一种可被深度相机追踪的手术器械的制作方法

本实用新型涉及医疗器械领域，特别涉及一种可被深度相机追踪的手术器械。

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，其原理为：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，获得患者的虚拟模型；装载有TOF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环境中的患者重合。医生根据导航图像，可以直观了解患者的内部解剖结构，快速确定入刀口位置。但是，在手术过程中，当手术器械介入患者体内时，部分手术器械被人体遮蔽，深度相机模块无法获得被人体遮蔽的那部分手术器械，即深度相机模块无法直接获取完整的手术器械的位置信息，使得医生不能根据导航图像实时了解手术器械在患者体内的具体位置以及深度等信息，因此，如何在手术过程中获取手术器械完整的位置信息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，如何在手术过程中实时获取手术器械的完整位置信息。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种可被深度相机追踪的手术器械，包括：器械主体、加装在所述器械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；其中，所述追踪装置包括：与所述器械主体手持端连接的追踪支架、安装在所述追踪支架上的N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，N为大于 2的整数，各标记部位于同一平面，切所述平面为任一不对称的多边形。

本实用新型的实施方式，相对于现有技术而言，在器械主体加装追踪装置，使得手术器械能够被深度相机周期性测距追踪，器械主体的与追踪装置的相对位置关系是固定的，且器械主体的虚拟模型预先存入处理器中，通过深度相机实时获取追踪装置的位置信息，间接的实现在手术过程中，实时获取手术器械的完整位置信息，即使器械主体遮蔽在人体中，器械主体的虚拟模型依然融合在导航图像中，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。

优选的，所述标记部为圆形小球。

优选的，所述标记部与所述追踪支架可拆卸链接。

优选的，所述追踪支架为铝合金材质。

优选的，所述器械主体为探针或开孔器或螺丝刀。

优选的，所述器械主体与所述追踪装置可拆卸连接。

优选的，所述深度相机为TOF相机。

附图说明

图1为本实用新型的第1实施方式的手术器械示意图；

图2为本实用新型的第1实施方式的带有追踪装置的平角螺丝刀示意图；

图3为本实用新型的第2实施方式的手术器械示意图。

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

本实用新型第一实施方式涉及一种可被深度相机追踪的手术器械，如图 1所示，具体包括：器械主体1、加装在器械主体1手持端的能够被深度相机周期性测距追踪的追踪装置2；其中，追踪装置2包括：与器械主体1手持端连接的追踪支架21、安装在追踪支架21上的至少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22。

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遍的TOF相机为例。

因此，即使在手术过程中，当器械主体1部分介入到患者体内，深度相机无法获取器械主体1的完整位置信息，通过在手术器械上加装追踪装置2，深度相机实时获取追踪装置2的位置信息，间接得到手术器械的动态信息。在一些具体的实现方式中，可以先将器械主体1与追踪装置2的模型加载到处理器中，处理器与深度相机通信连接，在使用过程中，设定追踪装置2为深度相机的目标获取对象，通过追踪装置2间接获取器械主体1的位置信息，这样便可以实现在手术过程中，当器械主体1部分置入在人体中时，在显示终端依然能够显示器械主体1的完整图像，方便医生实时了解手术器械在患者体内的进入深度、方向等信息。

另外，需要说明的是，在一些可能的场景中，该手术器械的器械主体1 可以是探针，也可以是开孔器或者螺丝刀等，如图2所示出的平角螺丝刀3，而本实施方式主要结合图1，以探针为例进行说明。

在本实施方式中，对上述提到的标记部22形状不做具体限定，标记部 22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22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部件，本实用新型的标记部22表面无需喷涂特殊的反光材料，大大降低制作成本。

较佳的，各标记部22位于同一平面，且平面为任一不对称的多边形，以便于深度相机计算方向。另外，为使得医生在使用手术器械时，有较好的平衡度，手术器械的整体重量分布比较均匀，平面的中心点最好位于器械主体1的长度方向的轴线上。

需要说明的是，器械主体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21可以选用上述材料制作。但是由于标记部22为多个，追踪装置2的体积、重量往往较大，且追踪装置2的构成相较于器械主体1也较为复杂，若追踪支架21与器械主体1为相同材料，势必会造成手术器械追踪装置2一端明显沉重，并且如果利用上述材料制作追踪支架21，也会增加产品的制作成本，因此，为了方便医生操作使用，在设计上，会尽量控制手术器械的重量，避免手术器械过于笨重。在一些可能出现的场景中，追踪支架21可以为连接各标记部 22的框体结构，其余地方均为镂空部；或者追踪支架21为十字交叉结构，各标记部22位于交叉端点上，较佳的，追踪支架21选用铝合金材质制作，在保证一定机械强度的同时，还降低了手术器械的整体重量，并且控制了产品的成本。

综上所述，在器械主体1加装追踪装置2，使得手术器械能够被深度相机周期性测距追踪，器械主体1的与追踪装置2的相对位置关系是固定的，且器械主体1的虚拟模型预先存入处理器中，通过深度相机实时获取追踪装置2的位置信息，间接的实现在手术过程中，实时获取手术器械的完整位置信息。即使器械主体1遮蔽在人体中，器械主体1的虚拟模型依然融合在导航图像中，以便于在手术过程中，医生可以实时了解手术器械与人体的相对位姿。

本实用新型的第二实施方式涉及一种可被深度相机追踪的手术器械，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：器械主体1与追踪装置2可拆卸连接，且追踪装置2与标记部22也可以是拆卸连接，这种相对自由的连接方式方便局部耗材的更换。

在实际手术中，加装有追踪装置2的手术器械在完成一次手术后，由于追踪装置2不便于消毒，手术器械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械成本较高，本实施方式通过器械主体1与追踪装置 2可拆卸连接的方式，实现节约环保效果。

具体地说，器械主体1手持端开设有外螺纹4，而追踪支架21与器械主体1连接的一端开设有用于器械主体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械主体1手持端外螺纹4相配合的内螺纹(图中未标示)，使得器械主体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。