手術(shù)定位標(biāo)尺的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種手術(shù)定位標(biāo)尺，包括透X光的兩相對面，兩相對面通過透X光的連接面固定連接，兩相對面的距離為5cm—15cm，兩相對面上均設(shè)置有一組標(biāo)記，每組標(biāo)記包括基于X光成像裝置中的線性攝像機(jī)模型的標(biāo)定以及三維空間點重建原理設(shè)置的至少四個不在一條直線上的標(biāo)記點，標(biāo)記點為不透X光的部件；任一相對面或連接面固定連接標(biāo)尺柄，標(biāo)尺柄上設(shè)置有用于與骨科機(jī)器人的機(jī)械臂連接的接口。該手術(shù)定位標(biāo)尺僅通過設(shè)置的一組相對面的標(biāo)記點實現(xiàn)任意角度的透視定位，并能消除計算手術(shù)路徑時引起的系統(tǒng)誤差，提高定位標(biāo)尺精度。
【專利說明】手術(shù)定位標(biāo)尺

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種醫(yī)療器械，特別是一種用于骨科導(dǎo)航手術(shù)路徑空間定位計算的手術(shù)定位標(biāo)尺。

【背景技術(shù)】
[0002]在各種骨科導(dǎo)航手術(shù)中，空間定位算法是其核心的技術(shù)之一，定位標(biāo)尺是機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)中用于手術(shù)路徑空間定位計算的參考基準(zhǔn)，是影響手術(shù)定位精準(zhǔn)性的關(guān)鍵部件。定位標(biāo)尺一般安裝在X光光源和X光成像裝置之間，由X光光源透過定位標(biāo)尺成像，然后定位標(biāo)尺上特定分布的標(biāo)記點就呈現(xiàn)在圖像上，根據(jù)X光形成的圖像中特定標(biāo)記點的分布就可以進(jìn)行空間定位計算，最終確定手術(shù)路徑。
[0003]傳統(tǒng)的定位標(biāo)尺是基于雙平面定位算法的原理，在雙平面定位時的每個平面的前后坐標(biāo)系中設(shè)置三個標(biāo)記點，基于比例變換原理計算目標(biāo)點坐標(biāo)，這種定位標(biāo)尺使用時需要保證X光光軸與標(biāo)記點所在平面垂直，否則采集的圖像傳輸至上位機(jī)進(jìn)行計算處理時會為計算結(jié)果引入系統(tǒng)誤差。由于在照相時并不能保證X光光軸與標(biāo)記點所在平面垂直，使得計算出的手術(shù)路徑存在一定偏差。而且，在實際手術(shù)操作時，要求將手術(shù)部位的患肢及其正位的前、后坐標(biāo)系標(biāo)記點同時包括在一個X光圖像里，將手術(shù)部位的患肢及其側(cè)位的前、后坐標(biāo)系標(biāo)記點同時包括在另一個X光圖像里，由于X光成像裝置(C型臂)的視野很小，在實踐中往往需要多次反復(fù)調(diào)整定位標(biāo)尺的位置以及X光成像裝置的位置，多次照相才能滿足要求，這樣做不但增加了 X光暴露的時間，而且延長了手術(shù)時間。
[0004]為解決傳統(tǒng)的定位標(biāo)尺存在的缺陷，對其進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)置至少兩排并排排列的正位透X光標(biāo)尺和至少兩排并排排列的側(cè)位透X光標(biāo)尺構(gòu)成標(biāo)尺框架，正位透X光標(biāo)尺和側(cè)位透X光標(biāo)尺上均設(shè)置有標(biāo)記點，在進(jìn)行骨科導(dǎo)航手術(shù)時，對正位和側(cè)位的X光圖像進(jìn)行三維坐標(biāo)計算，其計算結(jié)果誤差與X光光軸跟標(biāo)記點所在平面的角度無關(guān)，減小了系統(tǒng)誤差。然而此類定位標(biāo)尺只能在既定的位置通過兩個方位(通常是正位和側(cè)位)進(jìn)行透視，至少兩排正位透X光標(biāo)尺和至少兩排側(cè)位透X光標(biāo)尺的特定標(biāo)尺構(gòu)型限制了手術(shù)中C型臂透視角度，故該定位標(biāo)尺的使用范圍受到極大的限制。另外，使用該定位標(biāo)尺進(jìn)行正位和側(cè)位透視時要求定位標(biāo)尺不能移動，造成由于定位標(biāo)尺在其中一個透視方向位置不合理需要調(diào)整位置時必須重新進(jìn)行另一個方向的透視，增加了 X光輻射損傷，延長了手術(shù)時間。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，提供一種新型的手術(shù)定位標(biāo)尺，僅通過設(shè)置的一組相對面的標(biāo)記點就可實現(xiàn)任意角度的透視定位，并能消除計算手術(shù)路徑時引起的系統(tǒng)誤差，提聞定位標(biāo)尺精度。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]—種手術(shù)定位標(biāo)尺，用于X光光源與X光成像裝置之間的手術(shù)路徑的空間定位計算，其特征在于，包括透X光的兩相對面，兩相對面通過透X光的連接面固定連接，所述兩相對面的距離為5cm — 15cm，所述兩相對面上均設(shè)置有一組標(biāo)記，每組標(biāo)記包括基于X光成像裝置中的線性攝像機(jī)模型的標(biāo)定以及三維空間點重建原理設(shè)置的至少四個不在一條直線上的標(biāo)記點，所述標(biāo)記點為不透X光的部件；所述任一相對面或連接面固定連接標(biāo)尺柄，所述標(biāo)尺柄上設(shè)置有用于與骨科機(jī)器人的機(jī)械臂連接的接口。
[0008]所述兩相對面為兩相互平行的平面，所述連接面為分別與兩相互平行的平面的兩側(cè)連接的兩外凸弧面。
[0009]所述連接面為分別與兩相對面的兩側(cè)連接的兩外凸弧面，所述兩相對面和連接面形成圓筒形，所述圓筒形的直徑為6cm—12cm。
[0010]所述每組標(biāo)記均包括等間距、呈正四邊形對稱分布的八個標(biāo)記點及一個不規(guī)則分布的標(biāo)記點。
[0011]每組標(biāo)記中的標(biāo)記點均為不透X光的球形部件；所述兩組標(biāo)記中的標(biāo)記點的等間距大小不同。
[0012]等間距大的一組標(biāo)記中的標(biāo)記點的半徑大于等間距小的一組標(biāo)記中的標(biāo)記點的半徑。
[0013]所述接口包括鎖緊螺母和球頭柱塞，以及在標(biāo)尺柄的端頭設(shè)置的與機(jī)械臂接口的錐面配合的錐孔，所述鎖緊螺母通過螺紋連接標(biāo)尺柄，所述球頭柱塞設(shè)置于鎖緊螺母上。
[0014]所述相對的兩外凸弧面上設(shè)置有相對應(yīng)的套筒安裝孔。
[0015]所述不透X光的球形部件為鋼球或銅球。
[0016]本實用新型的技術(shù)效果如下:
[0017]本實用新型提供的手術(shù)定位標(biāo)尺，設(shè)置透X光的并具有特定距離的兩相對面，兩相對面通過透X光的連接面固定連接，在兩相對面上均設(shè)置有一組標(biāo)記，每組標(biāo)記包括基于X光成像裝置中的線性攝像機(jī)模型的標(biāo)定以及三維空間點重建原理設(shè)置的至少四個不在一條直線上的標(biāo)記點，任一相對面或連接面固定連接標(biāo)尺柄，標(biāo)尺柄上設(shè)置有用于與骨科機(jī)器人的機(jī)械臂連接的接口?；赬光成像裝置中的線性攝像機(jī)模型的標(biāo)定以及三維空間點重建原理設(shè)置至少四個不在一條直線上的標(biāo)記點，使得本實用新型的定位標(biāo)尺的標(biāo)記點在設(shè)計構(gòu)造上更加合理，標(biāo)記點在成像視野中分布更有利于定位計算，增加了定位標(biāo)尺的可靠性，基于特定原理設(shè)置的標(biāo)記點在成像后為上位機(jī)的三維坐標(biāo)計算提供了定位基準(zhǔn)。本實用新型的定位標(biāo)尺僅僅通過在兩相對面均設(shè)置一組標(biāo)記點來實現(xiàn)任意角度下的透視定位，在使用時手術(shù)定位標(biāo)尺通過接口連接至骨科機(jī)器人的機(jī)械臂來調(diào)整手術(shù)定位標(biāo)尺的位置以進(jìn)行角度的變換，通過建立多個角度透視時定位標(biāo)尺的位置關(guān)系映射，避免了傳統(tǒng)的定位標(biāo)尺在X光光軸與標(biāo)記點所在平面不垂直時引入系統(tǒng)誤差的問題，同時也避免了采用至少兩排正位透X光標(biāo)尺和至少兩排側(cè)位透X光標(biāo)尺構(gòu)成的特定標(biāo)尺構(gòu)型使得應(yīng)用范圍受到限制的問題，只需設(shè)置一組兩相對面的標(biāo)記點，進(jìn)行一個角度的透視以后調(diào)整手術(shù)標(biāo)尺的位置便可以仍然采用該組相對面的標(biāo)記點進(jìn)行下一個角度的透視，且本實用新型定位標(biāo)尺在角度變換時可以進(jìn)行位置調(diào)整，無需如現(xiàn)有的定位標(biāo)尺設(shè)置正位和側(cè)位的標(biāo)尺架構(gòu)同時進(jìn)行正位和側(cè)位的透視和計算，即可完成任意角度的透視，克服了標(biāo)尺構(gòu)型對術(shù)中C型臂透視角度的限制，可以用于多類手術(shù)的定位導(dǎo)航，并能夠提高定位標(biāo)尺的精度。
[0018]設(shè)置兩相對面為兩相互平行的平面,連接面為分別與兩相互平行的平面的兩側(cè)連接的兩外凸弧面，該結(jié)構(gòu)的定位標(biāo)尺的結(jié)構(gòu)簡單，并使得成像定位計算更加方便，透X光的外凸弧面設(shè)計使得連接面盡量繞過X光光源的路線，最大程度減少對X光的透光阻礙，外凸弧面設(shè)計減少了 X光遮擋，增強(qiáng)整個定位標(biāo)尺的穿透能力，提高成像強(qiáng)度。
[0019]設(shè)置連接面為分別與兩相對面的兩側(cè)連接的兩外凸弧面，所述兩相對面和連接面形成圓筒形，圓筒形的直徑為6cm — 12cm，該結(jié)構(gòu)的定位標(biāo)尺的結(jié)構(gòu)簡單、線條流暢，設(shè)計方便，并最大程度減少對X光的透光阻礙，增強(qiáng)整個定位標(biāo)尺的穿透能力。
[0020]設(shè)置每組標(biāo)記均包括等間距、呈正四邊形對稱分布的八個標(biāo)記點及一個不規(guī)則分布的標(biāo)記點，八個標(biāo)記點完全對稱分布，有利于定位標(biāo)記點的識別，使得上位機(jī)的定位計算更加簡便快捷，上位機(jī)可以快速地計算出目標(biāo)與定位標(biāo)尺的三維位置關(guān)系，從而確定患肢目標(biāo)的空間坐標(biāo)；不規(guī)則標(biāo)記點作為輔助標(biāo)記點，不規(guī)則標(biāo)記點與八個標(biāo)記點的相對位置在圖像中保持不變，這樣上位機(jī)在對圖像進(jìn)行計算處理時可根據(jù)輔助標(biāo)記的位置對標(biāo)記點進(jìn)行正確的分組，并做順序標(biāo)記，方便計算處理。
[0021]設(shè)置包括鎖緊螺母、球頭柱塞以及錐孔等部件構(gòu)成的接口，該接口形成一種快拆快裝接口結(jié)構(gòu)，拆裝過程不需要借用任何工具，徒手即可完成，可以實現(xiàn)快速、方便、省力的拆裝，并可以保證安裝的固定可靠。在定位標(biāo)尺的相對的兩外凸弧面上設(shè)置相對應(yīng)的套筒安裝孔，可以替代導(dǎo)向裝置，直接在定位標(biāo)尺上裝載套筒，再進(jìn)行套筒內(nèi)的導(dǎo)針插入工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型手術(shù)定位標(biāo)尺的第一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為圖1在另一角度的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3為本實用新型手術(shù)定位標(biāo)尺的第二種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4為手術(shù)定位標(biāo)尺的標(biāo)記點成像示意圖。
[0026]圖5為本實用新型手術(shù)定位標(biāo)尺的第三種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6為圖5中的鎖緊螺母的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖7為圖5中的機(jī)械臂接口的拆分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖中各標(biāo)號列示如下:
[0030]I —第一標(biāo)尺面；11 —第一組標(biāo)記；12 —標(biāo)記點；
[0031]2 一第二標(biāo)尺面；21 —第二組標(biāo)記；22 —標(biāo)記點；
[0032]3 —連接面；4 —標(biāo)尺柄；
[0033]5 一接口 ；51 —鎖緊螺母；52 —球頭柱塞；53 —球頭柱塞安裝孔；54 —半圓形開槽；
[0034]6 —套筒安裝孔；
[0035]7 一機(jī)械臂接口 ；71 —絕緣法蘭；72 —連接法蘭；73 —鎖緊螺釘；74 —雙錐轉(zhuǎn)接件；75—銷軸。

【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行說明。
[0037]本實用新型涉及一種手術(shù)定位標(biāo)尺，用于X光光源與X光成像裝置之間的手術(shù)路徑的空間定位計算，包括透X光的兩相對面，兩相對面通過透X光的連接面固定連接，兩相對面的距離為5cm — 15cm，在兩相對面上均設(shè)置有一組標(biāo)記，每組標(biāo)記包括基于X光成像裝置中的線性攝像機(jī)模型的標(biāo)定以及三維空間點重建原理設(shè)置的至少四個不在一條直線上的標(biāo)記點，各標(biāo)記點均為不透X光的部件；任一相對面或連接面固定連接標(biāo)尺柄，在標(biāo)尺柄上設(shè)置有用于與骨科機(jī)器人的機(jī)械臂連接的接口。
[0038]圖1為本實用新型手術(shù)定位標(biāo)尺的第一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為另一角度的結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例的手術(shù)定位標(biāo)尺的兩相對面為兩相互平行的平面，連接面為分別與兩相互平行的平面的兩側(cè)連接的兩外凸弧面。即如圖1和圖2所示，該手術(shù)定位標(biāo)尺包括兩個空間上互相平行的透X光的標(biāo)尺平面:第一標(biāo)尺面I和第二標(biāo)尺面2，第一標(biāo)尺面I和第二標(biāo)尺面2的兩側(cè)通過兩個連接面3固定連接；兩標(biāo)尺平面上各設(shè)置有一組標(biāo)記:第一標(biāo)尺面I上設(shè)置有第一組標(biāo)記11，第一組標(biāo)記11包括至少四個不在一條直線上的標(biāo)記點，如圖1所示的9個標(biāo)記點12，這9個標(biāo)記點的分布為非完全對稱分布，并基于X光成像裝置中的線性攝像機(jī)模型的標(biāo)定以及三維空間點重建原理設(shè)置，具體是包括等間距、呈正四邊形對稱分布的8個標(biāo)記點及I個不規(guī)則分布的標(biāo)記點；第二標(biāo)尺面2上設(shè)置有第二組標(biāo)記
21,第二組標(biāo)記21包括至少四個不在一條直線上的標(biāo)記點，如圖2所示的9個標(biāo)記點22,這9個標(biāo)記點的分布為非完全對稱分布，具體是包括等間距、呈正四邊形對稱分布的8個標(biāo)記點及I個不規(guī)則分布的標(biāo)記點。兩組標(biāo)記中的標(biāo)記點12和22均為不透X光的球形部件，如鋼球或銅球。第一標(biāo)尺面I和第二標(biāo)尺面2和兩連接面3圍成筒形，筒形的一端固定連接標(biāo)尺柄4，標(biāo)尺柄4上設(shè)置有接口 5，連接面3上設(shè)置有相對應(yīng)的套筒安裝孔6。
[0039]圖3為本實用新型手術(shù)定位標(biāo)尺的第二種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例中的定位標(biāo)尺的兩相對面為兩相對弧面:透X光的第一標(biāo)尺面I和第二標(biāo)尺面2，第一標(biāo)尺面I和第二標(biāo)尺面2的兩側(cè)通過兩個連接面3固定連接，連接面3為兩外凸弧面，第一標(biāo)尺面I和第二標(biāo)尺面2和兩連接面3形成圓筒形，優(yōu)選圓筒形的直徑為6cm — 12cm，圓筒形的一端固定連接標(biāo)尺柄4，標(biāo)尺柄4上設(shè)置有接口 5，連接面3上設(shè)置有相對應(yīng)的套筒安裝孔6。
[0040]本實用新型涉及的手術(shù)定位標(biāo)尺并不限于圖1和圖3所示的結(jié)構(gòu)，兩相對面可以相互平行或者不平行，還可以是除平面和弧面以外的其它兩相對面；連接面用于固定兩相對面，可以為其它形狀的一個面或多個面，連接面設(shè)計為弧形能夠最大程度減少對X光的透光阻礙，增強(qiáng)整個手術(shù)定位標(biāo)尺的穿透能力，提高X光成像強(qiáng)度。
[0041]本實用新型的定位標(biāo)尺的兩相對面分別設(shè)置的標(biāo)記點是基于X光成像裝置中的線性攝像機(jī)模型的標(biāo)定以及三維空間點重建原理設(shè)置的至少4個不在一條直線上的標(biāo)記點，基于X光成像裝置中的線性攝像機(jī)模型的標(biāo)定以及三維空間點重建原理設(shè)計的標(biāo)記點的分布不會過度集中或過度擴(kuò)散，標(biāo)記點在成像視野中分布更合理以有利于定位計算，根據(jù)標(biāo)記點的特殊位置分布判別其在X光透視圖像上的坐標(biāo)，增加了手術(shù)定位標(biāo)尺的可靠性。優(yōu)選為圖1和圖3所示的不在一條直線上的9個標(biāo)記點，9個標(biāo)記點的分布均為非完全對稱分布，且兩組標(biāo)記的標(biāo)記點的排布方式不同，也可參見圖4所示的手術(shù)定位標(biāo)尺的標(biāo)記點成像示意圖。手術(shù)定位標(biāo)尺進(jìn)行手術(shù)定位時，定位標(biāo)尺在X光成像裝置上的成像圖中的標(biāo)記點如圖4所示，圓形區(qū)域內(nèi)為成像視野，兩組標(biāo)記中的標(biāo)記點12和22均為不透X光的球形部件，第一組標(biāo)記11中的9個標(biāo)記點12包括標(biāo)記點I’?9’，具體包括等間距、呈正四邊形對稱分布的8個標(biāo)記點I’?8’及I個用于標(biāo)記位置關(guān)系的不規(guī)則分布的標(biāo)記點9’，標(biāo)記點9’為輔助標(biāo)記點,標(biāo)記點I’?8，可呈逆時針方向排布,標(biāo)記點I’位于正四邊形的右上角，標(biāo)記點9’位于標(biāo)記點I’的正上方；第二組標(biāo)記21中的9個標(biāo)記點22包括標(biāo)記點I”?9”，具體包括等間距、呈正四邊形對稱分布的8個標(biāo)記點I”?8”及I個用于標(biāo)記位置關(guān)系的不規(guī)則分布的標(biāo)記點9”，標(biāo)記點9”為輔助標(biāo)記點，標(biāo)記點I”?8”可呈逆時針方向排布，標(biāo)記點I”位于正四邊形的左下角，標(biāo)記點9”位于標(biāo)記點I”和8”之間。優(yōu)選兩組標(biāo)記中的標(biāo)記點的等間距大小不同，如實施例中的第一組標(biāo)記11中的標(biāo)記點I’?8’的等間距大，第二組標(biāo)記21中的標(biāo)記點I”?8”的等間距小，且標(biāo)記點I’?9’的半徑大于標(biāo)記點I”?9”的半徑，即第一標(biāo)尺面I上的等間距較大的標(biāo)記點(1’，2’，……9’)，可稱為大標(biāo)記點組，第二標(biāo)尺面2上的等間距較大的標(biāo)記點(1”，2”，……9”)，可稱為小標(biāo)記點組。定位計算中需要準(zhǔn)確識別出圖像中的各個標(biāo)記點，并進(jìn)行正確的分組和順序標(biāo)記排序，手術(shù)定位標(biāo)尺上的輔助標(biāo)記點-標(biāo)記點9’和標(biāo)記點9”,用于上位機(jī)自動識別標(biāo)記點的位置排序，輔助標(biāo)記點與其所在分組的其它各個標(biāo)記點在圖像中的相對位置是既定不變的,上位機(jī)可以據(jù)此進(jìn)行標(biāo)記點的排序。(Γ , 2’，......9’)表示大標(biāo)記點組的標(biāo)記點序號，
(1”，2”，……9”)表示小標(biāo)記點組的標(biāo)記點符號。采集的圖像數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)，上位機(jī)控制系統(tǒng)基于雙目視覺原理的雙平面定位算法，利用兩相對面和上面的標(biāo)記點，對任意兩幅不同透視角度下的圖像進(jìn)行空間坐標(biāo)計算，計算定位標(biāo)尺與目標(biāo)點的位置關(guān)系，從而確定手術(shù)路徑的空間坐標(biāo)，該計算結(jié)果的誤差與X光光源的光軸與標(biāo)記點所在平面的角度無關(guān)，且不受圖像透視角度的限制。
[0042]圖5為本實用新型手術(shù)定位標(biāo)尺的第三種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖，該實施例的接口 5為一種快拆快裝接口，手術(shù)定位標(biāo)尺的標(biāo)尺柄4通過該快拆快裝接口與手術(shù)機(jī)器人的機(jī)械臂上設(shè)置的機(jī)械臂接口 7配合，實現(xiàn)手術(shù)定位標(biāo)尺快速連接到手術(shù)機(jī)器人的機(jī)械臂上或?qū)⑹中g(shù)定位標(biāo)尺從手術(shù)機(jī)器人的機(jī)械臂上快速拆卸。該實施例中的接口 5包括鎖緊螺母51和球頭柱塞52，以及在標(biāo)尺柄4的端頭設(shè)置的與機(jī)械臂接口 7的錐面配合的錐孔(圖中未顯示)，鎖緊螺母51通過螺紋連接標(biāo)尺柄4，球頭柱塞52設(shè)置于鎖緊螺母51上。鎖緊螺母51的結(jié)構(gòu)如圖6所示，鎖緊螺母51前端設(shè)置有半圓形開槽54，半圓形開槽54用于與機(jī)械臂接口 7的銷軸匹配，鎖緊螺母51側(cè)面設(shè)置有球頭柱塞安裝孔53，球頭柱塞安裝孔53用于安裝球頭柱塞52，帶有球頭柱塞52的鎖緊螺母51裝配到標(biāo)尺柄4帶有螺紋的一端，調(diào)整鎖緊螺母51的方向，待聽到輕輕的啪聲或者感覺到球頭柱塞52的球頭彈出時，將手術(shù)定位標(biāo)尺安裝到機(jī)械臂接口 7，此時機(jī)械臂接口 7的銷軸的方向正好對準(zhǔn)鎖緊螺母51的半圓形開槽54，旋緊鎖緊螺母51，同樣將鎖緊螺母51調(diào)整到球頭柱塞52的球頭彈出位置，球頭柱塞52既起到定位的作用，同時也能有效防止鎖緊螺母51脫落。圖7為圖5中的機(jī)械臂接口 7的拆分結(jié)構(gòu)示意圖，機(jī)械臂接口 7包括依次連接的絕緣法蘭71、連接法蘭72、鎖緊螺釘73和雙錐轉(zhuǎn)接件74 ;絕緣法蘭71與機(jī)械臂前端通過螺釘固定，連接法蘭72通過螺釘與絕緣法蘭71固定，鎖緊螺釘73裝配到連接法蘭72帶有螺紋的一端，雙錐轉(zhuǎn)接件74的兩端均設(shè)置有錐面，雙錐轉(zhuǎn)接件74上設(shè)置有銷軸75，雙錐轉(zhuǎn)接件74的一端錐面與鎖緊螺釘73配合，另一端錐面穿入定位標(biāo)尺的接口中的鎖緊螺母51并與在標(biāo)尺柄4的端頭設(shè)置的錐孔配八口 ο
[0043]使用時，鎖緊螺母51前端的半圓形開槽54對應(yīng)機(jī)械臂接口 7的銷軸75插入，依靠連接法蘭72、定位標(biāo)尺一端的錐孔和機(jī)械臂接口的雙錐轉(zhuǎn)接件74的錐面等部件配合，從而保證定位標(biāo)尺與機(jī)械臂具有良好的同軸度，旋緊鎖緊螺母51，使鎖緊螺母51前端內(nèi)端面壓緊雙錐轉(zhuǎn)接件74的銷軸75，即可實現(xiàn)可靠的手術(shù)定位標(biāo)尺的安裝。在拆裝過程中，不需要借用任何工具，徒手即可完成，可以實現(xiàn)快速、方便、省力的拆裝，并可以保證固定可靠。
[0044]在進(jìn)行手術(shù)導(dǎo)航時，手術(shù)機(jī)械人的機(jī)械臂可以利用本實用新型的手術(shù)定位標(biāo)尺、結(jié)合C型臂進(jìn)行多角度透射:在病人的第一個體位下，將本實用新型的手術(shù)定位標(biāo)尺的第一標(biāo)尺面I朝向C型臂的X光光源、第二標(biāo)尺面2朝向C型臂的X光成像裝置，使X光依次垂直透過手術(shù)定位標(biāo)尺的兩相對面(第一標(biāo)尺面1、第二標(biāo)尺面2)、病人患處、到達(dá)X光成像裝置成像，拍攝第一個體位下的X光圖像；通過機(jī)械臂移動手術(shù)定位標(biāo)尺到其它角度體位下，重復(fù)上述過程，由C型臂拍攝其它體位下的X光圖像。透視時手術(shù)定位標(biāo)尺的兩相對面盡量正對所測體位下的患處，以使得手術(shù)定位標(biāo)尺的兩相對面上的各標(biāo)記點在成像中盡量不被遮擋或產(chǎn)生重疊。在獲取的多幅X光透視圖像中，選擇其中任意兩個角度下的透視圖像由上位機(jī)進(jìn)行手術(shù)路徑規(guī)劃計算，其它角度下的透視圖像可以用于驗證規(guī)劃路徑的合理性，從而實現(xiàn)只用手術(shù)定位標(biāo)尺的兩相對面的各I組標(biāo)記點即可實現(xiàn)任意角度的透視定位，克服了定位標(biāo)尺構(gòu)型對術(shù)中C型臂透視角度的限制。上位機(jī)根據(jù)本實用新型的手術(shù)定位標(biāo)尺在X光光源下形成的透視圖像中的特定標(biāo)記點的分布就可以進(jìn)行空間定位計算，最終確定手術(shù)路徑，之后將機(jī)械臂移動至目標(biāo)位置，再通過接口拆卸該手術(shù)定位標(biāo)尺，并在機(jī)械臂上安裝導(dǎo)向裝置，由導(dǎo)向裝置進(jìn)行套筒的導(dǎo)向，套筒內(nèi)套有導(dǎo)針，將導(dǎo)針插入到患肢內(nèi)完成手術(shù)。若是如圖1或圖3所示的手術(shù)定位標(biāo)尺在兩連接面3上設(shè)置相應(yīng)的套筒安裝孔6，則可以替代導(dǎo)向裝置，直接在手術(shù)定位標(biāo)尺上裝載套筒，具體是在機(jī)械臂移動至目標(biāo)位置后，直接通過套筒安裝孔6插入套筒，就可以將套筒內(nèi)的導(dǎo)針插入到患肢內(nèi)完成手術(shù)。本實用新型的手術(shù)定位標(biāo)尺可以成為一種通用的手術(shù)導(dǎo)航定位裝置，可以用于多類手術(shù)的定位導(dǎo)航。
[0045]應(yīng)當(dāng)指出，以上所述【具體實施方式】可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明創(chuàng)造已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種手術(shù)定位標(biāo)尺，用于X光光源與X光成像裝置之間的手術(shù)路徑的空間定位計算，其特征在于，包括透X光的兩相對面，兩相對面通過透X光的連接面固定連接，所述兩相對面的距離為5cm — 15cm，所述兩相對面上均設(shè)置有一組標(biāo)記，每組標(biāo)記包括基于X光成像裝置中的線性攝像機(jī)模型的標(biāo)定以及三維空間點重建原理設(shè)置的至少四個不在一條直線上的標(biāo)記點，所述標(biāo)記點為不透X光的部件；所述任一相對面或連接面固定連接標(biāo)尺柄，所述標(biāo)尺柄上設(shè)置有用于與骨科機(jī)器人的機(jī)械臂連接的接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)定位標(biāo)尺，其特征在于，所述兩相對面為兩相互平行的平面，所述連接面為分別與兩相互平行的平面的兩側(cè)連接的兩外凸弧面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)定位標(biāo)尺，其特征在于，所述連接面為分別與兩相對面的兩側(cè)連接的兩外凸弧面，所述兩相對面和連接面形成圓筒形，所述圓筒形的直徑為6cm—12cm0
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的手術(shù)定位標(biāo)尺，其特征在于，所述每組標(biāo)記均包括等間距、呈正四邊形對稱分布的八個標(biāo)記點及一個不規(guī)則分布的標(biāo)記點。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的手術(shù)定位標(biāo)尺，其特征在于，每組標(biāo)記中的標(biāo)記點均為不透X光的球形部件；所述兩組標(biāo)記中的標(biāo)記點的等間距大小不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手術(shù)定位標(biāo)尺，其特征在于，等間距大的一組標(biāo)記中的標(biāo)記點的半徑大于等間距小的一組標(biāo)記中的標(biāo)記點的半徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的手術(shù)定位標(biāo)尺，其特征在于，所述接口包括鎖緊螺母和球頭柱塞，以及在標(biāo)尺柄的端頭設(shè)置的與機(jī)械臂接口的錐面配合的錐孔，所述鎖緊螺母通過螺紋連接標(biāo)尺柄，所述球頭柱塞設(shè)置于鎖緊螺母上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的手術(shù)定位標(biāo)尺，其特征在于，所述相對的兩外凸弧面上設(shè)置有相對應(yīng)的套筒安裝孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手術(shù)定位標(biāo)尺，其特征在于，所述不透X光的球形部件為鋼球或銅球。
【文檔編號】A61B19/00GK204049848SQ201420367044
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】張送根, 張維軍, 王彬彬 申請人:北京天智航醫(yī)療科技股份有限公司