CN107773311A - 一种基于投影设备的手术定位*** - Google Patents

一种基于投影设备的手术定位*** Download PDF

Info

Publication number
CN107773311A
CN107773311A CN201710872426.XA CN201710872426A CN107773311A CN 107773311 A CN107773311 A CN 107773311A CN 201710872426 A CN201710872426 A CN 201710872426A CN 107773311 A CN107773311 A CN 107773311A
Authority
CN
China
Prior art keywords
projector equipment
location
operation system
lesion
projection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710872426.XA
Other languages
English (en)
Inventor
赵艺宁
陈晓雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Micro-Chain Daoi Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Beijing Jin Cheng Chi Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Jin Cheng Chi Technology Co Ltd filed Critical Beijing Jin Cheng Chi Technology Co Ltd
Priority to CN201710872426.XA priority Critical patent/CN107773311A/zh
Publication of CN107773311A publication Critical patent/CN107773311A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/10—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/10—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
    • A61B2090/101—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis for stereotaxic radiosurgery

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于投影设备的手术定位***，其特征在于，所述手术定位***包括：支架固定锁(1)、可调节支架(2)、角度测量装置(3)、投影设备(4)、实际标记物(5)、标记物投影(6)、病变体表投影(7)、患者头部(8)、多功能数据接口)9、手持设备(10)、载入手持设备(10)的头部、标记物、病变的三维模型(11)、适配数据线(12)。本发明所述基于投影设备的病变定位***，不仅能够用于解决实际临床病变定位问题，更能直观、便捷的显示病变投影位置，可在一定程度上替代现有的神经导航***。本发明硬件费用低、易于获取，操作方法简便、显示效果直接，具有较大的临床应用价值。

Description

一种基于投影设备的手术定位***
技术领域
本发明涉及一种投影定位***，具体涉及一种基于投影设备的手术定位***。
背景技术
在外科手术中，外科医生通常会根据术前影像学的信息，结合经验及解剖标志来预测病变在体表的投影，从而确定手术切口、手术入路及手术暴露范围。但对于神经外科手术，颅盖等会发生相对缺乏明显解剖标志的情况，尤其是手术术中部分暴露的颅骨表面更缺乏明显的解剖标志。因此，如何确定内部病变在浅层结构上的投影成为手术的关键问题。如果仅凭经验可能导致手术区域不完全或过分暴露，进而产生额外的不必要损伤，并在一定程度上影响患者预后。为了精确定位病变的浅层次投影，可以使用神经导航来进行定位。目前已有的手术导航装置不仅价格高昂，而且使用时需要通过辅助设备间接的在显示屏上或显微镜下进行观察，再由医生在体表对病变进行描记，进而设计手术切口。而对于颅内病变，在颅骨上进行描记较为困难，通过间接观察方式的传统神经导航方式使用起来不够理想。为在体表及相对浅表的结构上较为简便、直观的显示病变或解剖结构的投影，需要更好的手术定位***。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述不足之处，研究设计低成本、效果直观、使用方法简便的用于手术定位投影技术***。
本发明提供了一种基于投影设备的手术定位***。
本发明基于投影设备的手术定位***包括投影设备、影像设备、计算机、手持设备、角度测量装置以及可调节支架。
具体的，本发明基于投影设备的手术定位***包括：支架固定锁、可调节支架、角度测量装置、投影设备、实际标记物、标记物投影、病变体表投影、患者头部、多功能数据接口、手持设备1、载入手持设备的头部、标记物、病变的三维模型11、适配数据线12。(见图1所示)。
所述多功能数据接口、显示电脑工作站、载入显示电脑工作站的头部、标记物、病变三维模型分别连接在适配数据线上，再连接到投影设备4。
所述投影设备安装在可调节支架上，用支架固定锁固定。
所述实际标记物为在磁共振上或CT上能明显显示与人体组织有不同影像的物质，例如维生素E胶丸。
所述实际标记物、标记物投影、病变体表投影、分别位于投影设备的对面，并必须在投影设备的投影显示范围内。
所述支架可为落地式支架，亦可为壁挂式支架。能够达到对投影设备进行支撑，并可对其进行多角度、高度的调节和固定。
所述投影设备主要能够满足常见投影功能即可，推荐光源亮度较高的投影设备。并进一步可将投影设备与角度显示装置整合起来，并存在将更多的附加功能和配件整合的可能。
所述用于连接投影设备和手持设备的数据线为标准通用适配数据线，可整合到支架中。且根据投影设备的具体需求，数据传输方式也可采用无限网络传输。
本发明操作时，所述角度测量装置以投影设备镜头所在平面为参考水平面，以穿过镜头中心的轴线为参考纵轴线。角度测量装置放置时选择与参考平面平行，且其中心轴亦同参考纵轴线平行。但所述角度测量装置放置方式不做限定，但需在完成配准后与投影设备相对三维角度保持不变。在角度测量和显示装置可整合在一起，也可为测量和显示分别位于分离的设备上，如测量装置位于投影设备而角度测量结果显示在手持设备的相应软件中。
本发明所述手持设备仅为一种便携方式的选择，不做限定。亦可将计算机同投影设备直接相连，并在建立模型的软件中(如实施例中的3D Slicer)对投影的位置和角度直接进行调节，省略手持设备。
本发明所述方法的应用不限定于手术种类、部位，不限定于投影定位，投影内容不限定于病变或解剖结构，亦可为导航或功能区的直接投影显示。
本发明所述基于投影设备的定位***，其原理在于通过投影设备将预处理过的带有标记物及颅内病变的三维模型，投射于实际手术区域，将病变直接投影于体表。通过标记物配准，投射到体表的病变模型即为实际病变的体表投影。术中仍可再次使用配准过的投影，进一步在浅层结构上定位内部病变位置，辅助手术进行。
本发明所述磁共振或CT资料为患者术前在肿瘤大致区域贴标记物后进行扫描所获得，再通过计算机对磁共振或CT进行处理，对标记物及病变进行三维重建并生成相应三维模型。手术开始前通过投影设备将三维模型投射于患者相应的部位，并通过手持设备对三维模型的位置和角度进行调整，从而调整投影图像，使标记物与患者所贴标记物重合来完成配准。在完成配准后，固定并记录投影仪支架的位置及投影仪的投射角度并同时将投射图像截屏，以备术中恢复术前投影位置，从而完成术中与术前投影图像的配准。此时投影于体表或其他浅层结构的病变图像即为真实病变在相应部位的投影。并可辅助多种手术的进行，例如肿瘤切除、外引流管的置入等。
本发明所述基于投影设备的病变定位***，不仅能够用于解决实际临床病变定位问题，更能直观、便捷的显示病变投影位置，可在一定程度上替代现有的神经导航***。本发明硬件费用低、易于获取，操作方法简便、显示效果直接，具有较大的临床应用价值。
附图说明
图1.本发明基于投影设备的定位***示意图
图中：1.支架固定锁，2.可调节支架，3.角度测量装置，4.投影设备，5.实际标记物，6.标记物投影，7.病变体表投影，8.患者头颅，9.多功能数据接口，10.手持设备，11.载入手持设备的头颅、标记物、病变三维模型，12.适配数据线
图2.采集患者术前扫描的原始影像Dicom数据(CT或磁共振)，利用3D-SLICER软件重建出1:1大小的头颅和血肿的三维模型。
图3.三维重建的模型通过数字化方式传输至投影设备，将患者头颅、标记物，及病变投射到患者头部进行投影显示。
具体实施方法
下面结合附图和具体实施例方法对本发明进一步说明，以是本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为本发明的限定。
参照图1.
本发明基于投影设备的手术定位***包括：支架固定锁1、可调节支架2、角度测量装置3、投影设备4、实际标记物5、标记物投影6、病变体表投影7、患者头部8、多功能数据接口9、手持设备10、载入手持设备的头部、标记物、病变的三维模型11、适配数据线12。(见图1所示)。
所述多功能数据接口9、显示电脑工作站10、载入显示电脑工作站10的头部、标记物、病变三维模型11分别连接在适配数据线12上，再连接到投影设备4。
所述投影设备4安装在可调节支架2上，用支架固定锁1固定。
所述实际标记物5为在磁共振上或CT上能明显显示与人体组织有不同影像的物质，例如维生素E胶丸。
所述实际标记物5、标记物投影6、病变体表投影7、投影设备4的对面，并必须在投影设备4的投影显示范围内。
硬件部分：
投影设备：通用投影设备，投影亮度高者效果较为理想，Canon。
影像设备：通用医用磁共振、CT等影像设备，计算机：安装有微软公司Windows或苹果公司MacOS的通用计算机，如MacBook Air.
手持设备：带触摸屏的手机、iPad、平板电脑等手持设备，HUAWEI P9。
角度测量装置：陀螺仪(MPU6050，Invensense公司，美国)
结合图2-图3
本发明所述基于投影设备的定位***使用时的操作包括下列步骤：
(1)拟用此方法辅助手术的住院患者，手术前根据其诊断时影像学图像大致对拟手术区域边缘贴标记物，并带标记物进行术前磁共振或CT扫描，获得带有标记物及病变的薄层清晰影像，并以Dicom数据形式保存。在本实施例中，患者使用西门子设备采集该患者上述术前扫描的原始影像Dicom数据(CT)，并将数据通过计算机(在本实施例中为MacBookAir)载入到3D-SLICER软件(开源软件，下载网址www.download.slicer.org)。并在编辑模块(Editor)中，根据相应序列分别逐层标记出标记物和病变，并分别建立1：1三维模型，选择较为明亮的颜色进行区分。并通过相同的方法重建出头颅的三维模型(图2)，将三维模型以vtk.格式保存。
(2)将所建成的三维模型通过数字化方式导入手持设备(在本实施例中为iPad 4)的KiwiViewer软件(开源软件，下载地址www.kiwiviewer.org)中，使三维模型可通过手持设备进行移动和旋转。
(3)将所述手持设备与投影设备(在本实施例中为3D Slicer)用数据线相连，并通过投影设备将所述手持设备中的三维模型投影到所述患者的标记物区域。通过调整与投影设备相连的支架，使投影设备的投射角度尽可能垂直于标记物区域所在的大致平面，并将支架上各关节和万向轮进行固定。
(4)通过所述手持设备的触摸屏对投影到患者体表的三维模型进行调整，使头颅模型与实际头颅相重合(主要为鼻子、耳廓或颧弓等的体表标志物)，且标记物模型与实际标记物也相重合，完成配准过程。则投射于该患者体表的病变模型即为该投影角度下的病变体表投影(图3)。
(5)记录投影***的投射角度(角度计算所显示数值)和位置(万向轮固定后的位置)，并对调整位置和角度后的模型在手持设备上进行截图，以确保在移动投影***位置后仍可恢复到术前配准后的投影效果。再根据上述所获得的病变体表投影进行手术切口的设计。
(6)在术中暴露头部颅骨后，恢复投影设备的配准后投影参数(即投影***的投射角度和位置)，则投射于该患者颅骨表面的病变模型即为该投影角度下的病变颅骨投影。可根据此投影来确定骨窗及硬膜暴露范围。
本发明所述方法与传统基于经验和解剖标志进行定位的方法相比，定位更加准确，对专业知识要求较低，且在缺乏明显解剖标志物时仍可进行定位。
本发明所述方法与神经导航相比，定位效果更加直观，操作更加简便，弥补了神经导航从显示屏上读取信息所带来的一系列不足。本发明所述方法能够达到手术所需的基本定位要求和精度，且在本发明所述方法中所需的设备均易于获取，费用远低于神经导航。

Claims (8)

1.一种基于投影设备的手术定位***，其特征在于，所述手术定位***包括：支架固定锁(1)、可调节支架(2)、角度测量装置(3)、投影设备(4)、实际标记物(5)、标记物投影(6)、病变体表投影(7)、患者头部(8)、多功能数据接口)9、手持设备(10)、载入手持设备(10)的头部、标记物、病变的三维模型(11)、适配数据线(12)。
2.根据权利要求1所述一种基于投影设备的手术定位***，其特征在于，所述多功能数据接口(9)、显示电脑工作站(10)、载入显示电脑工作站(10)的头部、标记物、病变三维模型(11)分别连接在适配数据线(12)上，再连接到投影设备(4)。
3.根据权利要求1所述一种基于投影设备的手术定位***，其特征在于，所述投影设备(4)安装在可调节支架(2)上，用支架固定锁(1)固定。
4.根据权利要求3所述一种基于投影设备的手术定位***，其特征在于，所述支架可为落地式支架或为壁挂式支架，能够达到对投影设备进行支撑，并可对其进行多角度、高度的调节和固定。
5.根据权利要求1所述一种基于投影设备的手术定位***，其特征在于，所述实际标记物(5)为在磁共振上或CT上能明显显示与人体组织有不同影像的物质。
6.根据权利要求5所述一种基于投影设备的手术定位***，其特征在于，所述实际标记物(5)为维生素E胶丸。
7.根据权利要求1所述一种基于投影设备的手术定位***，其特征在于，所述实际标记物(5)、标记物投影(6)、病变体表投影(7)、分别位于投影设备(4)的对面，并必须在投影设备(4)的投影显示范围内。
8.根据权利要求1所述一种基于投影设备的手术定位***，其特征在于，所述用于连接投影设备(4)和手持设备(10)的适配数据线(12)为标准通用适配数据线，数据传输方式为有线或无限网络传输。
CN201710872426.XA 2017-09-25 2017-09-25 一种基于投影设备的手术定位*** Pending CN107773311A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710872426.XA CN107773311A (zh) 2017-09-25 2017-09-25 一种基于投影设备的手术定位***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710872426.XA CN107773311A (zh) 2017-09-25 2017-09-25 一种基于投影设备的手术定位***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107773311A true CN107773311A (zh) 2018-03-09

Family

ID=61433472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710872426.XA Pending CN107773311A (zh) 2017-09-25 2017-09-25 一种基于投影设备的手术定位***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107773311A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109793578A (zh) * 2019-03-01 2019-05-24 航天中心医院 一种使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法及***
CN112086012A (zh) * 2020-01-09 2020-12-15 上海复拓知达医疗科技有限公司 手术相关信息展示板及手术相关信息展示方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101375805A (zh) * 2007-12-29 2009-03-04 清华大学深圳研究生院 一种计算机辅助引导电子内窥镜操作的方法和***
CN102920513A (zh) * 2012-11-13 2013-02-13 吉林大学 一种基于投影仪的增强现实***试验平台
CN103260519A (zh) * 2010-10-20 2013-08-21 美敦力导航公司 用于重建图像投影的方法和设备
CN103854270A (zh) * 2012-11-28 2014-06-11 广州医学院第一附属医院 一种ct和mr异机三维图像融合的配准方法及***
CN105266897A (zh) * 2015-11-25 2016-01-27 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种基于增强现实的显微外科手术导航***及导航方法
CN106109015A (zh) * 2016-08-18 2016-11-16 秦春晖 一种头戴式医疗***及其操作方法
CN106344151A (zh) * 2016-08-31 2017-01-25 北京市计算中心 一种手术定位方法及***

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101375805A (zh) * 2007-12-29 2009-03-04 清华大学深圳研究生院 一种计算机辅助引导电子内窥镜操作的方法和***
CN103260519A (zh) * 2010-10-20 2013-08-21 美敦力导航公司 用于重建图像投影的方法和设备
CN102920513A (zh) * 2012-11-13 2013-02-13 吉林大学 一种基于投影仪的增强现实***试验平台
CN103854270A (zh) * 2012-11-28 2014-06-11 广州医学院第一附属医院 一种ct和mr异机三维图像融合的配准方法及***
CN105266897A (zh) * 2015-11-25 2016-01-27 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种基于增强现实的显微外科手术导航***及导航方法
CN106109015A (zh) * 2016-08-18 2016-11-16 秦春晖 一种头戴式医疗***及其操作方法
CN106344151A (zh) * 2016-08-31 2017-01-25 北京市计算中心 一种手术定位方法及***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
谢国强: "低成本增强现实技术在高血压脑出血神经内镜治疗中的应用", 《中华神经外科疾病研究杂志》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109793578A (zh) * 2019-03-01 2019-05-24 航天中心医院 一种使用投影仪进行颅内病变体表定位的方法及***
CN112086012A (zh) * 2020-01-09 2020-12-15 上海复拓知达医疗科技有限公司 手术相关信息展示板及手术相关信息展示方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9990744B2 (en) Image registration device, image registration method, and image registration program
US7774044B2 (en) System and method for augmented reality navigation in a medical intervention procedure
Badiali et al. Augmented reality as an aid in maxillofacial surgery: validation of a wearable system allowing maxillary repositioning
JP6889703B2 (ja) 患者の３ｄ表面画像を手術中に観察するための方法及び装置
US11109835B2 (en) Three dimensional mapping display system for diagnostic ultrasound machines
EP2153794B1 (en) System for and method of visualizing an interior of a body
US20080123910A1 (en) Method and system for providing accuracy evaluation of image guided surgery
WO2016095168A1 (zh) 基于平板电脑的手术导航用的体数据可视化方法
CN104000654A (zh) 用于计算外科手术设备位置的计算机实现技术
JP2016512973A (ja) 身体に対して対象を追跡するための追跡装置
CN101375805A (zh) 一种计算机辅助引导电子内窥镜操作的方法和***
JP2007531553A (ja) 術中ターゲティングのシステムおよび方法
CN107854177A (zh) 一种基于光学定位配准的超声与ct/mr图像融合手术导航***及其方法
WO2002080773A1 (en) Augmentet reality apparatus and ct method
TWI642404B (zh) Bone surgery navigation system and image navigation method for bone surgery
CN106333748B (zh) 一种基于摄像头的穿刺导航***
TW202135736A (zh) 基於混合實境的手術導航影像成像方法
CN107789072A (zh) 一种基于头戴式增强现实设备的颅内病变体表全息投影定位***
Gsaxner et al. Augmented reality in oral and maxillofacial surgery
Citardi et al. Image-guided sinus surgery: current concepts and technology
CN107773311A (zh) 一种基于投影设备的手术定位***
Kanithi et al. Immersive augmented reality system for assisting needle positioning during ultrasound guided intervention
Richey et al. Soft tissue monitoring of the surgical field: detection and tracking of breast surface deformations
JP2017136275A (ja) 画像位置合せ装置、方法およびプログラム
Wengert et al. Endoscopic navigation for minimally invasive suturing

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20210107

Address after: 102300 room a-6099, building 3, No.20 Yong'an Road, Shilong Economic Development Zone, Mentougou District, Beijing

Applicant after: Beijing Micro-Chain Daoi Technology Co.,Ltd.

Address before: 101500 203-01, 203-02, 203-03, building 2, yard 2, Qingyuan Road, economic development zone, Miyun District, Beijing

Applicant before: BEIJING JINCHENG ZHILIAN HIGH-TECH Co.,Ltd.

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180309