一种立体式手术器具的制作方法

本实用新型涉及医疗器具领域，特别涉及一种立体式手术器具。

背景技术：

在基于深度相机及增强现实技术的手术导航系统中，通过对患者进行 CT扫描，获得图像数据；然后，计算机对图像数据进行三维重建，获得患者的一比一等比例虚拟模型；加装有深度相机模块的AR眼镜对手术环境中的患者进行周期性扫描，获得相机坐标系下患者的实时位置信息，并发送给计算机；计算机获得上述的位置信息后，将虚拟模型映射到对应位置上，并发送至AR眼镜，从而使AR眼镜获得导航图像，且导航图像的手术部位与实际手术环境中的患者手术部位重合。医生根据导航图像，可以直观了解患者的内部结构，快速确定入刀口位置。并且，在医疗器械上(例如探针),也加装了能够被深度相机识别的功能部件，将医疗器械也纳入到导航图像中，如此，当医生将手术器具置入患者体内后，通过AR眼镜还可以及时了解器具与患者的相对位姿。但是，传统的功能部件一般固定在安装板上，并通过安装板加装于手术器械上，而功能部件往往位于安装板一侧，医生在使用手术器械时，不可避免的转动手术器械，导致部分或全部功能部件被安装板遮挡，从而无法被深度相机有效识别，致使医疗器械位置信息采集的间歇性中断，影像整个导航图像。

因此，如何避免手术器械功能部件被遮挡是目前我们需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，在基于深度相机的手术导航系统中，如何避免手术器械功能部件被遮挡。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种立体式手术器具，包括：器具主体、加装在所述器具主体手持端的能够被深度相机周期性测距追踪的追踪装置，所述追踪装置包括：与所述器具主体手持端连接的追踪支架、至少3个不在同一直线的能够被深度相机周期性测距追踪的标记部，其中，所述追踪支架包括与所述手持端连接的主骨、与所述主骨连接的多个枝干，所述标记部固定在所述枝干的末端，且各标记部围成的平面与所述器具主体相交并形成大于0度小于180度的夹角。

优选的，所述标记部为圆形小球。

优选的，所述枝干末端外表面开设有外螺纹，所述圆形小球内部开设有用于所述枝干末端插入的槽孔，且所述槽孔的内壁开设有与所述外螺纹相配合的内螺纹。

优选的，所述平面为不规则多边形平面。

优选的，所述平面的中心点位于所述器具主体与所述追踪装置的连接处。

优选的，所述夹角为90度。

优选的，所述追踪支架为铝合金材质。

优选的，所述器具主体为探针或开孔器或螺丝刀。

优选的，所述器具主体与所述追踪装置可拆卸连接。

本实用新型的方案，相对于现有技术而言，通过在器具主体加装追踪装置，使得手术器械能够被深度相机周期性测距追踪，从而获取手术器械的实时位置信息，并最终融合在导航图像中，以便于在手术操作中，医生可以实时了解手术器械与人体的相对位姿。并且，将标记部固定在追踪架的枝干末端，由于各标记部围成的平面与所述器具主体相交并形成大于0度小于180 度的夹角，使得标记部能够始终暴露在深度相机的有效视野中，从而，不管手术器械如何转动，始终能保证标记部不被遮挡。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的手术器具示意图；

图2为本实用新型的实施例1的螺丝刀示意图；

图3为本实用新型的实施例2的手术器具示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

经过发明人研究，在使用基于深度相机的手术导航系统设备辅助手术时，医生佩戴AR眼镜，使用传统的加手术器械进行手术操作，但是传统的功能部件一般固定在安装板上，并通过安装板加装于手术器械上。而功能部件往往位于安装板一侧，医生在使用手术器械时，不可避免的转动手术器械，导致部分或全部功能部件被安装板遮挡，从而无法被深度相机有效识别，致使医疗器械位置信息采集的间歇性中断，影像整个导航图像。

基于此，考虑到深度相机模块是装设在医生佩戴的AR眼镜上，本实用新型第一实施方式提出一种立体式手术器具，如图1所示，具体包括：器具主体1、加装在器具主体1手持端的能够被深度相机周期性测距追踪的追踪装置，追踪装置包括：与器具主体1手持端连接的追踪支架、至少3个不在同一直线的能够被深度相机周期性测距追踪的标记部4，其中，追踪支架包括与手持端连接的主骨2、与主骨2连接的多个枝干3，需要说明的是，标记部4固定在枝干3的末端，标记部4与枝干3数量相等并一一对应。另外，各标记部4围成的平面与器具主体1相交并形成大于0度小于180度的夹角，而作为优选的，夹角最好为90度，即该平面与器具主体1垂直。

需要解释的是，深度相机区别于我们平时用到的2D相机。与传统相机不同之处在于该相机可同时拍摄景物的灰阶影像资讯及包含深度的3维资讯。其设计原理系针对待测场景发射一参考光束，借由计算回光的时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度资讯，此外再结合传统的相机拍摄，以获得2维影像资讯。目前，深度相机有TOF、结构光、激光扫描等几种，本实用新型中以其中使用较为普标的TOF相机为例。

因此，在手术器具上加装追踪装置，可以实现深度相机对目标图像的分割、标记、识别、跟踪，从而准确的获取手术器具动态信息。

另外，需要说明的是，该手术器具可以是探针，也可以是开孔器或者螺丝刀等，如图2示出的，图中器具主体1为螺丝刀5。

在本实施方式中，对上述提到的标记部4形状不做具体限定，标记部4 可以是正方体、椭圆体、圆锥体等，但是，在实际使用中，作为优选的，标记部4宜为圆形小球，因为小球的中心点便于确定，方便深度相机获取小球位置以及后期数据计算，区别于NDI光学追踪设备的标记小球，本实用新型的标记部4表面无需喷涂特殊的反光材料，降低制作成本。

并且，枝干3末端外表面开设有外螺纹6，圆形小球开设有用于枝干3 末端插入的槽孔，槽孔内壁开设有与枝干3末端外螺纹6相对应的内螺纹，通过将枝干3末端插入槽孔并旋紧，从而将圆形小球固定在枝干3上，本实施方式中，枝干3的数量与标记部4相同。

值得注意的是，标记部4围成的平面为不规则多边形平面，即标记部4 非对称分布，以便计算方向。并且，在本实施方式中，平面的中心点可以位于器具主体1与追踪装置的连接处，从而使得手术器具整体重量分布均匀，医生在使用手术器具时，有较好的平衡度。

另外，由于标记部4为多个，因此，追踪装置的体积要大于器具主体1，且追踪装置的构成相较于器具主体1也较为复杂，若追踪支架与器具主体1 为相同材料，势必会造成手术器具追踪装置一端明显沉重，并且，器具主体 1部分由于需要介入人体，所选用的材料一般为符合相关要求的生物医学材料，例如钛合金等，追踪支架可以选用上述材料制作。但是，如果利用上述材料制作追踪支架，则会增加产品的制作成本。

为了方便医生操作使用，在设计上，会尽量控制手术器具的重量，避免手术器具过于笨重。以图1为例，标记部4有3个小球，追踪支架为连接各标记部4的框体结构，其余地方均为镂空部；或者追踪支架为十字交叉结构，各标记部4位于交叉端点上，较佳的，追踪支架选用铝合金材质制作，保证一定机械强度的同时，还降低了手术器具的整体重量，并且控制了产品的成本。

综上所述，通过在器具主体1加装追踪装置，通过在器具主体1加装追踪装置，使得手术器械能够被深度相机周期性测距追踪，从而获取手术器械的实时位置信息，并最终融合在导航图像中，以便于在手术操作中，医生可以实时了解手术器械与人体的相对位姿。并且，将标记部4固定在追踪架的枝干3末端，由于各标记部4围成的平面与所述器具主体1相交并形成大于 0度小于180度的夹角，且深度相机是加装在AR眼镜上，深度相机的有效视野为从上往下展开，标记部4能够始终暴露在深度相机的有效视野中，从而，不管手术器械如何转动，始终能保证标记部4不被遮挡。

本实用新型的第二实施方式涉及一种立体式手术器具，如图3所示，第二实施方式是对第一实施方式的一种改进，主要改进之处在于：器具主体1 与追踪装置为可拆卸连接。

在实际手术中，加装有追踪装置的手术器具完成一次手术后，由于追踪装置不便于消毒，手术器具使用一次后往往会被废弃，成为医疗垃圾。而考虑到大部分手术器具成本较高，本实施方式通过器具主体1与追踪装置可拆卸连接的方式，实现节约环保效果。

具体地说，器具主体1手持端开设有外螺纹6，而追踪支架的主骨2与器具主体1连接，主骨2上开设有用于器具主体1手持端旋入的旋孔(图中未标示)，旋孔的孔壁上开设有与器具主体1手持端外螺纹6相配合的内螺纹，使得器具主体1的手持端能够旋入旋孔并固定。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。