超声探头定位快拆夹具
技术领域
本实用新型涉及涉及医疗器械,具体地,涉及手术导航***的辅助装置。
背景技术
经皮肾镜取石术(PCNL)是治疗上***的主要微创手术方式,其关键基础是准确地穿刺目标肾盏。因为C臂X光引导的辐射危害,B超引导成为PCNL穿刺引导的主流方式。不同医生掌握B超引导下穿刺的熟练程度存在显著差异。初学的医生在B超下对PCNL进行定位时很难成功观察到穿刺针。因B超探头只能提供二维成像,只有穿刺针与成像平面共面时,才能观察到完整针道。实际操作中从超声探头侧面进针时,穿刺针难以保持共面,两者之间存在一定夹角,使得B超只能观察到穿刺针体的一小段,因而无法准确把握穿刺针的位置方向,容易导致误判,造成出血、集合***穿孔等风险。另外,病人的呼吸运动也会导致肾脏的移动,手术中需要不断调整探头与穿刺针的姿态,给医生带来了更大挑战。研究表明,B超引导下的PCNL具有较长的学习曲线,完成30例手术后,医生才能熟练操作。
近年来出现的新型引导装置中,一类是穿刺架,其使用不灵活,难以兼顾B超观察与穿刺;另一类是带导航功能的高端超声机,其成本高昂,且要求重复采购超声机。因此,灵活度高,适配现有的超声探头,可快速响应的手术导航设备将成为更佳的解决方案,其以较小的成本大大提高手术的准确度和效率,降低手术难度,缩短手术时间,有利于精准微创手术的普及。
实用新型内容
基于此,有必要针对提供一种拆装方便,适配性强的超声探头定位快拆夹具,可用于超声探头,与手术导航***协同工作,为超声引导下的微创手术提供高精度导航,提高手术的准确度和效率,降低手术难度,缩短手术时间。
一种超声探头定位快拆夹具,用于设置于超声探头,包括与超声探头可拆卸连接的夹持件、连接于所述夹持件的光学标记件,其中所述夹持件包括用于将超声探头夹持在中间的第一壳体和第二壳体,所述第一壳体的一侧和第二壳体的一侧通过枢轴转动连接,所述第一壳体的另一侧设有第一连接部,所述第一连接部上具有贯通第一连接部的第一连接槽,所述第二壳体的另一侧设有与所述第一连接部对接的第二连接部,所述第二连接部上具有贯通第二连接部的第二连接槽,所述夹具还包括穿过所述第一连接槽和第二连接槽的连接轴,所述连接轴的尺寸配置为可相对于所述第一连接槽和第二连接槽滑动,所述连接轴的两端分别设有第一凸起和第二凸起,其中所述第一凸起和所述第二凸起可将所述第一连接部和第二连接部夹持在中间以紧固第一壳体与第二壳体;所述第二连接槽还具有供所述连接轴进入或退出所述第二连接槽的入口。
上述超声探头定位快拆夹具,夹持件的第一壳体和第二壳体的一侧通过枢轴连接,从而能形成关闭或打开的效果,另一侧设置通过连接轴及其上的凸起固定,连接轴可进入第二连接槽以紧固第一壳体与第二壳体,或从第二连接槽中退出以与第二壳体分离,使第一壳体和第二壳体能够实现打开,因此可以将超声探头夹持在中间且方便打开,从而为超声引导下的微创手术提供高精度导航,提高手术的准确度和效率,降低手术难度,缩短手术时间。
在其中一个实施例中,所述入口具有导引弧面或斜面。
在其中一个实施例中,所述第一凸起固定于所述连接轴,所述第二凸起与所述连接轴可拆地连接。
在其中一个实施例中,所述第一连接槽为L型槽,包括竖向的第一竖槽和与所述第一竖槽的一端连通的第一横槽;所述第二连接槽为L型槽,包括竖向的第二竖槽和与所述第二竖槽的一端连通的第二横槽,所述入口开设于所述第二竖槽的远离第二横槽的一端,所述第一连接部和第二连接部贴合后,所述第一竖槽和第二竖槽位置正对,所述第一横槽和第二横槽位置正对,所述连接轴穿过所述第一横槽和第二横槽。
在其中一个实施例中,所述第一凸起和所述第二凸起中的至少一个为弹性部件。
在其中一个实施例中,所述第一壳体和第二壳体中,至少有一片设置有凸台接口,所述光学标记件可拆卸地连接于所述凸台接口。
在其中一个实施例中,所述光学标记件包括与所述凸台接口连接的模块化底座,和连接于所述模块化底座的光学标记点组。
在其中一个实施例中,所述模块化底座包括与所述持件上的凸台接口对准连接的竖直对接面,自所述竖直对接面延伸的凸出于所述夹持件的横向延伸段,以及连接于所述横向延伸段的末端的支撑部,所述支撑部与所述光学标记点组连接。
在其中一个实施例中,所述光学标记点组包括至少3枚光学标记点,所述光学标记点通过螺纹,胶合,或一体成型的方式与所述模块化底座连接为一体。
在其中一个实施例中,所述光学标记点组中的光学标记点排列为非对称的几何形状,任意2枚光学标记点中心之间的距离为10-80mm,当一个光学标记点组包括4枚及以上光学标记点时,所有光学标记点不处于同一几何平面。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的超声探头定位快拆夹具设置于超声探头上的结构示意图。
图2是图1所示的超声探头定位快拆夹具的另一个角度的结构示意图。
图3是图1所示的超声探头定位快拆夹具的又一个角度的结构示意图。
图4是图1所示的超声探头定位快拆夹具的夹持件打开状态的结构示意图。
图5是图1所示的超声探头定位快拆夹具的夹持件紧固状态的结构示意图。
图6是图4所示的夹持件设置于超声探头上但尚未紧固时的结构示意图。
图7是本实用新型一个实施例的的光学标记件的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的优选实施方式。但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反的,提供这些实施方式的目的是为了对本实用新型的公开内容理解得更加透彻全面。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,“设置”、“连接”等术语应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接连接,也可以通过中间媒介间接连接,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“高度”、“深度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“周向”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,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,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,因此不能理解为对本实用新型的限制。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
本实用新型涉及超声引导下的手术导航领域,具体公开了一种超声探头定位快拆夹具。本实用新型所述的超声探头定位快拆夹具应用于超声探头,包括可拆卸地连接于超声探头的夹持件和可拆卸的光学标记件。更具体的,夹持件包括可快速拆卸的壳体和可连接光学标记件底座的接口,光学标记件包括模块化底座和非对称排列的光学标记点组。其中,手术导航***可利用光学标记点组对超声探头进行光学定位,进而获取到超声探头的定位信息。
本实用新型提供的超声探头定位快拆夹具,应用于超声探头,且拆装方便,灵活度高,可适配多种超声探头,同时其与手术导航***可实现快速协同工作,使手术导航***在多角度,大空间内对穿刺针的位置和姿态进行稳定、准确的定位,结合对超声探头的定位,为超声引导下的介入手术提供快速响应的高精度导航,提高手术的准确度和效率,降低手术难度,缩短手术时间。
下面结合附图,说明本实用新型实施例的超声探头定位快拆夹具的较佳实施方式。
如图1至图3所示的超声探头定位快拆夹具2,主要应用于超声探头1,可以配合手术导航***,为超声引导下的微创手术提供导航,其直接安装设置在超声探头1的外壳上。
如图1和图2所示,超声探头1具体为凸阵探头,此外也可以为线阵探头、相控阵探头的其中一种。超声探头定位快拆夹具2主要由可拆卸地安装在超声探头1上的夹持件21和可拆卸地安装于夹持件21上的光学标记件23构成。光学标记件23可被手术导航***捕捉并定位。
超声探头定位快拆夹具2与超声探头1安装连接后,夹持件21、光学标记件23与超声探头1可一起视为刚体。在超声探头1使用时,光学标记件23被手术导航***定位后,由于光学标记件23与超声探头1之间的相对位置关系已知且固定,可得到超声探头1的定位信息,结合其他手术器械的类似的定位信息,可以对超声引导下的介入手术操作作出导航。
在优选的实施例中,具体如图1至图3所示,夹持件21可为两片固定壳体,其与超声探头1的装配特征相配合,将超声探头1夹在中间,并通过一定的结构锁紧固定于超声探头1上。
进一步地,如图2、图3至图5所示,夹持件21包括用于夹持超声探头1的第一壳体201和第二壳体202。第一壳体201的一侧和第二壳体202的一侧通过枢轴203转动连接,以形成如图4所示的打开效果或如图5所示的关闭效果。优选地,第一壳体201和第二壳体202可绕枢轴203进行180度旋转。第一壳体201的另一侧和第二壳体202的另一侧通过一个哑铃型的紧固部件40连接,进而将第一壳体201和第二壳体202紧固于超声探头1的表面,以方便安装和拆卸。
本实施例中,夹持件21的第一壳体201和第二壳体202将超声探头1夹持固定,能够适夹持不同外形轮廓的超声探头,灵活度高,适配性强。在不同的实施例中,针对不同外形轮廓的超声探头,夹持件21的壳体形状可以不同,其固定机构211的形状和位置也可以不同。
进一步地,如图4所示,第一壳体201的另一侧设置有第一连接部31,第一连接部31上具有贯通第一连接部31的第一连接槽311。第二壳体202的另一侧设有第二连接部32,第二连接部32上具有贯通第二连接部32的第二连接槽321。如图3所示,紧固部件40包括尺寸配置为可相对于第一连接槽311和第二连接槽321滑动的连接轴41。连接轴41的两端分别固定有第一凸起42和第二凸起43。
利用紧固部件40紧固第一壳体201和第二壳体202时,第一连接部31和第二连接部32贴合在一起,连接轴41穿过第一连接槽311和第二连接槽321,第一凸起42和第二凸起43将第一连接部31和第二连接部32夹持固定在中间。第一凸起42和第二凸起43之间的距离设置为略小于第一连接部31和第二连接部32贴合后的总厚度,使得第一凸起42能抵靠在第一连接部31上,第二凸起43能够抵靠在第二连接部32上,从而紧固第一壳体201和第二壳体202。
如图4所示,第二连接槽321还具有可供连接轴41进入或退出第二连接槽321的入口3211。利用紧固部件40紧固第一壳体201和第二壳体202,连接轴41经入口3211进入第二连接槽321。拆卸夹持件21时,使连接轴41经入口3211从第二连接槽321中退出,第一壳体201和第二壳体202即可以被旋转打开,从而夹持件21可以快速地从超声探头1上拆卸下来。
进一步地,如图4所示,第二连接槽321的入口3211设置为具有导引斜面32112。连接轴41经入口3211进入第二连接槽321,在导引斜面32112的引导下能够顺利地进入第二连接槽321。在另一个实施例中,导引斜面32112也可以为弧面。
进一步地,第一凸起42固定于连接轴41,第二凸起43与连接轴43可拆卸地连接。安装紧固部件40时,先不安装第二凸起43,将具有第一凸起42的连接轴41穿过第一连接槽311。然后再将第二凸起43安装于连接轴41,即先将紧固部件40活动连接于第一壳体21,再与第二连接槽321配合。在另一个实施例中,可以待连接轴41进入第二连接槽321后再安装第二凸起43。
进一步地,第一凸起42和第二凸起43中的至少一个为弹性部件。这样,利用第一凸起42和第二凸起43夹持第一连接部31和第二连接部32时,第一凸起42和/或第二凸起43弹性形变,使第一连接部31和第二连接部32可以克服弹性力顺利地进入两个凸起之间,进而牢固地被夹持。
进一步地,如图4所示,第一连接槽311和第二连接槽321均为L型槽。第一连接槽311包括竖向的第一竖槽3111和与第一竖槽3111的一端连通的第一横槽3112。第二连接槽321为包括竖向的第二竖槽3212和与第二竖槽3212的一端连通的第二横槽3213,入口3211开设于第二竖槽3212的远离第二横槽3213的一端。第一连接部31和第二连接部32贴合后,第一竖槽3111和第二竖槽3212正对,第一横槽3112和第二横槽3213位置正对,连接轴41穿过第一横槽3112和第二横槽3213。
第一连接槽311和第二连接槽321均为L型槽。利用紧固部件40紧固第一壳体201和第二壳体202时,连接轴41滑动至第一横槽3112和第二横槽3213中,这样连接轴41可被第一横槽3112和第二横槽3213的侧壁限位,避免轻易进入第二竖槽3212,从而减小连接轴41从第二竖槽3212中意外脱离的风险,提高了可靠性。
进一步地,如图1和图2所示,超声探头1包括头部11、尾部13和位于头部11、尾部13之间的手柄12。夹持件21的两片壳体210设置于超声探头1的两侧,其中至少一片壳体在靠近超声探头1的尾部13的一侧设置凸台接口212,每个凸台接口212包括至少一组连接机构,用于连接光学标记件23。对于超声探头而言,超声探头1的头部11容纳有换能器,以向外侧产生弧形平面的扫描波束,扫描波束的平面即为超声成像平面S。超声探头1本身为本领域技术人员所了解,亦非本实用新型改进重点,此处不再赘述。
在某一实施例中,夹持件21中只有一侧壳体设置有凸台接口212,位于靠近超声探头1的尾部一侧。该凸台接口212与1枚光学标记件连接,光学标记件即可与手术导航***协同工作,完成超声探头1的定位。一具体的方案中,如图2所示,夹持件21的第二壳体202上设有凸台接口212,凸台接口212的位置位于手柄12的尾部,靠近尾部13。
在另一个实施例中,夹持件21的两侧壳体均设置有凸台接口212,其中任意一个凸台接口212与1枚光学标记件连接,也可与手术导航***协同工作,完成超声探头定位。
在另一个实施例中,夹持件21的两侧壳体均设置有凸台接口212,两处凸台接口212均与1枚光学标记件连接,也可与手术导航***协同工作,完成超声探头定位,此情况下超声探头1的两侧均有光学标记件1可被定位,因此可使超声探头在更多姿态下被定位,提高定位稳定性。
进一步地,如图1、图7所示,光学标记件23主要由模块化底座231和光学标记点组232构成,其中,模块化底座231具有对接面,与夹持件21上的凸台接口212对准并连接。
在某一实施例中,如图6所示,夹持件21的凸台接口212主要由定位孔组214和紧固机构216构成,二者位于夹持件21的壳体靠近超声探头1的尾部一侧的凸起平台上。定位孔组214包括两个定位孔,紧固机构216包括两枚内嵌螺母,且两个定位孔中心的连线垂直于两枚内嵌螺母中心的连线。对应地,如图7所示,光学标记件23的模块化底座231具有一个连接于夹持件21的凸台接口212的竖直对接面2310,其主要由定位凸起组234和通孔组236构成,定位凸起组234包括两个定位凸起,通孔组236包括两个通孔,且两个定位凸起中心的连线垂直于两个通孔中心的连线。
安装夹持件21与光学标记件23时,将定位凸起组234对准***定位孔组214,再将两枚适应内嵌螺母尺寸的固定螺丝25由通孔组236穿过,固定于紧固机构216,使夹持件21与光学标记件23形成连接的刚体。垂直设计的定位孔组和螺纹组保证了连接的准确性和稳定性。
安装本实用新型的夹具时,夹持件21呈如图4所示的打开状态。然后将超声探头1放入夹持件21的第一壳体201和第二壳体202之间,如图6所示;其中第一壳体201上带有紧固部件40。将紧固部件40的连接轴41移动至第一竖槽3111的顶端,然后使第二壳体202翻转180度,接下来使连接轴41经入口3211进入第二竖槽3212,然后再将连接轴41滑动至第二横槽3213中,从而完成夹持件41对超声探头1的固定。
在另一个实施例中,定位孔组214仅由一个定位孔构成,该定位孔中心不位于内嵌螺母中心的连线上,对应地,定位凸起组234由一个定位凸起组成,安装时位置与定位孔对齐。此种设置也可以保证夹持件21和光学标记件23连接的准确性和稳定性。
在另一个实施例中,紧固机构216由两个螺纹套构成,螺纹套嵌入夹持件21的凸起平台。安装夹持件21与光学标记件23时,将两枚适应螺纹套的固定螺丝由通孔组236中穿过,固定于紧固机构216。
在另一个实施例中,紧固机构216由两套内螺纹孔构成,内螺纹孔设置于夹持件21的凸起平台。安装夹持件21与光学标记件23时,将两枚适应螺纹套的固定螺丝由通孔组236中穿过,固定于紧固机构216。
应当注意的是,夹持件21的凸台接口212和光学标记件23的对接面的结构和连接方式可采取现有技术中本领域技术人员熟知的、连接两分离元件的各种技术手段,由于夹持件21和光学标记件23之间的连接结构不是本实用新型的重点,故不在此做更多详细描述。
进一步地,光学标记件23的模块化底座231在垂直于超声成像平面S方向,和平行于超声成像平面S并指向超声探头1尾部的方向中的至少一个方向上,相对于夹持件21突出一段距离,所述突出距离为10-60mm。使得光学标记件23的光学标记点组232对于夹持件21突出一段距离,不易在超声探头1姿态变化时被遮挡,更容易被手术导航***检测到,提高定位精度。
模块化底座231相对于夹持件21突出一段距离,可利用不同的方式达成。下面举例说明。
在某一实施例中,如图3和图7所示,模块化底座231具有“Z”型弯折结构,弯折结构包括对接夹持件21的凸台接口212的竖直对接面2310,凸出于夹持件21的横向延长段2311,以及连接光学标记点组232的支撑部2312,其中支撑部231连接于横向延伸段2311的末端。如图1和图3所示,结合图7,在垂直于超声成像平面S方向,即图3中左右方向上,由于设置了横向延长段2311,光学标记点组232相对于夹持件21突出一段距离。此外,在平行于超声成像平面S且指向超声探头1尾部的方向上,如图3中自上至下的方向上,由于设置了竖直对接面2310,使得光学标记点组232的位置相较于对接面2310突出夹持件21一段距离,更容易被手术导航***检测到,提高定位精度。
通过设置上述弯折结构,在平行及垂直于超声成像平面S方向上,光学标记点组232均处于相对夹持件21突出的位置,减小因超声探头姿态变化导致光学标记件23被遮挡的概率,容易被手术导航***检测到,避免造成光学标记件23定位效果的下降,提高手术导航稳定性。
在另一个实施例中,模块化底座231具有“Y”型分叉结构,所述分叉结构包括凸出于夹持件21的主干延长段,以及与主干延长段连接的、连接光学标记点组232的两个分支延长部,其中主干延长段具有连接夹持件21的凸台接口212的对接面。此弯折结构也可使光学标记件处于相对超声探头突出的位置,减少因超声探头姿态变化导致的光学标记件定位效果的下降,提高手术导航稳定性。
应当注意的是,光学标记件模块化底座231的结构可以采取现有技术中本领域技术人员熟知的各种技术手段来实现,并不局限于图3和图7中所示的实施例。
进一步地,光学标记点组232包括至少3枚光学标记点,所述光学标记点通过螺纹,胶合,或一体成型的方式与所述模块化底座231进行连接。光学标记点组中的光学标记点排列为非对称的几何形状,任意2枚光学标记点中心之间的距离为10-80mm,
进一步地,当一个光学标记点组包括4枚及以上光学标记点时,所有光学标记点不处于同一几何平面。此时,光学标记点的连线在空间内构成一立体结构,更容易被手术导航***检测到,从而提高光学标记点的定位精度和稳定性。
在某一实施例中,如图7所示,光学标记点组232由4枚光学标记点构成。光学标记点为带有特殊涂层的光学反射小球,其表面可以对红外光进行强反射,从而被手术导航***检测并得到光学标记点的定位。同时,光学反射小球内部刻有螺纹;自模块化底座231的支撑部2312伸出的支撑杆2313的末端设置为螺杆,通过螺纹与螺杆的连接,使得光学反射小球与模块化底座231形成连接并固定,从而与夹持件21形成连接并固定。
在另一个实施例中,光学标记点组232中的光学标记点为发光二极管,其向空间散发的特殊波长的光线也可被手术导航***检测并得到光学标记点的定位。
在另一个实施例中,光学标记点组232中的光学标记点为带有特殊图案的图形标记,其特殊图案可被具有可见光探测能力的手术导航***检测并得到光学标记点的定位。
应当注意的是,光学标记件23的光学标记点组232与模块化底座231之间的连接结构可以采取现有技术中本领域技术人员熟知的各种技术手段来实现,并不局限于图3和图7中所示的实施例。
进一步地,因为光学标记件23是可拆卸地安装于夹持件21,在保证其模块化底座231的对接面可与夹持件21的凸台接口212对接的前提下,可以灵活地改变、替换模块化底座231和光学标记点组232的结构设计和材料构成,均可以实现手术导航***对本超声探头定位快拆夹具2的定位。因此,光学标记件23可拆卸地安装于夹持件21,这一特点加强了本实用新型灵活性,适配性的设计特点。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。