CN215899873U - 一种用于x光成像手术定位标尺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于X光成像手术定位标尺，包括上平面、下平面、连接上下平面的两个连接面，其特征在于：还包括固定面和连接手柄，所述固定面用于固定所述连接手柄，所述固定面为所述上平面、下平面和两个连接面所围成的平面，所述上、下平面上各安装一组球形标记点，所述球形标记点每组至少为3个且不能在一条直线上，所述上下平面中任一面安装一组反光贴片，两个连接面任一面上也安装一组反光贴片，本发明的定位标尺只要在光学***的可见范围内可识别出其上任一面的反光贴片，定位标尺上所有点都可以用光学***下的坐标表示，这样定位标尺的摆放更加灵活方便，给手术提供了很大的便利性和可操作性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于导航手术定位的工具，特别是一种用于骨科导航手术中通过X光图像计算三维空间坐标实现空间定位计算的手术定位标尺。
背景技术
在各种骨科导航手术中，通过二维图像计算三维空间坐标算法是其核心的技术之一，定位标尺是机器人手术***中用于手术路径空间定位计算的基准，是影响手术定位精准的关键部件。定位标尺一般安装在X光光源和X光成像装置之间，由X光光源透过定位标尺成像，然后定位标尺上特定分布的标记点就呈现在图像上，根据X光形成的图像中特定标记点的分布和定位标尺上的标点就可以进行空间定位计算，最终确定手术路径。
传统的定位标尺是基于双平面定位算法的原理，在双平面定位时的每个平面的前后坐标系中设置三个标记点，基于比例变换原理计算目标点坐标，这种定位标尺使用时需要保证X光光轴与标记点所在平面垂直，否则采集的图像传输至上位机进行计算处理时会为计算结果引入***误差。由于在照相时并不能保证X 光光轴与标记点所在平面垂直，使得计算出的手术路径存在一定偏差。
骨科手术***使用的一种定位标尺，设计有两个相对面的定位标尺，可以实现任意角度的移动的标尺，在进行骨科导航手术时，对正位和侧位的X光图像进行三维坐标计算,需要知道正位和侧位时候标尺在两个位置的相对位移和旋转，传统方式是通过标尺固定到机械臂末端，通过机械臂的位姿计算出转化矩阵，这样精度严重依赖机械臂的精度。随着时间的推移，机械臂的精度还继续下降，导致***的整体精度在慢慢下降。
还有一种本申请人在先的技术，公开号：CN112932665A，发明名称为：一种用于X光成像的双位置手术定位标尺，通过X光在正位和侧位透视两次，得到成像中的两张图上标记点的分布，来计算三维空间坐标；由于本身标尺具有两个位置，预先知道了两次X光成像的相对位移和选择，可直接计算出三维空间坐标。这种标尺加工时候位置已经固定，使得拍照只能按照设计好的两个位置拍摄X 光照片，使用时候不够灵活。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种用于X光成像的手术定位标尺，在不要求光轴和标尺有严格的角度情况下，也不用固定到机械臂上，通过X光在将定位标尺放到两个不同位置透视两次，得到成像中的两张图上定位标尺上标记点的分布，同时记录下两次定位标尺在光学***下的位置，可计算出三维空间坐标。
为了实现上述目的，本发明所采用的的技术方案为：一种用于X光成像手术定位标尺，包括上平面、下平面、连接上下平面的两个连接面，还包括固定面和连接手柄，所述固定面用于固定所述连接手柄，所述固定面为所述上平面、下平面和两个连接面所围成的平面，所述上、下平面上各安装一组球形标记点，所述球形标记点每组至少为3个且不能在一条直线上，所述上下平面中任一面安装一组反光贴片，两个连接面任一面上也安装一组反光贴片。
进一步的，所述上下面和两个连接面是可透X光材料制成，上平面和下平面的距离在6cm-20cm之间，上下两平面不要求严格平行，所述连接上、下平面的左右连接面，在不影响连接稳定的情况下，挖出很多图形，可有效的减少X光的吸收，保证成像的清晰。
进一步的，为了识别方便可以设置平面上标记点图形各异或者增加几个辅助点，比如所述上平面设有6个球形标记点，所述下平面设有5个球形标记点，各平面上的球形标记点数目不同，便于在X成像的图片中自动识别出是哪组球形标记。
进一步，所述每组球形标记点，尽可能的均匀分布，上下两个面的点尽量错开，在透视的时候不会在CT图上投影成一个位置。
进一步，所述球形标记点材料为钢球或铜球；所述球形标记点不透X光，可以在X成像的图片中清晰的识别出球形部件的位置。
进一步的，所述反光贴片每组至少为3个且不能在一条直线上，每组组成的图形相异，便于自动识别出是哪组反光贴片。
进一步的，所述反光贴片是为圆形贴片，上面有反光涂层，可以反射红外光。所述圆形贴片能够被光学***识别。
进一步的，所述连接手柄通过万向臂将所述手术定位标尺固定到手术部位的上方和侧方。
所述光学***是可以读取反光贴片，并输出反光贴片中心的三维坐标。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明提供的手术定位标尺，在拍摄的X光图像中，可以清晰的识别出定位标尺上的标记点，同时在拍摄那一刻可以在光学***识别出定位标尺的位置，最后计算出光学***下坐标系的点相对于X光图像中的点的映射关系矩阵 P；通过两个位置的的数据就可以计算出三维空间坐标，不依赖其他特定设备的位置，从而达到很高的精度。
2、只要定位标尺在光学***的可见范围内可识别出其上任一面的反光贴片，定位标尺上所有点都可以用光学***下的坐标表示，这样定位标尺的摆放更加灵活方便，给手术提供了很大的便利性和可操作性。
3、从X光源到成像点的一条直线上通过定位标尺上的材料越多，吸收掉的 X光越多，而弧面很好的避开这一点。本发明的连接面可以减少对X光的吸收，在不影响连接稳定的情况下，弧面上挖出很多图形，也可有效的减少X光的吸收可透X光材料对X光的吸收很小。
4、本发明上下两个面标记点组成的图形相异，便于自动识别；所贴反光片的每组组成的图形也是相异，便于光学***识别出那组反光片。
附图说明
图1为本发明的用于X光成像的手术定位标尺正面示意图。
图2为本发明的用于X光成像的手术定位标尺另一面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
如图1、图2所示，本发明一种手术定位标尺，包括上平面11、下平面12、连接上平面11和下平面12的两个连接面13和14以及连接手柄15和固定面，所述上、下平面上各安装一组球形标记点101，所述上平面安装一组反光贴片102，连接面13安装一组反光贴片102。
进一步的，所述连接手柄15通过万向臂将所述手术定位标尺固定到手术部位的上方和侧方。
进一步的，所述上平面11、下平面12和两个连接面13、14是可透X光材料制成，上平面11和下平面12的距离在6cm-20cm之间，本实例由于***为距离为8cm，上下两平面不要求严格平行，所述两个连接面13、14，在不影响连接稳定的情况下，挖出很多图形，可有效的减少X光的吸收，保证成像的清晰。
进一步的，所述球形标记点101每组至少为3个且不能在一条直线上，为了识别方便可以设置平面上标记点图形各异或者增加几个辅助点，本实例上平面 11设有6个球形标记点，所述下平面12设有5个球标记点，各平面上的球标记点数目不同，便于在X成像的图片中自动识别出是哪组球形标记。
进一步，所述每组球形标记点，尽可能的均匀分布，上下两个平面的点尽量错开，在透视的时候不会在CT图上投影成一个位置。
进一步，所述球形标记点101材料为钢球或铜球，本实例球形标记点101 为钢球，直径2mm；所述球形标记点101不透X光，可以在X成像的图片中清晰的识别出球形部件的位置。
进一步的，所述反光贴片102每组至少为3个且不能在一条直线上，每组组成的图形相异，便于自动识别出是哪组反光贴片。
进一步的，所述反光贴片102是为圆形贴片，上面有反光涂层，可以反射红外光。所述圆形贴片能够被光学***识别。
本实施例中的用于X光成像的手术定位标尺在拍摄的X光图像中，可以清晰的识别出定位标尺上的标记点，同时在拍摄那一刻可以在光学***识别出定位标尺的位置，最后计算出光学***下坐标系的点相对于X光图像中的点的映射关系矩阵P；通过两个位置的的数据就可以计算出三维空间坐标，不依赖其他特定设备的位置，从而达到很高的精度。
只要定位标尺在光学***的可见范围内可识别出其上任一面的反光贴片，定位标尺上所有点都可以用光学***下的坐标表示，这样定位标尺的摆放更加灵活方便，给手术提供了很大的便利性和可操作性。
显然，以上述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
Claims (9)
1.一种用于X光成像手术定位标尺，包括上平面、下平面、连接上下平面的两个连接面，其特征在于：还包括固定面和连接手柄，所述固定面用于固定所述连接手柄，所述固定面为所述上平面、下平面和两个连接面所围成的平面，所述上、下平面上各安装一组球形标记点，所述球形标记点每组至少为3个且不能在一条直线上，所述上下平面中任一面安装一组反光贴片，两个连接面任一面上也安装一组反光贴片。
2.根据权利要求1所述的用于X光成像手术定位标尺，其特征在于：所述连接手柄通过万向臂将所述手术定位标尺固定到手术部位的上方和侧方。
3.根据权利要求1所述的用于X光成像手术定位标尺，其特征在于：所述上、下平面和两个连接面是可透X光材料制成，所述上平面和下平面的距离在6cm-20cm之间。
4.根据权利要求1所述的用于X光成像手术定位标尺，其特征在于：所述两个连接面在不影响其稳定性的情况下，挖出中空的图形，可有效的减少X光的吸收，保证成像的清晰。
5.根据权利要求1所述的用于X光成像手术定位标尺，其特征在于：所述上平面设有六个球形标记点，所述下平面设有五个球形标记点，所述球形标记点的数目不同，便于在X成像的图片中自动识别出是哪组球形标记。
6.根据权利要求5所述的用于X光成像手术定位标尺，其特征在于：所述每组球形标记点均匀分布，上下两个平面的点不在同一水平面上，在透视的时候不会在CT图上投影成一个位置。
7.根据权利要求5所述的用于X光成像手术定位标尺，其特征在于：所述球形标记点材料为钢球或铜球；所述球形标记点不透X光，可以在X成像的图片中清晰的识别出球形部件的位置。
8.根据权利要求1所述的用于X光成像手术定位标尺，其特征在于：所述每组球形标记点组成的图形相异，便于自动识别出是哪组反光贴片。
9.根据权利要求1所述的用于X光成像手术定位标尺，其特征在于：所述反光贴片是为圆形贴片，上面有反光涂层，可以反射红外光，所述圆形贴片能够被光学***识别。
Priority Applications (1)
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| CN202121700826.0U CN215899873U (zh) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | 一种用于x光成像手术定位标尺 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN215899873U true CN215899873U (zh) | 2022-02-25 |
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| CN202121700826.0U Active CN215899873U (zh) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | 一种用于x光成像手术定位标尺 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN215899873U (zh) |
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2021
- 2021-07-26 CN CN202121700826.0U patent/CN215899873U/zh active Active
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