一种基于术中透视影像的锥角度激光定位及引导系统的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械领域，特别是涉及一种基于术中透视影像的锥角度激光定位及引导系统。


背景技术：

2.在外科手术中越来越多的手术需要使用ct、mri等仪器来进行术前定位，而后在术中通过x线放射透视的方式获取术前定位位置，能够准确地获取术前定位位置是目前各种高精度手术或微创手术成败的关键。
3.然而，在目前的临床实践当中，获取该术前定位的方式仅是通过普通的放射透视的方式获取的透视影像，并通过肉眼观察的方式人工进行匹配，并依赖术者的临床经验来判断出该术前定位对应的患者体表上相应的位置，然而这种方式非常依赖于术者的临床经验判断，经常需要通过反复透视来提高定位的精度，进而导致透视的辐射量过大损害医患健康；更为严重的是，这种方式获得的定位精准度较低，手术效率低，对于临床经验不足的医师来说很容易错误测算术前定位位置，造成较大的定位偏差从而严重影响手术的精度，更有甚者会导致手术的失败，引起严重的医疗事故。基于上述原因，导致目前高精度定位手术或微创手术的手术难度高、对术者的临床经验要求高，直接制约了这类手术的普及和推广。
4.随着科技的进步和发展，目前也开始出现了一些仪器来协助医师获得术前定位位置，例如导航(术中o-arm)、手术机器人（mazor、rosa）、导航+手术机器人系统（mazor x stealthtm edition）等高端的医疗设备已经开始提供术前定位位置了，然而这类仪器操作繁琐且耗时，并且一旦患者扫描后出现相对坐标漂移的情况又必须得重新操作注册，耗时大，严重影响手术效率。
5.基于上述现有技术中存在的问题，目前在这类高精度或微创手术当中缺乏能够快速且精准地获取术前定位的相关技术和设备。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种基于术中透视影像的锥角度激光定位及引导系统，其能够依据监视屏上所显示的术前定位目标点在屏幕上的相对偏移距离，快速且精准地控制引导激光照射在对应的体表投影位置处。
7.为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
8.一种基于术中透视影像的锥角度激光定位及引导系统，应用于具有x线发射源、x线接收成像装置和监视屏的术中辅助影像装置，监视屏用于显示患者的透视图像，透视图像含有术前定位目标点，术前定位目标点与患者体表术前定位位置相对应；包括第一驱动装置、第二驱动装置和控制器，第一驱动装置和第二驱动装置分别固接于x线发射源侧部，第一驱动装置铰接有第一激光发射器，第二驱动装置铰接有第二激光发射器；
9.第一激光发射器初始发射的激光面与术前定位目标点之间具有第一夹角，第二激
光发射器初始发射的激光面与术前定位目标点之间具有第二夹角；
10.控制器用于控制第一驱动装置驱使第一激光发射器转动第一夹角，以及控制第二驱动装置驱使第二激光发射器转动第二夹角，以使转动后的第一激光发射器和第二激光发射器发射的激光面相交形成一条交线，此交线与x线接收成像装置的相交点即为体表术前定位位置。
11.进一步，第一激光发射器和x线发射源所在的平面垂直于第二激光发射器和x线发射源所在的平面。
12.进一步，第一激光发射器、第二激光发射器的转动轴线与x线发射源的发射点位于同一平面，第一激光发射器与x线接收成像装置之间距离等于第二激光发射器与x线接收成像装置之间距离。
13.进一步，x线发射源套接有连接环，第一驱动装置和第二驱动装置分别可拆卸地连接于连接环侧部。
14.进一步，第一驱动装置和第二驱动装置分别设有突起，连接环侧部分别设有与突起对应的凹槽，突起卡接于凹槽。
15.进一步，第一驱动装置和第二驱动装置分别为第一伺服电机和第二伺服电机。
16.总的说来，本实用新型具有如下优点：
17.（1）本实用新型通过激光引导代替传统肉眼观察的方式来进行术前定位位置获取工作，从而大大增加了定位的精度；
18.（2）本实用新型和现有复杂的高端医疗设备相比，仅通过相对简单的函数换算即能够引导第一激光发射器和第二激光发射器获得目标位置的体表投影位置，即使在出现相对坐标漂移（如患者体位发生变化）的时候，只需要再次获取漂移后的透视图像就能够很快地再次获得漂移后的体表投影位置，整个过程耗时少，操作简单，减少放射线的暴露，大大提高了手术效率，更好地保护医患健康；
19.（3）与现有复杂设备相比，本实用新型具有结构简单，生产成本低的特点，因而更易于市场的普及和推广，实用性较强。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例的平面结构示意图。
21.图2为本实用新型实施例的工作原理图一。
22.图3为本实用新型实施例的工作原理图二。
23.图4为本实用新型实施例的工作原理图三。
24.图5为本实用新型实施例的工作原理图四。
25.图6为本实用新型实施例的工作原理图五。图7为本实用新型安装在g臂机的结构示意图。
26.图8为本实用新型安装在c臂机的结构示意图。图9为本实用新型实施例的硬件控制原理框图。
27.附图标记说明：
28.11-第一激光发射器，12-第二激光发射器；
29.21-第一伺服电机，22-第二伺服电机；
30.3-连接环；
31.4-脊柱；
32.5-x线发射源；
33.6-监视屏；
34.s1-第一激光面, s2-第二激光面；
35.k1-第一激光面，k2-第二激光面；
36.a1-第一夹角，a2-第二夹角。
具体实施方式
37.下面来对本实用新型做进一步详细的说明。
38.如图1、图6、图7所示，一种基于术中透视影像的锥角度激光定位及引导系统，应用于具有x线发射源5、x线接收成像装置和监视屏的术中辅助影像装置，监视屏用于显示患者的透视图像，透视图像含有术前定位目标点，术前定位目标点与患者体表术前定位位置相对应；包括第一驱动装置、第二驱动装置和控制器，第一驱动装置和第二驱动装置分别固接于x线发射源5侧部，第一驱动装置铰接有第一激光发射器11，第二驱动装置铰接有第二激光发射器12；
39.第一激光发射器11初始发射的激光面与术前定位目标点之间具有第一夹角，第二激光发射器12初始发射的激光面与术前定位目标点之间具有第二夹角；
40.控制器用于控制第一驱动装置驱使第一激光发射器11转动第一夹角，以及控制第二驱动装置驱使第二激光发射器12转动第二夹角，以使转动后的第一激光发射器11和第二激光发射器12发射的激光面相交形成一条交线，此交线与x线接收成像装置的相交点即为体表术前定位位置。
41.具体地，术中辅助影像装置可以是c臂机或g臂机等设备。本实施例以c臂机为例进行说明。x线发射源5正对x线接收成像装置，两者的轴心线重合。第一驱动装置和第二驱动装置分别优选为第一伺服电机21和第二伺服电机22。
42.使用时，患者位于c臂机内侧，c臂机的x线发射源5对着患者身体进行透视，并在监视屏6上显示出患者的透视图像，本实施例中以脊柱4图像为例进行描述。
43.患者体表术前定位位置即为开始手术时的初始位置。脊柱4图像含有术前定位目标点，术前定位目标点与患者体表术前定位位置相对应。
44.本实施例的工作原理如下：
45.如图2-图4所示，规划手术路径时，医生从监视屏6显示的脊柱4图像中确定术前定位目标点p。选择术前定位目标点p时，可以通过鼠标选择确定，或在触摸屏（当监视屏6为触摸屏时）上直接点击选择。
46.x线发射源5发射的射线范围为圆锥状，假设患者脊柱4上点o与x线发射源5的中轴线eo相对。初始状态下，p点位于第一激光发射器11发射的第一激光面s1所在平面上，第一激光面s1与第一基准面k1之间具有第一夹角a1，第二激光发射器12发射的第二激光面s2也经过点p，第二激光面s2与第二基准面k2之间具有第二夹角a2。第一夹角和第二夹角均可在监视屏6中得到。
47.控制器控制第一伺服电机21动作，使第一激光发射器11旋转与第一夹角相同的度
数；控制器控制第二伺服电机22动作，使第二激光发射器12旋转与第二夹角相同的度数。
48.第一激光发射器11旋转后发射的激光面与第二激光发射器12旋转后发射的激光面在空中相交形成一条交线，该交线与x线接收成像装置的相交点在患者体表上形成一个交点，即为体表术前定位位置。
49.如图5所示，本实用新型只要在监视器上的患者透视图像中确定术前定位目标点，便可通过驱使激光发射器旋转相应的角度引导代替传统肉眼观察的方式来进行术前定位位置获取工作，从而大大增加了定位的精度。
50.第一激光发射器11和x线发射源5所在的平面垂直于第二激光发射器12和x线发射源5所在的平面。采用这种优选结构后，本实用新型的转动角度计算量大大减少，有利于缩短定位时间，提升手术效率。
51.第一激光发射器11、第二激光发射器12的转动轴线与x线发射源5的发射点位于同一平面，第一激光发射器11与x线接收成像装置之间距离等于第二激光发射器12与x线接收成像装置之间距离。
52.采用这种优选结构后，第一激光发射器11、第二激光发射器12的发射点与x线发射源5的虚拟锥度起点位置位于同一平面，本实用新型的转动角度计算量大大减少，有利于缩短定位时间，提升手术效率。
53.x线发射源5套接有连接环3，第一驱动装置和第二驱动装置分别可拆卸地连接于连接环3侧部。
54.通过连接环3的设置，更方便在现有的c臂机或g臂机上安装本锥角度激光定位及引导系统，不用更改原有的c臂机或g臂机结构，通用性好。
55.第一驱动装置和第二驱动装置分别设有突起，连接环3侧部分别设有与突起对应的凹槽，突起卡接于凹槽。
56.通过突起与凹槽的配合，第一驱动装置和第二驱动装置容易安装在连接环3上，也方便从连接环3上拆卸下来，减少了装卸的困难。
57.当然，需要说明的是，上述原理只是基于垂直坐标系中所做的原理阐述，实际上只要第一激光发射器11与第二激光发射器12不位于同一直线上时，根据斜三角函数的角度换算关系，上述激光引导原理亦可成立。
58.上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。