CN217390862U - 一种骨科手术导航配准装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种骨科手术导航配准装置，包括固定件、多个连接件和多个小球，所有连接件的一端均与固定件连接，一个小球与一个连接件的另一端连接，多个小球呈立体空间分布；小球的内部采用X线显影材料制备；小球表面设有反光层，用于双目深度摄像机对其空间位置进行跟踪识别。本实用新型可以将小球在X线影像中的空间位置直接等同于双目深度摄像机捕获的小球空间位置，实现了高精度的配准，为实时显示骨骼三维点云的空间位置提供了配准标志，属于计算机辅助手术导航技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及计算机辅助手术导航技术领域，具体涉及一种骨科手术导航配准装置。
背景技术
随着医疗技术的提升，临床上对于手术导航***的需求越来越强烈。手术导航***的原理是以患者的三维影像数据建立图像坐标系，用配准***进行坐标系变换，为病人骨骼三维影像数据建立正确的空间坐标系，并能呈现在医生视野中。配准***的准确性决定着导航***的精度。
目前的配准方式多采用体表贴标志点的方式，在病人三维重建图像中的对应位置获取这些标记结构，通过配准多个粘贴在病人身上的标记获得病人骨骼图像的空间坐标。例如申请号为202110110541.X的专利和申请号为 201510383490.2的专利，虽然其装置既能在CT、C臂机生成医学的图像中能够识别，又能在光学***上识别，但是，粘贴标记结构难以避免主、客观因素影响，配准精确度难以得到保证，降低了配准的精度。
实用新型内容
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种配准精度高的骨科手术导航配准装置。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种骨科手术导航配准装置，包括固定件、多个连接件和多个小球，所有连接件的一端均与固定件连接，一个小球与一个连接件的另一端连接，多个小球呈立体空间分布；小球的内部采用X线显影材料制备；小球表面设有反光层，用于双目深度摄像机对其空间位置进行跟踪识别。
作为一种优选，小球表面反光层的制备材料包括玻璃(釉)、漆(反光材料涂漆)和金属(反光金属)。用于双目深度摄像机对其空间位置进行跟踪。
作为一种优选，X线显影材料包括陶瓷、钛合金和铅。用于对所述小球进行X线成像。
作为一种优选，固定件为固定夹或固定钉。用于将装置固定在骨骼上。固定件还可以是一根圆柱形的杆件或者方形杆件，不局限于固定夹或固定钉，根据实际操作时采用方便固定在骨骼的固定件即可。
作为一种优选，连接件为刚性杆件，连接件采用非X线显影材料制备。非 X线显影材料包括碳纤维材料和聚乙烯材料。
作为一种优选，连接件的数量为四个，小球的数量为四个，四个连接件分别为第一连接件、第二连接件、第三连接件和第四连接件，四个小球分别为第一小球、第二小球、第三小球和第四小球；第一连接件的一端、第二连接件的一端、第三连接件的一端和第四连接件的一端均与固定件连接；第一连接件的另一端和第一小球连接，第二连接件的另一端和第二小球连接，第三连接件的另一端和第三小球连接，第四连接件的另一端和第四小球连接。
作为一种优选，四个小球呈立体空间分布，第一小球、第二小球和第三小球处于同一水平面，第一小球和第二小球的距离为a，第二小球和第三小球的距离为b，第一小球和第三小球的距离为c，a≠b，a≠c，b≠c；第四小球与另外三个小球的距离均不相同。
作为一种优选，以固定件的竖直方向为基准轴，四个连接件与基准轴的夹角均不相同，四个连接件与基准轴的夹角为90-135°。
作为一种优选，a为2-10cm，b为2-10cm，c为2-10cm，第四小球与另外三个小球的距离为2-10cm。
总的说来，本实用新型具有如下优点：
本实用新型可以将小球在X线影像中的空间位置直接等同于双目深度摄像机捕获的小球空间位置，实现了高精度的配准，进而可以实时显示骨骼三维点云的空间位置。并且避免了主、客观因素影响，配准精确度得到保证，配准的精度高。
附图说明
图1为一种骨科手术导航配准装置的立体图。
其中，1为第一小球，2为第二小球，3为第三小球，4为第四小球，5为第一连接件，6为第二连接件，7为第三连接件，8为第四连接件，9为固定块， 10为固定杆，11为转杆，12为固定夹。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。
一种骨科手术导航配准装置，包括固定件、多个连接件和多个小球，所有连接件的一端均与固定件连接，一个小球与一个连接件的另一端连接，多个小球呈立体空间分布；小球的内部采用X线显影材料制备；小球表面设有反光层，用于双目深度摄像机对其空间位置进行跟踪识别。X线显影材料用于X线三维成像时显示骨骼的三维点云相对于小球的空间位置，在混合现实眼镜中将小球的X线点云图像和小球的光学图像进行配准后就可以用于显示骨骼X线点云的真实空间位置。小球表面反光层的制备材料包括玻璃材料。反光层用于双目深度摄像机对其空间位置进行跟踪。X线显影材料为陶瓷、钛合金或铅。本实施例的X线显影材料为陶瓷。X线显影材料用于对所述小球进行X线成像。
固定件为固定夹或固定钉。用于将装置固定在骨骼上。固定件还可以是一根圆柱形的杆件或者方形杆件，不局限于固定夹或固定钉，根据实际操作时采用方便固定在骨骼的固定件即可。本实施例的固定件采用固定夹。本实施例的固定件包括固定块、固定杆、转杆和固定夹，固定块为圆形块，四个连接件均与固定块外侧固定连接，固定杆与固定块的端部中心连接，转杆通过套环套在固定杆，套环与固定杆转动连接；固定夹安装在固定转杆上，固定夹用于与骨骼产生刚性连接。
连接件为刚性杆件，连接件采用非X线显影材料制备，非X线显影材料包括碳纤维材料和聚乙烯材料。本实施例的连接件为长条形杆件，采用聚乙烯材料制备。
连接件的数量为四个，小球的数量为四个，四个连接件分别为第一连接件、第二连接件、第三连接件和第四连接件，四个小球分别为第一小球、第二小球、第三小球和第四小球；第一连接件的一端、第二连接件的一端、第三连接件的一端和第四连接件的一端均与固定件连接；第一连接件的另一端和第一小球连接，第二连接件的另一端和第二小球连接，第三连接件的另一端和第三小球连接，第四连接件的另一端和第四小球连接。
第一连接件、第二连接件、第三连接件和第四连接件的长度互不相同。
四个小球呈立体空间分布，第一小球、第二小球和第三小球处于同一水平面，第一小球和第二小球的距离为a，第二小球和第三小球的距离为b，第一小球和第三小球的距离为c，a≠b，a≠c，b≠c；第四小球与另外三个小球的距离均不相同。
以固定件的竖直方向为基准轴，四个连接件与基准轴的夹角均不相同，四个连接件与基准轴的夹角为90-135°。本实施例中，第一连接件与基准轴的夹角为100°，第二连接件与基准轴的夹角为110°，第三连接件与基准轴的夹角为120°，第四连接件与基准轴的夹角为135°。本实施例的基准轴为固定杆的轴线方向。
a为2-10cm，b为2-10cm，c为2-10cm，第四小球与另外三个小球的距离为2-10cm。本实施例中，a为6cm，b为8cm，c为10cm，第四小球与第一小球的距离为5cm，第四小球与第二小球的距离为7cm，第四小球与第三小球的距离为9cm。
使用流程：
1)将所述配准装置固定在手术部位附近的骨骼上；
2)CT或C臂扫描获取包含小球影像在内的扫描图像序列，然后对图像进行三维重建，获得骨骼三维点云相对于小球的位置，将获得的数据传递给计算机；
3)双目深度摄像机通过小球表面的反光层获得小球的真实空间位置数据，并将获取的位置数据传给计算机；
4)计算机通过配准算法将小球的三维点云图像和小球光学图像进行配准，配准后的图像通过混合现实眼镜进行呈现，进而实现真实骨骼结构与视觉图像的实时动态融合。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种骨科手术导航配准装置，其特征在于：包括固定件、多个连接件和多个小球，所有连接件的一端均与固定件连接，一个小球与一个连接件的另一端连接，多个小球呈立体空间分布；小球的内部采用X线显影材料制备；小球表面设有反光层。
2.按照权利要求1所述的一种骨科手术导航配准装置，其特征在于：固定件为固定夹、固定钉、圆柱形的杆件或方形杆件。
3.按照权利要求1所述的一种骨科手术导航配准装置，其特征在于：连接件为刚性杆件，连接件采用非X线显影材料制备。
4.按照权利要求3所述的一种骨科手术导航配准装置，其特征在于：连接件的数量为四个，小球的数量为四个，四个连接件分别为第一连接件、第二连接件、第三连接件和第四连接件，四个小球分别为第一小球、第二小球、第三小球和第四小球；第一连接件的一端、第二连接件的一端、第三连接件的一端和第四连接件的一端均与固定件连接；第一连接件的另一端和第一小球连接，第二连接件的另一端和第二小球连接，第三连接件的另一端和第三小球连接，第四连接件的另一端和第四小球连接。
5.按照权利要求4所述的一种骨科手术导航配准装置，其特征在于：四个小球呈立体空间分布，第一小球、第二小球和第三小球处于同一水平面，第一小球和第二小球的距离为a，第二小球和第三小球的距离为b，第一小球和第三小球的距离为c，a≠b，a≠c，b≠c；第四小球与另外三个小球的距离均不相同。
6.按照权利要求5所述的一种骨科手术导航配准装置，其特征在于：以固定件的竖直方向为基准轴，四个连接件与基准轴的夹角均不相同，四个连接件与基准轴的夹角为90-135°。
7.按照权利要求5所述的一种骨科手术导航配准装置，其特征在于：a为2-10cm，b为2-10cm，c为2-10cm，第四小球与另外三个小球的距离为2-10cm。
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| CN202220722070.8U CN217390862U (zh) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | 一种骨科手术导航配准装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116849808A (zh) * | 2023-08-11 | 2023-10-10 | 北京维卓致远医疗科技发展有限责任公司 | 一种用于导航***坐标与影像位置坐标配准的配准器械 |
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2022
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| CN116849808A (zh) * | 2023-08-11 | 2023-10-10 | 北京维卓致远医疗科技发展有限责任公司 | 一种用于导航***坐标与影像位置坐标配准的配准器械 |
| CN116849808B (zh) * | 2023-08-11 | 2024-02-02 | 北京维卓致远医疗科技发展有限责任公司 | 一种用于导航***坐标与影像位置坐标配准的配准器械 |
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