专利名称：两点导航立体定向设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种两点导航立体定向设备。
背景技术：
神经外科手术，尤其是开颅手术的成败与优劣，很大程度上取决于定位的准确性。 为了准确定位病灶，人们研究了各种各样的方法。随着技术和电脑软件编写的发展，非接触式的(或叫无框架)准确定位病灶已经实现。但医生在临床操作中需要手持手术器械，对照神经导航系统显示器上的图像来调整方向，医生若同时使用多个手术器械操作起来就更加困难，比如手里拿着内窥镜，再把其它的手术器械通过内窥镜导入体内，并做手术，那是非常困难的。
发明内容本发明的目的在于提供一种通过导航和移动三维空间里的两个控制点使手术器械遥控指向目标的两点导航立体定向设备。本发明技术方案一种定向杆，杆上有手术器械定向孔，孔的轴线与定向杆的轴线偏离某个距离；孔的外缘相对于定向杆前突某个距离。导航系统包括导航工具，在定向杆上安装导航工具，导航工具的导航轴线与定向杆的手术器械定向孔的轴线相重合。定向杆与机械零件配合后形成两个万向节。两个万向节分别与两个控制点连接，通过控制点在三维空间的位置来控制两个万向节在三维空间的位置，进而控制定向杆的手术器械定向孔的位置和方向。导航系统能够与CT、MRI等成像技术配合获得被扫描物体的三维模型并进行跟踪。定向杆的手术器械定向孔与较近的万向节之间不能做相对移动，而与较远的万向节之间可以做相对移动。本设备根据两点决定一条直线，也就是两点决定一个方向的原理，通过移动定向杆上的两个控制点，来调整定向杆的方向，从而使手术器械到达指定位置并指向病灶。在定向过程中，不需要与人体接触，是非接触式的定向，是无框架立体定向的一种。两点，是指决定定向杆方向的两个三维空间里的点。通过导航和移动三维空间里的两个控制点使手术器械指向目标。因为是三维空间里的点，所以是立体定向。定向杆及其控制点可以有各种各样的设计，比如光电控制，机械式万向节连接等等。导航可选红外导航，超声导航，电磁导航等等。目标(病灶)的获取可用CT、MRI等无损伤性成像技术。
图1 头皮基准架粘贴于头皮上。图2 红外导航系统示意图图3 安装有导航工具的定向杆图4 直线移动机械臂组的机械臂端部作为控制点示意图[0011]图5 机械臂端部的万向节结构示意图图6 切开皮肤示意图图7 手术器械定向孔到达开刀位置图8 手术器械定向孔的中央轴线没有指向血肿图9 在水平平面上手术器械定向孔的中央轴线穿过血肿图10 在竖直平面上手术器械定向孔的中央轴线穿过血肿图11 任意方向看，手术器械定向孔的中央轴线穿过血肿图12 手术器械定向孔的位置偏离了医生的开刀位置图13 手术器械定向孔重新回到开刀位置图14 手术器械定向孔轴线穿过血肿的中心图15 手术器械定向孔到达开刀位置，偏离在允许的范围内图16 套筒、锁紧螺丝和颅钻的安装示意图
具体实施方式
以下结合附图及手术的过程对本发明方法作进一步详细描述1) CT扫描成像首先要剃光患者的头发。然后粘上头皮基准架，如图1所示。头皮基准架上面的小球是用来反射红外线的，下面的小球是在CT扫描中显影用的。红外线反射球与CT扫描显影球之间的相对位置是固定的。患者带着极轻的头皮基准架进行CT扫描。当皮肤被切开后，由于张力的原因，头皮会发生移位。为此，CT扫描前一般用两个头皮基准架，左右各一个。若医生决定在左半脑做手术，那么左面那个头皮基准架就不用啦。反之亦然。2) CT影像资料电脑三维重建CT影像资料除了颅脑信息(包括病灶)外，还包括CT扫描显影球的影像资料。给每个断层以厚度，然后把这些断层叠起来就形成了颅脑三维模型。使用电脑完成这个工作就叫CT影像资料电脑三维重建。3)红外导航启动红外导航系统，如图2所示。红外导航系统通常包括电脑主机、键盘、显示器、 红外线发射装置、红外线接收装置、导航工具(红外线反射装置)及电源等配套产品。红外线反射球的立体影像就显示在红外导航系统的显示器(以下简称显示器)里。4)导航工具影像与三维重建的CT影像的配准红外线反射球与CT扫描显影球之间的相对位置是固定的。通过电脑软件处理，就能够找到CT扫描显影球在显示器里的位置。把颅脑三维模型中的CT扫描显影球的影像配准到显示器里的CT扫描显影球的位置。然后颅脑三维模型，包括病灶，就显示在显示器中， 并被红外导航系统跟踪。5)配有导航工具的定向杆定向杆的前端有一个侧移并前突的手术器械定向孔。在定向杆上安装有导航工具，如图3所示。恰当设计导航工具的位置，使其在导航系统里的方向与定向孔的中央轴线相重合。通过导航工具，手术器械定向孔的中央轴线就显示在显示器里，并被红外导航系统足艮S宗。[0034]6)控制点所在的直线移动机械臂组用两个做直 线移动的机械臂组来控制定向杆，如图4所示。分别在前后、左右、上下，三个方向移动。移动通过遥控器控制。每个机械臂组通过万向节与定向杆连接。如图 5所示。7)手术器械定向孔到达指定位置，并定向首先，医生在指定位置切开皮肤，并处置好，如图6所示。然后遥控第一组机械臂， 使手术器械定向孔到达开刀位置。如图7所示。到达指定位置后，手术器械定向孔的中央轴线(以下简称轴线)并没有指向血肿(病灶)，如图8所示。然后在显示器的水平平面的投影画面中，遥控指挥第二组机械臂移动，使轴线穿过血肿，如图9所示。再在显示器的竖直平面的投影画面中，遥控指挥第二组机械臂移动，使轴线穿过血肿，如图10所示。从任意一个角度来观察，如图11所示，可见，轴线穿过血肿。但是回头再来检查手术器械定向孔的位置，发现已经偏离了医生的开刀位置，如图12所示。这是因为手术器械定向孔的轴线与定向杆的轴线有偏离并前突。这时再遥控移动第一组机械臂，使手术器械定向孔重新回到开刀位置，如图13所示，此时轴线与血肿中心略有偏离。再遥控移动第二组机械臂，重新使轴线穿过血肿中心。此时，夹头再次偏离开刀位置，但是偏离的很小。通过几次调整，就可使手术器械定向孔到达开刀位置，偏离可控制在允许的范围内，而轴线穿过血肿的中心。如图14、图15所示。8)使用手术器械手术器械定向孔的位置和方向都调好后，就在手术器械定向孔里套上套筒，并用螺丝锁紧。然后就可使用颅钻钻孔，如图16所示。之后用类似的方法，可以使用内窥镜等手术器械。
权利要求1.两点导航立体定向设备，主要包括定向杆、两套万向节、两个控制点和导航系统，其特征是所述的定向杆有手术器械定向孔，孔的轴线与定向杆的轴线偏离某个距离；孔的外缘相对于定向杆前突某个距离；所述的导航系统包括导航工具，并且导航工具安装在定向杆上；导航工具的导航轴线与定向杆的手术器械定向孔的轴线相重合。
2.根据权利要求1所述的两点导航立体定向设备，其特征是所述的定向杆与机械零件配合后形成两个万向节。
3.根据权利要求1所述的两点导航立体定向设备，其特征是所述的两个万向节分别与两个控制点连接，通过控制点在三维空间的位置来控制两个万向节在三维空间的位置，进而控制定向杆的手术器械定向孔的位置和方向。
4.根据权利要求1所述的两点导航立体定向设备，其特征是所述的导航系统能够与 CT、MRI等成像技术配合获得被扫描物体的三维模型并进行跟踪。
5.根据权利要求1所述的两点导航立体定向设备，其特征是所述的定向杆的手术器械定向孔与较近的万向节之间不能做相对移动，而与较远的万向节之间可以做相对移动。
专利摘要一种两点导航立体定向设备，属于医疗器械领域。包括定向杆、两套万向节、两个控制点和导航系统，定向杆上有手术器械定向孔，孔的轴线与定向杆的轴线偏离某个距离，孔的外缘相对于定向杆前突某个距离。导航系统还包括导航工具，并且导航工具安装在定向杆上，导航工具的导航轴线与定向杆的手术器械定向孔的轴线相重合。在整个手术过程中，医生只需通过遥控等手段就可使手术器械在指定的位置作准确定向，并被稳定夹持，定向准确度高且解决了传统定位方法操作复杂的问题。
文档编号A61B19/00GK202143651SQ20102067831
公开日2012年2月15日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者孙辉, 李景斌 申请人:沈阳沈大内窥镜有限公司