一种b超引导下的穿刺导航系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于医疗器械技术领域，更具体地，涉及一种B超引导下的穿刺导航系统。
【背景技术】
[0002]在当前基于B超的非机械式穿刺导航中，有两大类技术，一类是基于电磁的导航，一类是基于光学的导航。
[0003]现有基于光学的导航，主要原理是在穿刺的操作空间内放置一组双目摄像头，同时在B超探头与穿刺器械上均安装反光标记小球，反光标记小球可以将入射光沿着入射方向反射，与入射角度无关。双目摄像头配有近红外补光装置，发出红外光，照亮反光标记小球，通过双目摄像头识别出反光标记小球的空间位置，并由此计算B超探头与穿刺器械的相对空间关系，从而在B超的图像中标记穿刺器械的位置，实现导航功能。
[0004]现有基于光学的导航，双目摄像头从较高的位置拍摄B超手柄和穿刺器械，由于采用的是光学方式，那么摄像头必须能够同时拍摄到B超手柄和穿刺器械上所有的反光标记小球，不允许任何遮挡的发生。这要求穿刺手术过程中，医生始终要为摄像头的拍摄留出空间，一旦医生在手术过程中手臂或其他身体部位遮挡了摄像头，那么会立即失去位置信息，限制了医生操作的自由度。目前使用的反光标记小球为带有盲孔的球形结构，需要装配在穿刺器械表面，通过至少3颗以上不在同一直线上的反光标记小球来标记出穿刺器械的空间位置。这样需要穿刺器械必须有足够大的体积才能装配反光标记小球，同时穿刺器械必须有足够粗的直径。在使用过程中穿刺器械不能自由旋转，否则在一些角度下会产生遮挡，限制了医生的部分操作手法。双目摄像头同时对B超手柄和穿刺器械进行定位，在拍摄到固定在两者上的反光标记小球后，需要使用较为复杂的方法来对B超手柄和穿刺器械进行区分，计算较为复杂。较为复杂的系统结构也推高了系统的成本。
[0005]综上所述，现有技术存在如下技术问题:(I)遮挡问题；(2)穿刺器械的体积及自由旋转问题；(3)成本高。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种B超引导下的穿刺导航系统，旨在解决现有技术中在穿刺操作的过程中存在比较严重的遮挡的技术问题。
[0007]本发明提供了一种B超引导下的穿刺导航系统，包括:穿刺导航系统主机，光学探头，光学探头转接座和光学标记物;所述光学探头转接座固定在B超探头上，所述光学探头与光学探头转接座连接，所述光学探头与所述穿刺导航系统主机之间有信号交互;使用时，所述光学标记物固定在穿刺器械上，所述光学探头可识别所述光学标记物相对于所述光学探头的空间位置，从而计算出穿刺器械相对于所述B超探头的空间位置;所述穿刺导航系统主机通过B超主机的视频输出端口获得所述B超主机的图像数据，并根据所述穿刺器械相对于所述B超探头的空间位置获得所述穿刺器械在B超图像上的位置，并将其融合在B超图像上进行显示。
[0008]本发明将摄像头架设在B超探头上，近距离观察穿刺器械上的光学标记物，在穿刺操作过程中，B超探头与穿刺器械之间的空间区域内不会存在其他障碍物，因此不会出现干扰，避免了遮挡。
[0009]更进一步地，所述光学探头转接座与所述B超探头之间的固定方式包括集成为一体、可拆卸连接或不可拆卸连接。
[0010]更进一步地，所述光学探头与光学探头转接座之间的连接方式为可拆卸式连接或不可拆卸式连接。
[0011]更进一步地，所述光学探头与所述穿刺导航系统主机之间通过线缆连接或者过无线方式连接。
[0012]更进一步地，所述穿刺导航系统主机与所述B超主机集成于一体。
[0013]更进一步地，所述光学标记物与所述穿刺器械共轴设置。本发明使用与穿刺器械共轴的光学标记物，可任意进行旋转，克服了传统光学导航中穿刺器械无法自由旋转的问题。同时，本发明使用的光学标记物可以套在穿刺器械的刺入部，不需要额外的安装空间，对穿刺器械的体积也没有限制。
[0014]更进一步地，所述光学探头包括图像传感器、围绕在所述图像传感器周围的光源、设置在所述光学探头内部的存储器以及光学探头转接定位槽;所述图像传感器用于获取图像;所述光源用于与所述光学标记物配合，使得所述图像传感器获取的图像中能够清晰的显示出所述光学标记物的位置，从而实现准确定位;所述存储器用于存储光学探头的校准参数;所述光学探头转接定位槽用于与所述光学探头转接座进行精确装配。
[0015]更进一步地，所述光学探头为双目传感器。
[0016]更进一步地，工作时，所述光源发光，可以为红外光、可见光或者紫外光，照射到前方的手术操作区域内，手术操作区域内的光学标记物上有反光材料、荧光材料或自发光材料，可以将光源发出的红外光大致沿入射方向反射回去，并进入图像传感器，使得光学标记物相对于背景图像具有很高的亮度，从而识别出光学标记物。
[0017]更进一步地，所述光学探头转接座包括第一定位槽，用于实现光学探头平面内穿刺转接;以及第二定位槽，用于实现光学探头平面外穿刺转接。
[0018]更进一步地，当穿刺导航系统处于平面内穿刺导航的工作方式时，所述光学探头连接在所述第一定位槽上；当穿刺导航系统处于平面外穿刺导航的工作方式时，所述光学探头连接在所述第二定位槽上。
[0019]在本发明实施例中，传统基于光学的B超引导下穿刺导航系统，在穿刺操作的过程中存在比较严重的遮挡问题，同时，传统基于光学的B超引导下穿刺导航系统所使用的光学标记物不适合使用在较为纤细的穿刺器械上。
[0020]相较于传统的光学导航，本发明将摄像头架设在B超探头上，近距离观察穿刺器械上的光学标记物，在穿刺操作过程中，B超探头与穿刺器械之间的空间区域内不会存在其他障碍物，因此不会出现干扰，避免了遮挡问题。在穿刺操作的过程中，医生会始终使用B超探头探测穿刺部位周围的组织信息，因此整个穿刺过程中探头与穿刺器械之间的相对位置不会发生明显变化，穿刺器械上的光学标记物也不会脱离摄像头的视野。
[0021]相较于传统的光学导航，本发明使用与穿刺器械共轴的光学标记物，可任意进行旋转，克服了传统光学导航中穿刺器械无法自由旋转的问题。同时，本发明使用的光学标记物可以套在穿刺器械的刺入部，不需要额外的安装空间，对穿刺器械的体积也没有限制。
[0022]通过将光学探头装配在B超探头上的方式，只需要对穿刺器械进行定位，避免了同时对多个目标进行定位，降低了系统的复杂度，降低了系统的成本。
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例提供的B超引导下的穿刺导航系统的结构示意图以及其与B超的连接关系不意图。
[0024]图2是本发明实施例提供的B超引导下的穿刺导航系统中光学探头的结构示意图。
[0025]图3是本发明实施例提供的B超引导下的穿刺导航系统中光学探头转接座的结构示意图。
[0026]图4是本发明实施例提供的B超引导下的穿刺导航系统的两种工作方式以及两种工作方式下光学探头与B超探头的两种装配方式示意图，其中图4(a)为平面内穿刺导航，图4(b)为平面外穿刺导航。
[0027]图5是本发明实施例提供的B超引导下的穿刺导航系统中光学标记物的结构示意图。
[0028]图6是本发明实施例提供的B超引导下的穿刺导航系统的工作流程图。
【具体实施方式】
[0029]为了使