[发明专利]一种基于手术导航的无线面配准工具及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗器械，具体涉及一种手术导航装置，尤其涉及一种基于手术导航的无线面配准工具；此外，本发明还涉及该无线面配准工具的实现方法。

背景技术

传统的手术导航的配准工具是一种纯机械的手术工具，传统的配准工具通常是由探针部分、反光球阵列座及反光球组成。使用时，由导航摄像探头发出红外线射到传统配准工具的反光球上，多个(一般三个以上)反光球反射红外线，导航摄像探头再接收这些反射来的红外线；通过双目识别的原理，导航摄像探头可以确定多个反光球的空间位置及位置关系，再将此位置数据与内部的(传统配准工具)原始的反光球位置关系进行处理运算，最终可以得到探针部分顶点的空间位置坐标。此时，可以使用探针顶点的位置与人体组织对应的特征点进行配准，即可实现配准工作。传统的配准工具都是通过接触人体组织、解剖标志点或预埋的钛钉等方式实现配准，传统的配准工具必然会使手术工具接触人体组织或血液等，可能引起感染，如只在人体表面配准，又通常会由于体位或手术工具压迫皮肤，导致配准误差变大。此外，传统的配准工具一般都在为病人打开创口之后进行，实际手术创口打开时间较长，增加了配准准备工作的复杂度及配准难度。而且传统的配准工具在加工、制作及操作过程中，容易出现医生无法预知的误差，比如红外反光球安装不到位、工具加工尺寸误差及在未知的情况下探针发生弯曲等都可能影响实际配准精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于手术导航的无线面配准工具，它可以使医生在导航手术过程中，减少病人创口打开时间；同时减少病人感染细菌的几率；同时也简化了医生实施导航手术时的配准工作，且能有效提高配准精度。为此，本发明还提供该无线面配准工具的实现方法。

为解决上述技术问题，本发明一种基于手术导航的无线面配准工具的技术方案为：

一种基于手术导航的无线面配准工具，其特征在于，包括：聚光棱镜、PCB控制板和电池；所述PCB控制板上设有红外传感器、处理芯片、激光二极管和红外发光二极管，PCB控制板上各部件相互电连接；其中，红外传感器、激光二极管和红外发光二极管直接或间接连接至处理芯片的IO端口；所述电池与所述PCB控制板电连接；所述聚光棱镜用于完成PCB控制板上的激光二极管及红外发光二极管的光路聚合；所述红外传感器用于接收外部红外信号，并将该红外信号转换成电信号传输给处理芯片，处理芯片接收到该信号后打开红外发光二极管和激光二极管；红外发光二极管及激光二极管分别发出的两束平行光，通过聚光棱镜后重合成一条光路；当这束光线射到人体组织表面产生光斑，红外光斑被手术导航摄像探头接收，激光光斑用于指示红外光斑的位置，以匹配面配准采集点的位置。

进一步地，所述聚光棱镜固定于该无线面配准工具的红外线发射端上。

进一步地，所述电池固定于该无线面配准工具的手持端。

进一步地，所述PCB控制板上还设有状态指示灯和按钮开关，状态指示灯和按钮开关直接或间接连接至处理芯片的IO端口；所述按钮开关是用于控制红外传感器工作与否的开关；所述状态指示灯用于指示无线面配准工具的工作状态；所述状态指示灯的状态指示包括失电状态、上电等待状态、工作状态、电压过低状态，各种状态不同的指示分别通过状态指示灯的常闭、常开、高频闪烁和低频闪烁来区分实现。

进一步地，所述红外传感器面对手术导航摄像探头，使红外传感器能有效接收红外信号，并将红外信号转换成电信号传输给处理芯片；所述处理芯片根据按钮开关和状态指示灯对应的IO端口状态，确定是否打开红外发光二极管和激光二极管；红外发光二极管和激光二极管射出的光线，经过聚光棱镜射到人体组织表面，形成能被手术导航摄像探头获取的光斑。所述无线面配准工具通过接收到手术导航摄像探头发射的红外光信号后才开始发射红外线，手术导航摄像探头再根据无线面配准工具射到人体组织上的红外光斑进行采点。

进一步地，所述PCB控制板上设有电池接口，该电池接口与所述电池连接。

进一步地，所述PCB控制板上还设有可复位保险丝，该可复位保险丝为贴片保险丝，安装在PCB控制板的电路主回路上，主要用于当线路短路或电池反向安装时提供保护。

此外，本发明还提供一种上述无线面配准工具的实现方法，该方法包括如下步骤：

（1）安装电池，电池处于正常上电状态，同时打开状态指示灯；

（2）按下按钮开关，红外传感器开始接收外部红外信号，如红外传感器未接收到红外信号，状态指示灯即转为低频闪烁状态，提示未接受到红外线信号；如红外传感器接收到红外信号，转到步骤（3）；