CN114191047B - 一种基于vrar虚拟成像技术的介入穿刺引导装置 - Google Patents

一种基于vrar虚拟成像技术的介入穿刺引导装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置，首先虚拟成像罩能将底部的显示器上的图案汇聚折射在内部中端，即显示出图像动画，利于医护人员更直观的观察，其次由第一步进电机和第二步进电机的相互配合，实现对投影板的角度调节，便于投影板底部若干数量的LED投影光源照射在患者介入区域的体表，使其达到AR成像目的，利于辅助医护人员通过体表的图像进行介入穿刺，实现了指导目的，最后超声接收探头能实现超声波的接收，利于收集患者身体的超声扫描检测数据，利于后续的三维图像的建立，塑型金属架能被拉动进行位置移动和塑型定位，利于医护人员调节超声接收探头的位置，提高了数据采集结果。

Description

一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置。
背景技术
目前临床上，普通B超显示的是二维剖面图，二维图在手术中具有诸多局限，尤其是在穿刺过程中，仅凭二维图像会丢失穿刺针头的位置信息，穿刺针针尖只有位于超声图像平面上才是可见的。这意味着，在大多数情况下，医生在超声平面上看不到穿刺针的针尖，将其准确移动到靶区位置难度很大。
根据上述，现在已经有一些研究改进的手术导航***，如论文《SpinalNeedleNavigationbyTrackedUltrasoundSnapshots》提到的TUSS(Queen’sUniversity,Canada)，但都是使用电脑屏幕来显示导航信息，如手术路径、手术器械的三维模型以及各种模态信息的超声二维图像、CT/MRI三维图像，因此存在诸多缺陷和不足，具体如下；
1、手术时医生不得不在病人和屏幕之间来回切换视野，很不方便，影响手术的连续性。
2、无法直观的显示三维图像，影响了医护人员判断。
3、无法将扫描检测到的患者体内血管呈现在患者体表，不利于引导医护人员的穿刺介入操作。
故而鉴于以上缺陷，实有必要设计一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置，来解决背景技术提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置，包括控制台、虚拟成像罩、显示器、固定架、第一步进电机、第一连接板、第二步进电机、第二连接板、投影板、LED投影光源、塑型金属架、超声接收探头，所述的虚拟成像罩固设于控制台顶部，所述的虚拟成像罩与控制台采用胶粘剂连接，所述的显示器固设于控制台和虚拟成像罩之间，所述的显示器与控制台采用螺栓连接，所述的固定架固设于控制台右侧上端，所述的固定架与控制台采用螺栓连接，所述的第一步进电机固设于固定架右侧上端，所述的第一步进电机与固定架采用螺栓连接，所述的第一连接板固设于第一步进电机前端，所述的第一连接板与第一步进电机采用联轴器连接，所述的第二步进电机固设于第一连接板下侧后端，所述的第二步进电机与第一连接板采用螺栓连接，所述的第二连接板固设于第二步进电机右侧，所述的第二连接板与第二步进电机采用联轴器连接，所述的投影板固设于第二连接板底部，所述的投影板与第二连接板一体成型，所述的LED投影光源数量为若干件，所述的LED投影光源均匀固设于投影板底部，所述的LED投影光源与投影板采用热熔连接，所述的塑型金属架固设于固定架下端右侧，所述的塑型金属架与固定架采用螺栓连接，所述的超声接收探头固设于塑型金属架右侧端口，所述的超声接收探头与塑型金属架采用螺栓连接。
进一步，所述的控制台前端还固设有控制面板，所述的控制面板与控制台采用螺栓连接。
进一步，所述的控制台内部左侧上端还固设有微电脑处理器，所述的微电脑处理器与控制台采用螺栓连接，且所述的微电脑处理器与控制面板和超声接收探头采用电性连接。
进一步，所述的控制台内部右侧上端还固设有显示驱动器，所述的显示驱动器与控制台采用螺栓连接，且所述的显示驱动器分别与显示器和微电脑处理器采用电性连接。
进一步，所述的控制台内部左侧下端还固设有步进电机驱动器，所述的步进电机驱动器与控制台采用螺栓连接，且所述的步进电机驱动器分别与第一步进电机、第二步进电机和微电脑处理器采用电性连接。
进一步，所述的控制台内部右侧下端还固设有LED光源控制器，所述的LED光源控制器与控制台采用螺栓连接，且所述的LED光源控制器分别与LED投影光源和微电脑处理器采用电性连接。
进一步，所述的控制台内部右侧下端还固设有超声波换能器，所述的超声波换能器与控制台采用螺栓连接，且所述的超声波换能器与微电脑处理器采用电性连接。
与现有技术相比，该一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置具有以下优点：
1、首先虚拟成像罩由四面透明玻璃以及顶部透明玻璃组成的梯形结构罩体，能将底部的显示器上的图案汇聚折射在虚拟成像罩内部中端，即显示出图像动画，利于医护人员更直观的观察。
2、其次由第一步进电机和第二步进电机的相互配合，实现对投影板的角度调节，便于投影板底部若干数量的LED投影光源照射在患者介入区域的体表，使其达到AR成像目的，利于辅助医护人员通过体表的图像进行介入穿刺，实现了指导目的。
3、最后超声接收探头能实现超声波的接收，利于收集患者身体的超声扫描检测数据，利于后续的三维图像的建立，塑型金属架能被拉动进行位置移动和塑型定位，利于医护人员调节超声接收探头的位置，提高了数据采集结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置的主视图；
图2是一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置的俯视图；
图3是一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置的A向剖视图；
图4是一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置的立体图1；
图5是一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置的立体图2；
图6是一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置的立体图3。
控制台1、虚拟成像罩2、显示器3、固定架4、第一步进电机5、第一连接板6、第二步进电机7、第二连接板8、投影板9、LED投影光源10、塑型金属架11、超声接收探头12、控制面板111、微电脑处理器112、显示驱动器13、步进电机驱动器14、LED光源控制器15、超声波换能器16。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明。
具体实施方式
在下文中，阐述了多种特定细节，以便提供对构成所描述实施例基础的概念的透彻理解，然而，对本领域的技术人员来说，很显然所描述的实施例可以在没有这些特定细节中的一些或者全部的情况下来实践，在其他情况下，没有具体描述众所周知的处理步骤。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置，包括控制台1、虚拟成像罩2、显示器3、固定架4、第一步进电机5、第一连接板6、第二步进电机7、第二连接板8、投影板9、LED投影光源10、塑型金属架11、超声接收探头12，所述的虚拟成像罩2固设于控制台1顶部，所述的虚拟成像罩2与控制台1采用胶粘剂连接，所述的显示器3固设于控制台1和虚拟成像罩2之间，所述的显示器3与控制台1采用螺栓连接，所述的固定架4固设于控制台1右侧上端，所述的固定架4与控制台1采用螺栓连接，所述的第一步进电机5固设于固定架4右侧上端，所述的第一步进电机5与固定架4采用螺栓连接，所述的第一连接板6固设于第一步进电机5前端，所述的第一连接板6与第一步进电机5采用联轴器连接，所述的第二步进电机7固设于第一连接板6下侧后端，所述的第二步进电机7与第一连接板6采用螺栓连接，所述的第二连接板8固设于第二步进电机7右侧，所述的第二连接板8与第二步进电机7采用联轴器连接，所述的投影板9固设于第二连接板8底部，所述的投影板9与第二连接板8一体成型，所述的LED投影光源10数量为若干件，所述的LED投影光源10均匀固设于投影板9底部，所述的LED投影光源10与投影板9采用热熔连接，所述的塑型金属架11固设于固定架4下端右侧，所述的塑型金属架11与固定架4采用螺栓连接，所述的超声接收探头12固设于塑型金属架11右侧端口，所述的超声接收探头12与塑型金属架11采用螺栓连接；
需要说明的是该一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置具备以下功能；
A、虚拟成像罩2由四面透明玻璃以及顶部透明玻璃组成的梯形结构罩体，能将底部的显示器3上的图案汇聚折射在虚拟成像罩2内部中端，即显示出图像动画，利于医护人员更直观的观察；
B、第一步进电机5能驱动第一连接板6进行左右方向的旋转，第二步进电机7能第二连接板8进行前后方向的旋转，由第一步进电机5和第二步进电机7的相互配合，实现对投影板9的角度调节，便于投影板9底部若干数量的LED投影光源10照射在患者介入区域的体表，使其达到AR成像目的，利于辅助医护人员通过体表的图像进行介入穿刺，实现了指导目的；
C、超声接收探头12能实现超声波的接收，利于收集患者身体的超声扫描检测数据，利于后续的三维图像的建立，塑型金属架11为金属材料，能被拉动进行位置移动和塑型定位，利于医护人员调节超声接收探头12的位置，提高了数据采集结果；
所述的控制台1前端还固设有控制面板111，所述的控制面板111与控制台1采用螺栓连接；
需要说明的是控制面板111能便于医护人员对微电脑处理器112进行指令发送，实现了程序控制目的；
所述的控制台1内部左侧上端还固设有微电脑处理器112，所述的微电脑处理器112与控制台1采用螺栓连接，且所述的微电脑处理器112与控制面板111和超声接收探头12采用电性连接；
需要说明的是微电脑处理器112采用AMD架构，实现复杂指令处理，能对超声接收探头12的反馈数据进行分析处理，利于构建患者身体三维数据；
所述的控制台1内部右侧上端还固设有显示驱动器13，所述的显示驱动器13与控制台1采用螺栓连接，且所述的显示驱动器13分别与显示器3和微电脑处理器112采用电性连接；
需要说明的是显示驱动器13能在微电脑处理器112的控制下对显示器3的亮度和颜色进行调节控制，提高了显示器3的图像动画呈现效果；
所述的控制台1内部左侧下端还固设有步进电机驱动器14，所述的步进电机驱动器14与控制台1采用螺栓连接，且所述的步进电机驱动器14分别与第一步进电机5、第二步进电机7和微电脑处理器112采用电性连接；
需要说明的是步进电机驱动器14能在微电脑处理器112的控制下对第一步进电机5和第二步进电机7的旋转方向、角度和速度进行调节，即实现对投影板9的位置和调节的改变，使得后续成像在患者体表的图像位置和角度更加准确；
所述的控制台1内部右侧下端还固设有LED光源控制器15，所述的LED光源控制器15与控制台1采用螺栓连接，且所述的LED光源控制器15分别与LED投影光源10和微电脑处理器112采用电性连接；
需要说明的是LED光源控制器15能在微电脑处理器112控制下进行光源显示，继而利于将患者体内血管状态借助光线呈现在下方的患者体表，实现了虚拟影像显示，利于医护人员更直观的从患者体表来判断穿刺位置，达到辅助穿刺指导目的；
所述的控制台1内部右侧下端还固设有超声波换能器16，所述的超声波换能器16与控制台1采用螺栓连接，且所述的超声波换能器16与微电脑处理器112采用电性连接；
需要说明的是超声波换能器16将电能转换机械能，即产生超声波向右侧传递，继而达到对患者身体的检测目的，微电脑处理器112便于在医护人员操作控制面板111的作用下对超声波换能器16进行开关调控。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置，其特征在于包括控制台(1)、虚拟成像罩(2)、显示器(3)、固定架(4)、第一步进电机(5)、第一连接板(6)、第二步进电机(7)、第二连接板(8)、投影板(9)、LED投影光源(10)、塑型金属架(11)、超声接收探头(12)，所述的虚拟成像罩(2)固设于控制台(1)顶部，所述的虚拟成像罩(2)与控制台(1)采用胶粘剂连接，所述的显示器(3)固设于控制台(1)和虚拟成像罩(2)之间，所述的显示器(3)与控制台(1)采用螺栓连接，所述的固定架(4)固设于控制台(1)右侧上端，所述的固定架(4)与控制台(1)采用螺栓连接，所述的第一步进电机(5)固设于固定架(4)右侧上端，所述的第一步进电机(5)与固定架(4)采用螺栓连接，所述的第一连接板(6)固设于第一步进电机(5)前端，所述的第一连接板(6)与第一步进电机(5)采用联轴器连接，所述的第二步进电机(7)固设于第一连接板(6)下侧后端，所述的第二步进电机(7)与第一连接板(6)采用螺栓连接，所述的第二连接板(8)固设于第二步进电机(7)右侧，所述的第二连接板(8)与第二步进电机(7)采用联轴器连接，所述的投影板(9)固设于第二连接板(8)底部，所述的投影板(9)与第二连接板(8)一体成型，所述的LED投影光源(10)数量为若干件，所述的LED投影光源(10)均匀固设于投影板(9)底部，所述的LED投影光源(10)与投影板(9)采用热熔连接，所述的塑型金属架(11)固设于固定架(4)下端右侧，所述的塑型金属架(11)与固定架(4)采用螺栓连接，所述的超声接收探头(12)固设于塑型金属架(11)右侧端口，所述的超声接收探头(12)与塑型金属架(11)采用螺栓连接。
2.如权利要求1所述一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置，其特征在于所述的控制台(1)前端还固设有控制面板(111)，所述的控制面板(111)与控制台(1)采用螺栓连接。
3.如权利要求2所述一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置，其特征在于所述的控制台(1)内部左侧上端还固设有微电脑处理器(112)，所述的微电脑处理器(112)与控制台(1)采用螺栓连接，且所述的微电脑处理器(112)与控制面板(111)和超声接收探头(12)采用电性连接。
4.如权利要求3所述一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置，其特征在于所述的控制台(1)内部右侧上端还固设有显示驱动器(13)，所述的显示驱动器(13)与控制台(1)采用螺栓连接，且所述的显示驱动器(13)分别与显示器(3)和微电脑处理器(112)采用电性连接。
5.如权利要求3所述一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置，其特征在于所述的控制台(1)内部左侧下端还固设有步进电机驱动器(14)，所述的步进电机驱动器(14)与控制台(1)采用螺栓连接，且所述的步进电机驱动器(14)分别与第一步进电机(5)、第二步进电机(7)和微电脑处理器(112)采用电性连接。
6.如权利要求3所述一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置，其特征在于所述的控制台(1)内部右侧下端还固设有LED光源控制器(15)，所述的LED光源控制器(15)与控制台(1)采用螺栓连接，且所述的LED光源控制器(15)分别与LED投影光源(10)和微电脑处理器(112)采用电性连接。
7.如权利要求3所述一种基于VRAR虚拟成像技术的介入穿刺引导装置，其特征在于所述的控制台(1)内部右侧下端还固设有超声波换能器(16)，所述的超声波换能器(16)与控制台(1)采用螺栓连接，且所述的超声波换能器(16)与微电脑处理器(112)采用电性连接。
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