[发明专利]一种提高脊柱外科手术计算机导航系统精度的方法

权利要求书

1.一种提高脊柱外科手术计算机导航系统精度的方法，由计算机主机、与主机相连的摄像机、影像获取设备、示踪器、固定夹钳、固定钉、指点器、尖锥、开路器、导航智能器械及注册台组成脊柱外科手术计算机导航系统，根据影像获取设备的扫描图像及数据参数输入计算机导航系统中，将规定的手术操作流程通过画面和语音提示软件显示在计算机显示屏上，其操作步骤如下：

A.系统准备

打开导航系统软件、同步软件画面显示、同步软件声音提示；输入患者信息，进入导航操作系统，同步画面显示及语音提示；

B.系统连接

选择手术视野显露的最上方一个棘突，去除棘突表面软组织，根据棘突大小选择固定夹钳或固定钉，并将固定夹钳或固定钉固定于棘突之上，并且固定方向与棘突保持一定的前倾角，同步画面显示及语音提示；

将患者示踪器固定连接在固定夹钳或固定钉上，固定夹角45°，打开电源，同步画面显示及语音提示；

调整摄像机位置，位置如同步画面显示，保证摄像机显示图像在导航图像的中心视野区，摄像机与患者手术区域之间无物体遮挡，摄像机与手术区域距离为1—2米；同步画面显示及语音提示；

打开注册台进行工具注册，逐一注册指点器、尖锥、开路器以及导航智能器械，同步画面显示及语音提示；

C.导航图像获取

根据手术类型的不同使用三种不同影像获取设备获取导航图像，包括即时三维扫描的电动C型臂的三维导航模式、CT导航模式及虚拟透视导航模式；

其中：术中即时三维导航图像获取方式是：安装C型臂示踪器、打开电源、通过数据连接线连接导航系统和C型臂系统；选择需扫描的部位，确认手术区域位于C型臂扫描区域中心位置，手动移动C臂，确定扫描范围，然后进行旋转式三维扫描，采集点片图像并自动重建三维图像后传输至导航系统，同步画面显示及语音提示；

CT导航模式图像获取方式是：将术前采集的CT数据传输至导航系统后，进行无倾角联系扫描，通过显示器预览图像，检查图像的标记顺序和图像所示病人位置方向之间是否匹配，载入图像：当图像被选中并按顺序排列后，将图像载入病人记录中，根据标记顺序和手术位置的三维参考点重建图像，将图像传输至导航系统，通过软件设计参考点和固定螺钉的植入位置及螺钉的长度和直径，同步画面显示及语音提示；

虚拟透视导航模式图像获取方式是：安装C型臂示踪器，打开电源，并通过数据连接线连接导航系统和C型臂系统；选择需扫描的部位及病人体位方向，进行正侧位透视确认手术区域位于C型臂扫描区域中心位置，将图像传输至导航系统，同步画面显示及语音提示；

D.导航图像注册

术中即时三维导航和虚拟透视导航模式无需进行手动图像注册，直接进入下一步，同步画面显示及语音提示；

而CT导航模式的图像注册顺序为：打开指点器，根据术前设计的参考点与手术患者实际的解剖结构点进行对照，用指点器进行点照合确认，再用指点器接触病人解剖结构表面的多点进行面照合确认；点照合和面照合确认完成后系统自动计算本次操作可能存在的导航误差值，误差值符合规定值后，进行下一步操作，同步画面显示及语音提示；

E.精确性验证

术中即时三维导航模式和CT导航模式的精确性验证是，使用指点器指认患者手术区域的解剖结构，包括棘突中点及关节突关节，判断导航图像与实际手术区域的解剖结构是否准确吻合，吻合后，进入下一步骤，同步画面显示及语音提示；

而虚拟透视导航模式的精确性验证是，进入系统精确性验证程序，首先获取一副透视图像并且在可视状态下检测病人示踪器的影像能否准确覆盖校准图像上的影像轮廓，图像轮廓吻合后，进入下一步操作，同步画面显示及语音提示；

F.手术操作

以尖锥确定螺钉的入点，通过导航系统同步画面显示及语音提示判断螺钉入点和角度位置，以开路器在导航系统的同步画面显示及语音提示下实时引导下钻探螺钉通道，将根据导航图像获取资料再通过软件设计相应长度和直径的固定螺钉置入患者体内，同步画面显示及语音提示。

2.根据权利要求1所述的提高脊柱外科手术计算机导航系统精度的方法，其特征在于：上述所述C步骤术中即时三维导航图像获取方式中，所述采用手动移动C臂进行旋转式三维扫描时，C型臂自动连续旋转190°，采集100幅数字点片图像并自动重建三维图像，图像采集过程耗时1—2min。