手术器械尖端标定系统的制作方法

本实用新型涉及医疗器械领域，特别是涉及一种手术器械尖端标定系统。

背景技术：

手术器械是医生实施手术的直接工具，对手术器械的准确、实时跟踪定位，是实现手术导航成功的关键。手术过程中为了达到准确跟踪手术器械的目的，需要术前对手术器械进行标定。

传统的手术器械标定系统通常使用长短轴进行标定，以牙科手机为例，标定过程可以分为两个步骤：第一步先进行长轴标定，在牙科手机上安装长轴种子钻，将钻头保持放置在参考板标定位置，通过调整设置在牙科手机上的定位器的不同角度，来采集特定数量长轴钻头样本点；第二步进行短轴标定，牙科手机换装短轴种子钻，重复以上第一步长轴标定的操作，采集得到特定数量短轴钻头样本点。最后，通过长轴钻头样本点和短轴钻头样本点计算得到钻头轴向量，并将该钻头轴向量作为标定结果。采用上述传统的标定系统，在标定过程中需要切换安装不同轴长的种子钻，标定过程繁琐。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够简化手术器械标定过程的手术器械尖端标定系统。

为了实现上述目的，一方面，本实用新型实施例提供了一种手术器械尖端标定系统，所述系统包括：

手术器械，手术器械上设置有手术器械定位器；

参考板，设置有标定位置，标定位置的形状与手术器械尖端的形状匹配，在对手术器械尖端标定的过程中，手术器械尖端放置于标定位置中；

用于采集参考板、手术器械以及参考板上标定位置的空间位置坐标的导航仪，导航仪与手术器械及参考板连接；

用于根据空间位置坐标以及参考板的配置数据得到手术器械尖端的轴向向量以完成标定的计算机，计算机与导航仪进行连接。

在其中一个实施例中，参考板还包括参考板定位器和配准点。

在其中一个实施例中，参考板定位器包括多个红外发光灯，在通电状态下，红外发光灯发出红外光，用于被导航仪实时捕捉识别，以获取参考板的空间位置坐标。

在其中一个实施例中，配准点数量不少于6个，且配准点在不同的空间平面上。

在其中一个实施例中，配准点的形状为球状。

在其中一个实施例中，标定位置包括尖端点和末端点。

在其中一个实施例中，手术器械定位器包括多个红外发光灯，在通电状态下，红外发光灯发出红外光，用于被导航仪实时捕捉识别。

在其中一个实施例中，所述系统还包括显示器，用于显示导航仪的视角范围，导航仪视角范围用于指示调节参考板和手术器械的位置。

在其中一个实施例中，导航仪和计算机通过接口线连接，并通过com协议进行数据交互。

在其中一个实施例中，手术器械为牙科手机。

上述手术器械尖端标定系统，包括手术器械，手术器械上设置有手术器械定位器；参考板，设置有标定位置，标定位置的形状与手术器械尖端的形状匹配，在对手术器械尖端标定的过程中，手术器械尖端放置于标定位置中；用于采集参考板、手术器械以及参考板上标定位置的空间位置坐标的导航仪，导航仪与手术器械及参考板连接；用于根据空间位置坐标以及参考板的配置数据得到手术器械尖端的轴向向量以完成标定的计算机，计算机与参考板及导航仪进行连接。本申请通过在参考板上设定标定位置，使得手术器械尖端标定不再需要根据长、短轴种子钻分步进行，标定过程十分简单。

附图说明

将参考附图通过示例方式来描述本实用新型的优选而非限制的实施例，其中：

图1为一个实施例中手术器械尖端标定系统的结构示意图；

图2为一个实施例中参考板的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本申请实施例提供了一种手术器械尖端标定系统100，如图1所示，手术器械尖端标定系统100可以包括手术器械110、参考板120、导航仪130和计算机140。手术器械110上设置有手术器械定位器111。手术器械110与导航仪130的一个端口连接。参考板120上设置有标定位置(图1中未示出)，标定位置的形状与手术器械尖端的形状匹配，在对手术器械尖端标定的过程中，手术器械尖端放置于标定位置中。参考板120与导航仪130的另一个端口连接。在标定过程中，导航仪130用于采集参考板120、手术器械110以及参考板上标定位置的空间位置坐标。导航仪130与计算机140连接，用于将采集的空间位置坐标发送至计算机140，使得计算机140根据空间位置坐标以及预先设置的参考板120的配置数据得到手术器械尖端的轴向向量以完成标定。

上述手术器械尖端标定系统，通过在参考板上设定标定位置，使得手术器械尖端标定不再需要根据长、短轴种子钻分步进行，标定过程十分简单；同时不再需要为不同类型的手术器械尖端定制长、短轴种子钻，可以帮助节约成本。另外，对于一些几何结构比较复杂的手术器械尖端而言，生产对应的长、短轴种子钻比较麻烦，需要花费大量时间，因此还可以提高对手术器械尖端进行标定的效率。

在一个实施例中，如图2所示，参考板120还包括参考板定位器210和配准点220。在参考板120未配准的情况下，可以借助参考板120上的配准点220对参考板120进行配准，进而再使用配准后参考板120对手术器械尖端进行标定。进一步地，在本实施例中，还可以通过改变参考板120的形状，从而减小参考板120的占用体积，且减小参考板的重量。

在一个实施例中，继续参考图2，参考板定位器210包括多个红外发光灯，在通电状态下，红外发光灯发出红外光，用于被导航仪130实时捕捉识别，以获取参考板120的空间位置坐标。导航仪130可以通过内置驱动实时计算识别出参考板定位器的位置坐标。在本实施例中，关于参考板定位器210所包含的多个红外发光灯在参考板上的排布规则可以参考所使用的导航仪130的排布规则限制说明。参考导航仪130的排布规则限制说明，可以使得导航仪130能够获得一个较佳的器械识别准确率，从而可以减小手术器械尖端标定的误差值。

在一个实施例中，配准点220数量不少于6个，且配准点220在不同的空间平面上。具体地，在本实施例中，以配准点220的形状为球状进行说明，配准点220可以设置在参考板上的随机位置，且所有配准点220的球心位于不同的空间平面上。在对参考板进行配准时，可以选择一个已标定的手术器械和对应的手术器械尖端，将该已标定的手术器械尖端依次放入配准点220，通过导航仪130采集配准点220在参考板坐标系下的空间位置坐标，并将所采集的空间位置坐标发送至计算机140。进而由计算机140根据预先存储的参考板配置数据和配准点122在参考板坐标系下的空间位置坐标进行计算得到参考板120的配准矩阵，从而完成参考板120的配准。本实施例中，通过设置多个配准点，且所有配准点在不同的空间平面上，可以提高参考板配准的准确性，进而提高对手术器械尖端进行标定的准确性。

在一个实施例中，继续参考图2。标定位置230包括尖端点231和末端点232。具体地，在本实施例中，手术器械尖端可以是带有弯头的尖端。尖端点231和末端点232分别对应手术器械尖端弯头的尖端点和弯头转折点。在手术器械尖端放入标定位置时，手术器械尖端可以和标定位置230紧密贴合。

在一个实施例中，手术器械定位器包括多个红外发光灯，在通电状态下，红外发光灯发出红外光，用于被导航仪实时捕捉识别，以获取手术器械110的空间位置坐标。导航仪130可以通过内置驱动实时计算识别出手术器械110的位置坐标。

在一个实施例中，继续参考图1，所述系统还包括显示器150，用于显示导航仪130的视角范围,导航仪视角范围用于指示调节参考板120和手术器械110的位置。具体地，用户可以通过显示器150读取当前手术器械110和参考板120在导航仪视角范围内的位置,将手术器械110和参考板120调节到导航仪视角范围内，可以提高对手术器械尖端标定的准确性。

在一个实施例中，导航仪130和计算机140通过接口线连接，并通过com协议进行数据交互。

在一个实施例中，提供用户操作本申请中的手术尖端标定系统的具体实施例，包括以下步骤：

(1)连接确认。导航仪的一个端口与手术器械连接；导航仪的另一个端口与参考板连接；导航仪与计算机通过接口线连接。

(2)打开计算机和导航仪。参考板定位器和手术器械定位器通电，参考板定位器和手术器械定位器发出红外光，红外光可以被导航仪实时捕捉。

(3)选择一个已标定手术器械以及对应的已标定手术器械尖端。将已标定手术器械尖端依次放入参考板的配准点，通过导航仪采集配准点的空间位置坐标。在配准过程中，导航仪通过com协议实时将采集到的配准点空间位置坐标传输给计算机，由计算机根据接收到的配准点空间位置坐标和预先存储的参考板配置数据，以及预设的算法计算得到配准矩阵。在配准过程中，还可以通过显示器实时显示对参考板配准的进展。

(4)将手术器械尖端紧密放入至参考板上的标定位置。标定位置包括尖端点和末端点。

(5)将手术器械和参考板调至导航仪视角范围内。

(6)调整导航仪或参考板的朝向，使得手术器械定位器能够在多个面都采集到满足需要的标定位置中尖端点和末端点的空间位置坐标。通过导航仪将所采集到的尖端点和末端点空间位置坐标传输给计算机，进而由计算机根据接收到的尖端点和末端点的空间位置坐标，以及参考板的配准矩阵计算得到手术器械尖端标定的轴向向量，从而完成对手术器械尖端的标定。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。