一种肿瘤科用穿刺定位辅助系统的制作方法

1.本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种肿瘤科用穿刺定位辅助系统。


背景技术：

2.骨与软组织肿瘤是严重危害人类健康及生命的疾病，近年来发病率逐渐上升，且发病年龄逐渐下降，早期发现、正确的诊断、及时治疗对预后有重要的影响。随着检查手段及方法的不断提高，使诊断的正确率逐渐提高，但仍有很大一部分肿瘤不具备典型的影像学特点，诊断困难。正确的诊断需要临床、影像及病理三结合。其中，病理诊断对治疗方案的选择起着关键作用。所以穿刺活检是获取病理诊断的主要途径。
3.经过本团队的海量检索，了解到现有的穿刺定位方式主要有如公开号为jps59177031a、jp2014516760a和cn102940533b，其中以公开号为cn103549996b所公开的定位装置尤为具有代表性，该装置在使用时，通过圆形基板的放置先固定穿刺的位置，在通过活动角度板的角度设置和锁定来设定穿刺角度，最后通过可供穿刺针穿过的空心管周围的刻度来锁定穿刺深度，这种方式是通过依靠操作者的经验和感觉对穿刺入口点进行定位，而由于每个人的内脏组成虽然相同，但形状和位置还是有所偏差，所以还需要借助影像进行判断分析，而影像的定位与实际的定位又有所偏差，所以为了确保定位的准确性，需要开发一种可以明显直接判断穿刺点的穿刺定位辅助系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，针对现有的穿刺定位装置所存在的不足，提出了一种肿瘤科用穿刺定位辅助系统及其定位方法。
5.为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：
6.一种肿瘤科用穿刺定位辅助系统，包括手术床、定位装置和监测装置；
7.所述定位装置包括：支撑架，所述支撑架与手术床连接；
8.调整模块，设置在支撑架上，用于带动视觉定位模块进行平移；
9.视觉定位模块，设置在调整模块上，用于对患者进行识别和定位，然后将人体内部影像图投影至患者身上，且进行显示穿刺入口的定位标记；
10.所述监测装置包括环体、滚柱和编码器，所述环体设置有安装腔，且环体的内侧面为开放结构，所述环体的安装腔上设置有安装座，所述滚柱转动设置在安装座上，所述编码器设置在安装腔内且与滚柱连接，所述编码器被构造成测量滚柱的转动位移，所述滚柱设置有两个且对称设置在环体的中心孔的两侧且两个滚柱之间设置有供穿刺针穿过的间隙。
11.进一步的，所述环体由两个一端铰接，另一端相互卡扣连接的半环体组成。
12.进一步的，所述调整模块包括x轴移动单元、y轴移动单元和旋转单元，所述x轴移动单元设置在支撑架上，所述x轴移动单元用于带动视觉定位模块沿第一方向平移，所述y轴移动单元设置在x轴移动单元上，且y轴移动单元用于带动视觉定位模块沿与第一方向垂直的第二方向平移，所述旋转单元设置在所述y轴移动单元上，且旋转单元用于带动视觉定
位模块进行旋转。
13.进一步的，所述x轴移动单元包括第一导轨、第一滑块和第一驱动机构，所述第一导轨设置在所述支撑架上，所述第一滑块滑动设置在所述第一导轨上，所述第一驱动机构设置在所述第一导轨上且用于带动第一滑块沿第一导轨进行滑动。
14.进一步的，所述y轴移动单元包括第二导轨、第二滑块和第二驱动机构，所述第二导轨设置在所述第一滑块上且垂直于第一导轨设置，所述第二滑块滑动设置在所述第二导轨上，所述第二驱动机构设置在所述第二导轨上且用于带动第二滑块沿第二导轨进行滑动。
15.进一步的，所述旋转单元包括固定座、第三驱动机构和转动安装台，所述固定座设置在所述第二滑块上，所述第三驱动机构设置在所述固定座上，且被构造成带动转动安装台进行转动。
16.进一步的，所述视觉定位模块包括识别单元、控制单元和投影单元，所述投影单元、识别单元均安装在所述转动安装台上，所述控制单元设置在固定座上，所述识别单元被构造成拍摄躺在手术床上的患者，所述控制单元用于接收人体内部影像图，然后根据识别单元拍摄到的实时身体影像图对人体内部影像图进行调整尺寸和添加穿刺标记，然后发送至投影单元，所述投影单元用于将从控制单元接收的影像进行投影。
17.进一步的，所述识别单元包括摄像头和信息传输单元，所述摄像头用于拍摄手术床上的患者，生成拍摄影像，同时将所述拍摄影像发送至信息传输单元，所述信息传输单元用于将拍摄影像发送至控制单元。
18.一种所述穿刺定位辅助系统的定位方法，包括：
19.s1、收集患者的姿势相同且从人体前方进行拍摄和照射的人体内部影像图和人体外表特征图，将人体内部影像图和人体外表特征图通过有线传输或者无线网络传输至控制单元，控制单元识别人体内部影像图与人体外表特征图的外轮廓，分别绘制第一轮廓线和第二轮廓线，然后调整人体外表特征图的位置和尺寸使得第一轮廓线与第二轮廓线统一后，控制单元依次在人体外表特征图的两个乳尖和肚脐的位置作出第一定位点、第二定位点和第三定位点，将三个定位点依次连接形成第一三角区，在人体内部影像图的对应位置上制作与人体外表特征图的第一三角区位置对应且形状尺寸均相同的第二三角区，同时在第二三角区作出依次与所述第一定位点、第二定位点和第三定位点对应的第四定位点、第五定位点和第六定位点；
20.s2、使患者裸身正躺在手术床上，实施麻醉后，通过识别单元对患者进行拍摄，生成实时身体影像图，同时通过信息传输单元将实时身体影像图发送至控制单元，控制单元对人体内部影像图的尺寸进行调整，然后将调整后的人体内部影像图，再调整投影单元的位置使得人体内部影像图与患者位置对应；
21.控制单元进行识别实时身体影像图的乳尖和肚脐的位置，依次作出第七定位点、第八定位点和第九定位点，将实时身体影像图的三个定位点依次连接，形成第三三角区，分别测量第八定位点与第九定位点的距离s1，第四定位点与第五定位点的距离s2，得出尺寸比例然后根据尺寸比例k将人体内部影像图与第二三角区进行等比例缩小或扩大，然后通过投影单元将人体内部影像图投影至患者身上，进行调整投影单元的位置使得人体内部
影像图的第四定位点、第五定位点和第六定位点与识别单元实时拍摄的实时身体影像图的两个乳尖和肚脐的位置对齐；
22.s3、然后控制单元根据穿刺目标类型进行确定穿刺定位点，如穿刺目标为肝时，使得穿刺定位点设置在表皮靠近肝部且与其他内脏和动脉错开的位置，然后控制单元在人体内部影像图的穿刺定位点位置进行添加标记点，生成第二影像，同时通过投影单元将第二影像投影至人体身上，以供人们通过标记点确定穿刺入口；
23.s4、将监测装置的检测数据进行复位后，将监测装置放置在检测放置位标记，且使得环体的底部与人体皮肤紧贴，然后使用穿刺针从监测装置的两个滚柱之间插入人体进行取样，同时监测装置进行收集穿刺针的穿刺深度信息，然后发送至控制单元，控制单元将接收到的移动路径信息与人体内部影像图进行合成，生成第三影像，然后通过投影单元将第三影像替代第二影像进行投影显示，通过观察投影影像了解穿刺是否达到目标位置，同时控制单元根据接收到的穿刺深度信息对第三影像进行实时更新，到达目标位置后进行取样操作后，将穿刺针拔出，穿刺取样完成。
24.本发明所取得的有益效果是：
25.通过设置定位装置方便穿刺入口进行视觉定位，以准确定位穿刺口和了解患者的体征信息；通过设置投影单元可对患者的身体影像进行投影显示，以便于直观地了解患者的身体构造信息；通过设置调整模块可对投影单元的位置和投影角度进行调整，同时通过控制单元对各个影像图的尺寸进行自动调整，使得投影影像与人体进行自动对齐，从而保证穿刺定位的准确性；通过设置监测模块可进行测量穿刺针的穿刺深度，同时可通过投影单元进行显示以直观地了解到穿刺情况。
附图说明
26.从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
27.图1为本发明的手术床与定位装置的结构示意图。
28.图2为本发明的投影单元和识别单元的位置关系示意图。
29.图3为本发明的监测模块的结构示意图。
30.图4为本发明在实时身体影像图上建立第三三角区后的示意图。
31.图5为本发明在人体内部影像图中建立第二三角区后的的示意图。
32.图6为本发明将人体内部影像图投影至身体进行对齐后的示意图。
33.图中：手术床1、定位装置2、支撑架21、调整模块22、x轴移动单元221、y轴移动单元222、旋转单元223、视觉定位模块23、投影单元231、识别单元232、控制单元233、监测装置3、环体31、滚柱32、编码器33。
具体实施方式
34.为了使得本发明的目的.技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统.方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统.方法.特征和优点都包括在
本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
35.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
36.实施例一。
37.如图1、图2、图3所示，一种肿瘤科用穿刺定位辅助系统，包括手术床1、定位装置2和监测装置3；
38.所述定位装置包括：支撑架21，所述支撑架与手术床连接；
39.调整模块22，设置在支撑架上，用于带动视觉定位模块进行平移；
40.视觉定位模块23，设置在调整模块上，用于对患者进行识别和定位，然后将人体内部影像图投影至患者身上，且进行显示穿刺入口的定位标记；
41.所述监测装置包括环体31、滚柱32和编码器33，所述环体设置有安装腔，且环体的内侧面为开放结构，所述环体的安装腔上设置有安装座，所述滚柱转动设置在安装座上，所述编码器设置在安装腔内且与滚柱连接，所述编码器被构造成测量滚柱的转动位移，所述滚柱设置有两个且对称设置在环体的中心孔的两侧且两个滚柱之间设置有供穿刺针穿过的间隙；
42.所述调整模块包括x轴移动单元221、y轴移动单元222和旋转单元223，所述x轴移动单元设置在支撑架上，所述x轴移动单元用于带动视觉定位模块沿第一方向平移，所述y轴移动单元设置在x轴移动单元上，且y轴移动单元用于带动视觉定位模块沿与第一方向垂直的第二方向平移，所述旋转单元设置在所述y轴移动单元上，且旋转单元用于带动视觉定位模块进行旋转；
43.所述x轴移动单元包括第一导轨、第一滑块和第一驱动机构，所述第一导轨设置在所述支撑架上，所述第一滑块滑动设置在所述第一导轨上，所述第一驱动机构设置在所述第一导轨上且用于带动第一滑块沿第一导轨进行滑动；
44.所述y轴移动单元包括第二导轨、第二滑块和第二驱动机构，所述第二导轨设置在所述第一滑块上且垂直于第一导轨设置，所述第二滑块滑动设置在所述第二导轨上，所述第二驱动机构设置在所述第二导轨上且用于带动第二滑块沿第二导轨进行滑动；
45.所述旋转单元包括固定座、第三驱动机构和转动安装台，所述固定座设置在所述第二滑块上，所述第三驱动机构设置在所述固定座上，且被构造成带动转动安装台进行转动；
46.所述视觉定位模块包括识别单元232、控制单元233和投影单元231，所述投影单元、识别单元均安装在所述转动安装台上，所述控制单元设置在固定座上，所述识别单元被构造成拍摄躺在手术床上的患者，所述控制单元用于接收人体内部影像图，然后根据识别单元拍摄到的实时身体影像图对人体内部影像图进行调整尺寸和添加穿刺标记，然后发送至投影单元，所述投影单元用于将从控制单元接收的影像进行投影；
47.所述识别单元包括摄像头和信息传输单元，所述摄像头用于拍摄手术床上的患者，生成拍摄影像，同时将所述拍摄影像发送至信息传输单元，所述信息传输单元用于将拍摄影像发送至控制单元。
48.本系统通过设置定位装置方便穿刺入口进行视觉定位，以准确定位穿刺口和了解患者的体征信息；通过设置投影单元可对患者的身体影像进行投影显示，以便于直观地了解患者的身体构造信息；通过设置调整模块可对投影单元的位置和投影角度进行调整，同时通过控制单元对各个影像图的尺寸进行自动调整，使得投影影像与人体进行自动对齐，从而保证穿刺定位的准确性；通过设置监测模块可进行测量穿刺针的穿刺深度，同时可通过投影单元进行显示以直观地了解到穿刺情况。
49.实施例二，本实施例为上述实施例的进一步描述应当理解本实施例包括前述全部技术特征并作进一步具体描述：
50.所述投影单元包括信息接收单元、影像光束发生器和投影镜头，所述信息接收单元用于接收影像信息，所述影像光束发生器用于根据所述影像信息生成影像光束，同时将影像光束照射至投影镜头，所述投影镜头用于接收所述影像光束，然后将影像光束透射至下方的患者身上。
51.实施例三，本实施例为上述实施例的进一步描述应当理解本实施例包括前述全部技术特征并作进一步具体描述：
52.进一步结合图4、图5、图6所示，一种所述穿刺定位辅助系统的定位方法，包括：
53.s1、收集患者的姿势相同且从人体前方进行拍摄和照射的人体内部影像图和人体外表特征图，将人体内部影像图和人体外表特征图通过有线传输或者无线网络传输至控制单元，控制单元识别人体内部影像图与人体外表特征图的外轮廓，分别绘制第一轮廓线和第二轮廓线，然后调整人体外表特征图的位置和尺寸使得第一轮廓线与第二轮廓线统一后，控制单元依次在人体外表特征图的两个乳尖和肚脐的位置作出第一定位点、第二定位点和第三定位点，将三个定位点依次连接形成第一三角区，在人体内部影像图的对应位置上制作与人体外表特征图的第一三角区位置对应且形状尺寸均相同的第二三角区，同时在第二三角区作出依次与所述第一定位点、第二定位点和第三定位点对应的第四定位点、第五定位点和第六定位点；
54.其中，所述人体内部影像图为通过现有医院常用的x光人体检测仪进行照射收集，人体外表特征图是通过有存储功能的照相机或摄像头进行拍摄；
55.所述调整人体外表特征图的位置和尺寸使得第一轮廓线与第二轮廓线统一的具体方式为：调整人体外表特征图的尺寸使得第二轮廓线围成的区间的水平最小长度与第二轮廓线围城的区间的对应的水平最小长度，将人体外表特征图进行尺寸调整后，取第一轮廓线扩大3％作为外区轮廓线，取第一轮廓线缩小3％作为内区轮廓线，外区轮廓线与内区轮廓线之间的区间为定位区，然后调整人体外表特征图的位置使得第二轮廓线完全定位在定位区内；
56.s2、使患者裸身正躺在手术床上，实施麻醉后，通过识别单元对患者进行拍摄，生成实时身体影像图，同时通过信息传输单元将实时身体影像图发送至控制单元，控制单元对人体内部影像图的尺寸进行调整，然后将调整后的人体内部影像图，再调整投影单元的位置使得人体内部影像图与患者位置对应；
57.所述控制单元对人体内部影像图的尺寸进行调整，然后将调整后的人体内部影像图，再调整投影单元的位置使得人体内部影像图与患者位置对应，具体调整方式为：控制单元进行识别实时身体影像图的乳尖和肚脐的位置，依次作出第七定位点、第八定位点和第九定位点，将实时身体影像图的三个定位点依次连接，形成第三三角区，分别测量第八定位点与第九定位点的距离s1，第四定位点与第五定位点的距离s2，得出尺寸比例然后根据尺寸比例k将人体内部影像图与第二三角区进行等比例缩小或扩大，然后通过投影单元将人体内部影像图投影至患者身上，进行调整投影单元的位置使得人体内部影像图的第四定位点、第五定位点和第六定位点与识别单元进行实时拍摄的实时身体影像图的两个乳尖和肚脐的位置对齐；
58.s3、然后控制单元根据穿刺目标类型进行确定穿刺定位点，如穿刺目标为肝时，使得穿刺定位点设置在表皮靠近肝部且与其他内脏和动脉错开的位置，然后控制单元在人体内部影像图的穿刺定位点位置进行添加标记点，生成第二影像，同时通过投影单元将第二影像投影至人体身上，以供人们通过标记点确定穿刺入口；
59.所述标记点包括穿刺针口位标记和监测放置位标记；
60.s4、将监测装置的检测数据进行复位后，将监测装置放置在检测放置位标记，且使得环体的底部与人体皮肤紧贴，然后使用穿刺针从监测装置的两个滚柱之间插入人体进行取样，同时监测装置进行收集穿刺针的穿刺深度信息，然后发送至控制单元，控制单元将接收到的移动路径信息与人体内部影像图进行合成，生成第三影像，然后通过投影单元将第三影像替代第二影像进行投影显示，通过观察投影影像了解穿刺是否达到目标位置，同时控制单元根据接收到的穿刺深度信息对第三影像进行实时更新，到达目标位置后进行取样操作后，将穿刺针拔出，穿刺取样完成；
61.所述监测装置进行收集穿刺针的穿刺深度信息，具体方式为：当穿刺针与滚柱接触且继续下伸，穿刺针带动滚柱转动，则穿刺针的穿刺深度h＝l
1-l2，其中l1为编码器收集到的滚柱移动距离，l2为滚柱的轴心至环体底面的距离。
62.虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
63.在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
64.综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上
这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。