CN205849553U - 一种手术定位标尺 - Google Patents

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田伟
张维军
王彬彬
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Abstract

本实用新型涉及一种手术定位标尺，它包括一个标尺面或两个法向夹角为2°～10°的标尺面，所述标尺面的边缘与一个标尺柄的一端连接，所述标尺柄的另一端设置有一个用于与手术机器人的机械臂连接的接头；所述标尺面上设置有标记点，所述标记点的总数至少为四个。本实用新型由于采用单标尺面或近乎共面的两个标尺面，体积小，手术中可紧贴人体表面放置，可以保证CBCT重建的三维图像包含所有的标记点。此外，任意两标记点之间的距离均不相等，使同一标尺面上的标记点具有各向异性的特点，因此应用于三维X线图像的自动配准算法时能够提高标记点识别的正确率，保障***定位更为准确。

Description

一种手术定位标尺
技术领域
本实用新型涉及一种医疗器械，特别是关于一种用于手术导航定位的手术定位标尺。
背景技术
一般在各种手术导航***中，尤其是机器人手术***中，自动配准或注册(registration)算法是其核心算法之一，定位标尺是实现这一算法时的参考基准，是影响手术定位精度的关键部件。在进行图像采集时，定位标尺一般放置于成像设备的扫描野(FOV)内，由成像设备扫描并形成三维医学X线图像，而后定位标尺上特定分布的标记点就呈现在图像上，根据三维X线图像中特定标记点的分布就可以进行空间定位计算，从而实现图像空间和机器人空间的自动配准，进而进行手术规划和导航。
在公开为CN103961130A的专利申请“使得C型臂***适应以提高三维成像信息的方法”中描述了一种包括X射线不透明标记球的用于实现空间定位的三维目标板，其结构如图3所示，包括两个间隔平行设置的定位面5和用于连接两定位面5的连接面6，在每个定位面5上设置有规则分布的标记点7，通过从已知的X射线不透明标记球的三维布置中，可以进行空间定位。
但在进行三维医学X线图像采集时，尤其是利用CBCT(Cone beam CT，锥形束CT)进行图像采集时，图像采集过程是围绕定位标尺进行的连续的扫描过程，且CBCT的有效成像视野很小，因此要求定位标尺体积尽量小并能紧贴人体表面。此时如果应用传统的定位工具，CBCT在旋转扫描过程中会出现扫描不完整、成像缺失的情况。另外，由于要求对三维重建图像中的标记点进行准确的计算机自动识别，要求标记点的分布具有各项异性。而传统定位工具上标记点7设置较为规则，不具备各向异性，将其应用于三维X线图像的自动配准算法时会提高标记点识别的复杂度，降低标记点的正确识别率，从而影响***的定位准确性。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种基于CBCT图像的手术定位标尺。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种手术定位标尺，其特征在于：它包括一个标尺面或两个法向夹角为2°～10°的标尺面，所述标尺面的边缘与一个标尺柄的一端连接，所述标尺柄的另一端设置有一个用于与手术机器人的机械臂连接的接头；所述标尺面上设置有标记点，所述标记点的总数至少为四个。
任意两所述标记点之间的距离不相等。
所述标尺面和标尺柄均由透X光的材料制成，所述标记点由不透X光的材料制成。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、体积小，手术中可紧贴人体表面放置，可以保证CBCT重建的三维图像包含所有的标记点。2、本实用新型任意两标记点之间的距离均不相等，使同一标尺面上的标记点具有各向异性的特点，因此应用于三维X线图像的自动配准算法时能够提高标记点识别的正确率，从而保证***定位更为准确。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的结构示意图；
图2是本实用新型实施例二的结构示意图；
图3是传统的手术定位工具的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
实施例一：
如图1所示，本实施例包括一标尺面1和一与标尺面1的边缘连接的标尺柄2，在标尺柄2的末端设置一用于与手术机器人的机械臂连接的接头3，其中，标尺面1和标尺柄2均由透X光的材料制成。在标尺面1上设置有至少四个标记点4，标记点4由不透X光的材料制成。
进一步地，任意两标记点4之间的距离均不相等。
实施例二：
如图2所示，本实施例包括两标尺面1，两标尺面1的法向夹角为2°～10°，两标尺面1的边缘均与标尺柄2连接，在在标尺柄2的末端设置一用于与手术机器人的机械臂连接的接头3，其中，标尺面1和标尺柄2均由透X光的材料制成。在两标尺面1上均设置有由不透X光的材料制成的标记点4，两标尺面1上的标记点4的数量总和不少于四个。
进一步地，任意两标记点4之间的距离均不相等。
在进行手术导航时，手术机器人的机械臂可以利用本实用新型手术定位标尺，结合CT或CBCT进行三维医疗图像的采集：在病人的***下，将手术定位标尺安装在机械臂末端并移动到CT或CBCT的有效视野下。图像采集时，手术定位标尺尽量正对并贴近所测***下的患处，以使手术定位标尺上的各标记点4在成像时尽量不被遮挡或产生重叠，图像采集完成后传至上位机，上位机可以根据手术定位标尺在三维医疗X线图像中的特定标记点分布进行空间定位计算，最终实现图像空间和手术机器人空间的自动配准，进而进行手术规划和导航。
本实用新型与传统的手术定位标尺相比：1)体积小，手术中可紧贴人体表面放置，可以保证CBCT重建的三维图像包含所有的标记点。2)任意两标记点4之间的距离均不相等，使同一标尺面1上的标记点4具有各向异性的特点，因此应用于三维X线图像的自动配准算法时能够提高标记点4识别的正确率，从而保证***定位更为准确。
本实用新型仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型的实用新型原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (3)

1.一种手术定位标尺，其特征在于：它包括一个标尺面或两个法向夹角为2°～10°的标尺面，所述标尺面的边缘与一个标尺柄的一端连接，所述标尺柄的另一端设置有一个用于与手术机器人的机械臂连接的接头；所述标尺面上设置有标记点，所述标记点的总数至少为四个。
2.如权利要求1所述的一种手术定位标尺，其特征在于：任意两所述标记点之间的距离不相等。
3.如权利要求1或2所述的一种手术定位标尺，其特征在于：所述标尺面和标尺柄均由透X光的材料制成，所述标记点由不透X光的材料制成。
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