三维模型将用于在监视器上实时显示。其中定位挂钩1由于材质和人体组织材质不同，将会高亮显示，从而病灶位置将在三维模型上高亮显示。处理病灶的手术过程中，患者平躺在手术床4上，调节手术床4的角度至适合手术的倾斜角度，主控模块将利用手术床4上的角度传感器返回的角度信息、摄像装置32获取的视频信息和第一位移传感器33获取的角度变换信息对三维模型进行旋转与缩放，使得三维模型的显示视角与摄像装置32的返回的视频信息的视角保持一致。可以根据三维模型上标记出的病灶位置指引定位腔镜2的头部接近病灶位置，从而为医生操作腔镜杆接近病灶进行导航。整个过程操作简单有效，定位精准有效，可以有效的节约寻找和定位病灶位置的时间，从而减少手术时间，降低手术风险。
55.请参照图1-8，在本发明的一些实施例中，还包括通过定位配合件对定位装置12进行识别并靠近，当定位配合组件与定位装置12的距离达到预设距离值后，则监视器给出声音及画面提示。
56.上述实施例中，当定位腔镜2上的定位配合组件通过三维模型导航后与定位装置12的距离达到预设距离值后，则监视器给出声音及画面提示，从而方便利用定位腔镜2上的定位配合组件在小范围内寻找固定在病灶处的定位装置12。并且可以节省系统前期导航中的计算量，将系统运算集中到后期小范围寻找固定在病灶处的定位装置12中来，提高系统的稳定性和运算能力。
57.请参阅图1-4，在本发明的一些实施例中，上述图像为ct扫描图像。
58.上述实施例中，经过ct检查得到含有患者病灶的ct图像，利用多个角度的ct图像对含有病灶的组织器官进行三维建模。由于定位挂钩1中的金属成分在ct图像中会有高亮成像，所以，得到的三维模型中定位挂钩1将高亮显示，即病灶位置将在三维模型中有明显的高亮标记，便于清楚明了的对病灶位置进行定位。
59.请参照图4，在本发明的一些实施例中，定位装置12包括rfid标签或永磁体中的至少一种。
60.上述实施例中，rfid标签可以附着在不同形状的挂钩11的不同位置上，使用方便，并且通过rfid标签能够存储更多的数据，方便写入更多的有效数据。另外rfid标签一进入到rfid天线23识别区域，rfid天线23就可以及时读取其中的数据，并且对其位置进行动态的追踪和监控，从而能够实时的对定位挂钩1的位置进行动态的追踪和监控，以至于能够更好的更精准的定位病灶位置。由于永磁体空间磁场分布具有特定的规律，因此将定位装置12设置为永磁体，然后通过检测永磁体的空间磁场参数变化就可以确定永磁体的空间位置。即，可以通过确定永磁体的空间位置来对病灶位置进行定位。总之，定位装置12可以包括rfid标签或永磁体中的至少一种，从而能够非接触的、高精度的和低成本的对病灶位置进行定位导航。示例性地，定位装置12可以设置成包括rfid标签和永磁体中的两种装置，从而双重保险，可以更加稳定有效的进行定位导航。
61.请参照图5-6，在本发明的一些实施例中，定位配合组件包括探测装置和第二位移传感器24，探测装置设于定位腔镜杆21的自由端，第二位移传感器24设于定位腔镜杆21的中部和靠近主控模块一端。
62.上述实施例中，通过设置在定位腔镜杆21的自由端的探测装置，可以用来定位上述定位挂钩1的位置，即可以对病灶位置进行定位。另外，通过在定位腔镜杆21的中部和靠近主控模块一端均设有第二位移传感器24，能够识别出定位腔镜杆21的位移变化量，从而可以辅助探测装置对定位挂钩1的定位导航，即可以更加准确方便的对病灶位置进行定位导航。
63.请参照图5，在本发明的一些实施例中，探测装置包括霍尔传感器22、rfid天线23和柔性绝缘壳体，霍尔传感器22和rfid天线23分别与定位腔镜杆21自由端相连，霍尔传感器22和rfid天线23均与主控模块无线连接，霍尔传感器22和rfid天线23均设于柔性绝缘壳体内。
64.上述实施例中，通过霍尔传感器22将能够对定位挂钩1上的永磁体进行定位追踪，通过rfid天线23将能够对定位挂钩1上的rfid标签进行动态的追踪和监控。另外，由于rfid天线23是可以弯曲的，所以整个定位腔镜杆21自由端都是可以弯曲的，这样将方便手术过程中rfid天线23与胃壁等组织的贴合。而且，由于霍尔传感器22和rfid天线23均与主控模块无线连接，所以可以节省排线空间，则可以将探测装置做的更小，使得操作更加方便。其中将霍尔传感器22和rfid天线23均设于柔性绝缘壳体内，不仅可以避免霍尔传感器22和rfid天线23相互之间的干扰，而且还可以防止对人体内部组织的刮伤。示例性地，rfid天线23可以设置成螺旋结构，提高rfid天线23的弯曲变形能力，从而提高定位腔镜杆21自由端的弯曲变形能力，能够更好更方便的实现手术过程中的rfid天线23与胃壁等组织的贴合。
65.请参照图5，在本发明的一些实施例中，探测装置包括霍尔传感器22、螺旋状的
rfid天线23、绝缘材料制成的连接件和柔性绝缘壳体，霍尔传感器22和rfid天线23均通过能够发生弹性形变的连接线与主控模块相连，rfid天线23远离定位腔镜杆21一端通过连接件与霍尔传感器22相连，霍尔传感器22和rfid天线23均设于柔性绝缘壳体内。
66.上述实施例中，通过霍尔传感器22将能够对定位挂钩1上的永磁体进行定位追踪，通过rfid天线23将能够对定位挂钩1上的rfid标签进行动态的追踪和监控。另外，由于rfid天线23是可以弯曲的，所以整个定位腔镜杆21自由端都是可以弯曲的，这样将方便手术过程中rfid天线23与胃壁等组织的贴合。而且，霍尔传感器22和rfid天线23均通过能够发生弹性形变的连接线与控制模块相连，这样不仅能够保证探测装置能够弯曲，而且能够保证数据连接的稳定性。其中将霍尔传感器22和rfid天线23相互不接触的设于柔性绝缘壳体内，不仅可以避免霍尔传感器22和rfid天线23相互之间的干扰，而且还可以防止对人体内部组织的刮伤。
67.示例性地，霍尔传感器22和rfid天线23对定位装置12进行识别时通过时分方式交替工作，从而保证两种传感识别方式不会发生互相干扰。另外，rfid天线23可以设置成螺旋结构，从而提高rfid天线23的弯曲变形能力，从而提高定位腔镜杆21自由端的弯曲变形能力，能够更好更方便实现手术过程中的rfid天线23与胃壁等组织的贴合。
68.请参照图6，在本发明的一些实施例中，探测装置为超声探头25。
69.上述实施例中，由于定位挂钩1的材质和人体组织的材质区别明显，使用超声探测将会有明显的回波信号，从而超声探头25做为探测装置，将可以很好的对定位挂钩1进行定位。
70.请参照图8，在本发明的一些实施例中，角度传感器包括检测手术床4仰角的第一角度传感器41和检测手术床4侧面倾斜角度的第二角度传感器42。
71.上述实施例中，手术过程中医生会根据需要调整病床的仰角与侧面倾斜角方便手术进行，此时检测手术床4仰角的第一角度传感器41和检测手术床4侧面倾斜角度的第二角度传感器42将实时的把相应的角度变化信息传输给主控模块，从而主控模块可以根据接收到的角度变化信息用于修正三维模型与定位腔镜杆21的相对位置与角度，并且使得三维模型中病灶位置显示视角与实际的手术时的视觉腔镜3传输的图像相匹配。
72.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。