CN101697869B - 手术导航用固定支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手术导航用固定支架，包括有架体(1)和固定架(2)，固定架上至少安装有三个能反射红外光的反光小球(3)，其特征在于：架体包括有三脚架(11)、定位杆(12)和中心杆(13)，定位杆(12)有三根，各定位杆(12)的上端分别连接在三脚架(11)的三个端部并轴向向下延伸，中心杆(13)安装在三脚架(11)的中部并轴向向下延伸，中心杆(13)内设有一颅骨固定螺钉(14)，该颅骨固定螺钉的螺纹端露出中心杆(13)的下端面。该固定架不仅通过中心杆上的颅骨固定螺钉与术中患者固定，而且还通过三根定位杆与术中患者支撑定位，支架与术中患者之间形成三个支撑点和一个固定点，使固定架与患者位置关系保持恒定，空间配准的准确性大大提高，防止影响漂移，提高手术导航精度。

Description

手术导航用固定支架

技术领域

本发明涉及一种基于光学定位装置的手术导航***，尤其涉及一种手术导航用固定支架。

背景技术

在计算机手术导航***出现前，医师往往只能通过间接方法或有创检测手段获得诊断信息，如观察CT断层图像、B超检查、手术探查等，然后再凭借医师的经验来实施手术，这种方式不易准确掌握手术对象某些关键生理点的空间坐标，手术部位定位性差。

在手术过程中，要实现手术器械的可视化与实时跟踪，首先要建立术前CT模型与患者空间位置间的关系，即空间配准，然后有效指导手术计划，实时引导手术的进行。计算机手术导航***将空间立体导航技术、计算机图像处理及可视化技术与临床手术相结合，使手术器械位置实时显示，医师可随时了解手术器械位置及手术安全。由于其优点较多，计算机手术导航***技术在口腔颌面外科中的应用也日益广泛。

目前临床上使用最多的手术导航***是基于光学定位装置的手术导航***，***跟踪原理是：一个双目的位置传感器可以发射红外光，红外光照射在装有***的固定支架上，定位支架上装有一组按特定的尺寸分布的(最少3个，一般选用4个可反射红外光的小球)，小球将红外光反射回位置传感器，位置传感器经过***软件的处理，可以计算出目前手术器械尖端的空间位置，进而实现手术器械在术野范围内的实时跟踪。如一公开号为ZL200710044709.1(公开号为CN101099673A)的中国发明专利《采用红外反光球为标志点的手术器械定位方法》披露了这样一种手术导航***，该文献没有公开固定支架的具体结构。

在现有光学定位***的手术导航中，许多情况下都是以患者的位置作为基准的，这就要求手术台或者患者相对位置传感器来说是相对静止的，而在实际外科手术中，不可避免地要移动或转动手术对象进行手术操作，而这些位置的变化会给计算机手术导航带来影响，以致影响手术的质量。

影像漂移是影响手术导航***准确性的重要因素，影像漂移有两类，一类是***性影像漂移，另一类是结构性影像漂移。前者与定位标记物移位，头架松动，配准时标记物滑移等有关，后者与术中患者组织移位、变形、位置体积改变有关，因此固定架与术中患者定位的牢靠性和稳定性很重要。

作为改进，又如一专利号为ZL02272609.8(公告号为CN2565417Y)的中国实用新型专利《用于手术导航的红外无线指示跟踪装置》披露了这样一种用于手术导航的红外无线指示跟踪装置，包括主体、手柄和棒体，主体表面设置有四个不共面的红外发光二极管和红外收发点，主体内设有发光电路，主体的上下部各设有手柄和棒体，该装置可作为手术导航的指示器或***使用，手术中因手术对象位置的变化，装置主体不间断地给出位置变化信息，经控制***对信息的处理，达到对手术对象位置的指示或跟踪的目的，上述跟踪装置通过手柄将棒体***手术对象固定，该装置能较好解决影像漂移这一问题。

但前述装置只通过一根棒体***手术对象，稳定性差；再有前述跟踪装置的主体角度不能变换，即反光球的反射位置在棒体被固定后不能进行角度调节，故前述跟踪装置的适应性较差。

综上所述，现有手术导航用固定支架还可作进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构新颖与手术对象固定牢靠的手术导航用固定支架。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种手术导航用固定支架，包括有架体和固定架，该固定架安装在所述架体上，固定架上至少安装有三个能反射红外光的反光小球，其特征在于：所述架体包括有三脚架、定位杆和中心杆，定位杆有三根，各定位杆的上端分别连接在三脚架的三个端部并轴向向下延伸，所述中心杆安装在三脚架的中部并轴向向下延伸，中心杆内设有一颅骨固定螺钉，该颅骨固定螺钉的螺纹端露出中心杆的下端面。

如果定位杆的底部为平面，在将该固定支架固定在患者身体上(如头部)时，定位杆的底面就会紧抵压在头部的表皮上，而一般这种手术时间较长，如定位杆下端长期抵靠在头部的表皮或使表皮组织长时间缺氧，而引起头部表皮组织的局部坏死，增加患者的痛苦，不易患者的恢复，针对前述原因，作为改进，上述定位杆的底部为尖端朝下的针尖部。这样在将该固定支架固定在患者身体上(如头部)时，定位杆底部的针尖部会直接刺入患者的表皮下方的头骨内而形成固定，定位杆不会大面积抵压表皮，而且针尖对表皮的创伤面积很小，几乎可以忽略，便于患者术后恢复。

上述的中心杆为空心杆，该中心杆的下端口部具有径向内缩的内挡肩，所述颅骨固定螺钉的螺纹端活动穿出中心杆的下端口部，颅骨固定螺钉头部搁置在所述内挡肩上。该颅骨固定螺钉活动设置在中心杆内，便于将颅骨固定螺钉旋入头骨内进行定位，操作时只需将相应扳手从中心杆的空心处***，带动颅骨固定螺钉旋入头骨内实现固定支架的固定。

上述的固定架呈十字架状，所述反光球以有四个为佳，分别螺纹连接在固定架的四个端部。四个反光球能使患者和手术器械之间定位更为准确。

上述中心杆通过一连接套筒安装在三脚架的中部，连接套筒的下部设有外螺纹，三脚架的中心位置处开有螺纹通孔，连接套筒的下部螺纹连接在三脚架的螺纹通孔内，中心杆的上部设有外螺纹，该中心杆活动穿插在连接套筒内，中心杆上部的外螺纹露出连接套筒上部后与一第一锁紧螺母螺纹连接；所述的固定架通过连接组件锁定在所述连接套筒上。其为一种将中心杆安装在固定架上的结构方式，该结构方式使中心杆能相对三脚架上下滑移，能适时调整中心杆位于三脚架下方的长度，调整到合适位置后，通过第一锁紧螺母的作用防止中心杆向下脱离三脚架。

作为进一步地改进，上述的连接组件包括连接块，其上开有纵向贯穿的通孔，该通孔活动套设在所述连接套筒上，连接套筒的上部设有外螺纹，该外螺纹上螺纹连接有一将该连接块锁定在三脚架上方的第二锁紧螺母，连接块上还开有一横向贯穿连接块侧端面的螺纹孔；T形接头，其上开有横向贯穿与所述连接块上的螺纹孔对应的穿孔，一锁紧螺栓穿过该穿孔后与连接块上的螺纹孔螺纹连接，并在锁紧螺栓外部螺纹连接有第三锁紧螺母而将T形接头压紧在连接块上，T形接头上还开有一纵向贯穿T形接头上端面的螺纹孔；连接杆，其上部和下部均设有外螺纹，所述固定架中部开有螺纹孔，连接杆的上部螺纹连接在固定架的螺纹孔内，连接杆的下部螺纹连接在T形接头上的螺纹孔内。

该连接阻件能使安装有反光球的固定架与架体之间的相对位置关系在水平方向上进行360°的调节，由于连接块活动套设在连接套筒上，故连接块能相对连接套筒在水平方向上360°旋转，转到合适位置时再用第二锁紧螺母将连接块与三脚架之间锁定，而固定架与连接块相对位置关系固定，即安装有反光球的固定架能相对三脚架在水平的360°范围内进行位置调节，因此该固定架的适应性强。

作为更进一步地改进，上述连接块的侧端面上螺纹连接有一定位柱，该定位柱侧凸出连接块的侧端面，所述T形接头相应端面上沿圆周间隔开有多个供定位柱***的定位孔，所述定位柱插设在定位孔内而将连接块和T形接头相对定位。

该结构能使安装有反光球的固定架与架体之间的相对位置关系在空间位置上进行多角度的调节，由于T形接头端面上的定位孔沿沿圆周间隔设置，调节时只需将定位柱***相应的定位孔内，T形接头与连接块之间的角度关系确定，最后用调节螺栓将T形接头与连接块在轴向位置上锁紧，即完成固定架与架体之间的相对位置关系的调节。

为将更牢靠的锁定在T形接头的螺纹孔内，上述连接杆下部的外螺纹上螺纹连接有第四锁紧螺母。

上述各定位杆的上端分别螺纹连接在三脚架的三个端部。这样便于拆装定位杆。

与现有技术相比，本发明的优点在于：安装有反光小球的固定架固定在架体上，而固定架不仅通过中心杆上的颅骨固定螺钉与术中患者固定，而且还通过三根定位杆与术中患者支撑定位，支架与术中患者之间形成三个支撑点和一个固定点，使固定架与患者位置关系保持恒定，即使反光小球与患者位置关系保持恒定，空间配准的准确性大大提高，防止影响漂移，提高手术导航精度。

附图说明

图1为本发明实施例的立体结构示意图；

图2为本发明实施例的立体结构剖视图；

图3为本发明实施例中固定架的俯视图；

图4为本发明实施例中三脚架的俯视图；

图5为本发明实施例中连接块的剖视图；

图6为本发明实施例中T形接头的剖视图；

图7为本发明实施例中T形接头的侧视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～7所示，为本发明的一个优选实施例。

一种手术导航用固定支架，包括有架体1和固定架2，该固定架2安装在架体1上，固定架2呈十字架状，固定架2上安装有四个能反射红外光的反光小球3，四个反光小球3分别螺纹连接在固定架2的四个端部。

架体1包括有一个三脚架11，其具有沿中心向外辐射设置的脚部，三脚架11的中心位置处开有螺纹通孔111。

三根定位杆12，各定位杆12的上端分别螺纹连接在三脚架11的三个端部并轴向向下延伸，即定位杆12位于架体下方，定位杆12的底部为尖端朝下的针尖部121。

一根中心杆13，中心杆13为空心杆，该中心杆13的下端口部具有径向内缩的内挡肩131，中心杆13通过一连接套筒4安装在三脚架11的中部并轴向向下延伸，该中心杆13与定位杆12保持平行，连接套筒4的下部设有外螺纹，连接套筒4的下部螺纹连接在三脚架11的螺纹通孔111内，中心杆13的上部设有外螺纹，该中心杆13活动穿插在连接套筒4内，中心杆13上部的外螺纹露出连接套筒4上部后与一第一锁紧螺母41螺纹连接。

颅骨固定螺钉14，其为钛钉，设于空心的中心杆13内，颅骨固定螺钉14的螺纹端活动穿出中心杆13的下端口部，即露出中心杆13的下端面，颅骨固定螺钉14头部搁置在中心杆13的下端口部的内挡肩131上，这样颅骨固定螺钉14便不会向下脱离中心杆13内。

固定架2通过连接组件锁定在连接套筒4上。

连接组件包括

连接块5，其一侧上开有纵向贯穿的通孔51，该通孔51活动套设在所述连接套筒4上，连接套筒4的上部设有外螺纹，该外螺纹上螺纹连接有一将该连接块5锁定在三脚架11上方的第二锁紧螺母53，连接块5上还开有一横向贯穿连接块侧端面的螺纹孔52。

T形接头6，其上开有横向贯穿与连接块上的螺纹孔52对应的穿孔61，一锁紧螺栓7穿过该穿孔61后与连接块上的螺纹孔52螺纹连接，并在锁紧螺栓7外部螺纹连接有第三锁紧螺母71而将T形接头6压紧在连接块5上，该T形接头6上还开有一纵向贯穿T形接头6上端面的螺纹孔62。

连接杆8，其上部和下部均设有外螺纹，固定架2中部开有螺纹孔21，连接杆8的上部螺纹连接在固定架的螺纹孔21内，连接杆8的下部螺纹连接在T形接头上的螺纹孔62内，连接杆8下部的外螺纹上螺纹连接有第四锁紧螺母81，以将连接杆8更牢靠的锁定在T形接头6上。

连接块5的侧端面上螺纹连接有一定位柱9，该定位柱9侧凸出连接块5的侧端面，T形接头6相应端面上沿圆周间隔开有多个供定位柱9***的定位孔63，定位柱9插设在定位孔63内而将连接块8和T形接头6相对定位。

先将固定架2与三脚架11相对固定准确，然后将中心杆13穿过连接套筒4，再将颅骨固定螺钉14旋入术中患者的颅骨内，旋紧第一锁紧螺母41将中心杆13轴向限位在三脚架11上，同时，定位杆12下端的针尖部121***颅骨中，完成固定。

Claims (9)

1.一种手术导航用固定支架，包括有架体(1)和固定架(2)，该固定架(2)安装在所述架体(1)上，固定架(2)上至少安装有三个能反射红外光的反光小球(3)，其特征在于：所述架体(1)包括有三脚架(11)、定位杆(12)和中心杆(13)，定位杆(12)有三根，各定位杆(12)的上端分别连接在三脚架(11)的三个端部并轴向向下延伸，所述中心杆(13)安装在三脚架(11)的中部并轴向向下延伸，中心杆(13)内设有一颅骨固定螺钉(14)，该颅骨固定螺钉(14)的螺纹端露出中心杆(13)的下端面。

2.根据权利要求1所述的手术导航用固定支架，其特征在于：所述定位杆(12)的底部为尖端朝下的针尖部(121)。

3.根据权利要求1所述的手术导航用固定支架，其特征在于：所述的中心杆(13)为空心杆，该中心杆(13)的下端口部具有径向内缩的内挡肩(131)，所述颅骨固定螺钉(14)的螺纹端活动穿出中心杆(13)的下端口部，颅骨固定螺钉(14)头部搁置在所述内挡肩(131)上。

4.根据权利要求1所述的手术导航用固定支架，其特征在于：所述的固定架(2)呈十字架状，所述反光小球(3)有四个，分别螺纹连接在固定架(2)的四个端部。

5.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的手术导航用固定支架，其特征在于：所述中心杆(13)通过一连接套筒(4)安装在三脚架(11)的中部，连接套筒(4)的下部设有外螺纹，三脚架(11)的中心位置处开有螺纹通孔(111)，连接套筒(4)的下部螺纹连接在三脚架(11)的螺纹通孔(111)内，中心杆(13)的上部设有外螺纹，该中心杆(13)活动穿插在连接套筒(4)内，中心杆(13)上部的外螺纹露出连接套筒(4)上部后与一第一锁紧螺母(41)螺纹连接；所述的固定架(2)通过连接组件锁定在所述连接套筒(4)上。

6.根据权利要求5所述的手术导航用固定支架，其特征在于：所述的连接组件包括

连接块(5)，其上开有纵向贯穿的通孔(51)，该通孔(51)活动套设在所述连接套筒(4)上，连接套筒(4)的上部设有外螺纹，该外螺纹上螺纹连接有一将该连接块(5)锁定在三脚架(11)上方的第二锁紧螺母(53)，连接块(5)上还开有一横向贯穿连接块侧端面的螺纹孔(52)；

T形接头(6)，其上开有横向贯穿与所述连接块上的螺纹孔(52)对应的穿孔(61)，一锁紧螺栓(7)穿过该穿孔(61)后与连接块上的螺纹孔(52)螺纹连接，并在锁紧螺栓(7)外部螺纹连接有第三锁紧螺母(71)而将T形接头(6)压紧在连接块(5)上，该T形接头(6)上还开有一纵向贯穿T形接头(6)上端面的螺纹孔(62)；

连接杆(8)，其上部和下部均设有外螺纹，所述固定架(2)中部开有螺纹孔(21)，连接杆(8)的上部螺纹连接在固定架的螺纹孔(21)内，连接杆(8)的下部螺纹连接在T形接头上的螺纹孔(62)内。

7.根据权利要求6所述的手术导航用固定支架，其特征在于：所述连接块(5)的侧端面上螺纹连接有一定位柱(9)，该定位柱(9)侧凸出连接块(5)的侧端面，所述T形接头(6)相应端面上沿圆周间隔开有多个供定位柱(9)***的定位孔(63)，所述定位柱(9)插设在定位孔(63)内而将连接块(5)和T形接头(6)相对定位。

8.根据权利要求6所述的手术导航用固定支架，其特征在于：所述连接杆(8)下部的外螺纹上螺纹连接有第四锁紧螺母(81)。

9.根据权利要求5所述的手术导航用固定支架，其特征在于：所述定位杆(12)的上端分别螺纹连接在三脚架(11)的三个端部。

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