[发明专利]手术导航穿刺针的标定装置及其标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机辅助手术导航研究领域，具体是一种手术导航穿刺针的标定装置及其标定方法。

背景技术

手术导航系统已经广泛地应用在各种外科手术中，如神经外科、脊椎神经外科等，同时也用于胸腹部、组织活检穿刺等微创手术。手术导航系统能够通过定位系统将成像设备获取得到的三维图像数据与实际空间的病人位置进行注册，通过对实际空间中手术器械标记点的实时跟踪，获得手术器械在图像空间的实时三维显示，辅助医生进行精确地手术操作。常见的手术导航系统采用基于光学的手术导航技术。

在使用光学手术导航辅助外科手术前，首先需要对导航设备和手术器械进行标定，获取他们在光学导航定位仪坐标系下的坐标。穿刺针是一种常见的手术器械，对穿刺针针尖坐标和针轴方向的标定是手术导航术前和术中的一个关键环节。目前穿刺针的种类繁多，因手术用途不同而有不同的规格，不同厂家生产的穿刺针规格也不一致，差异主要体现在针体的长度、直径，以及针尖的形状有斜切和轴对称两种形态，因此还没有一种通用的模块或方法能够对不同规格的穿刺针进行快速方便地标定。当前标定手术穿刺针针尖的常用方法是采取旋转法，或者采用一种针对某种穿刺针定制的标定装置，标定装置上有一已知坐标位置的点，让针尖点击接触该点便可标定手术针尖。但这两种方法都无法在标定穿刺针针尖的同时标定穿刺针的针轴方向，穿刺针的针轴方向通常是通过针对某种规格的穿刺针制作的标记点安装器来确定，标记点安装器上至少存在两个标记点的连线方向与针轴方向平行。但这种确定穿刺针的针轴方向的方法，其精度依赖于标记点安装器的制作精度、所安装的穿刺针的握柄固定安装器处的形态及标记点安装器的安装方式，此方法通用性差。受这些因素及人工误差的影响，标定后得到的穿刺针的针轴方向与实际的穿刺针的针轴方向误差较大，从而导致穿刺过程中，穿刺针偏离原来的手术规划方向，影响手术导航的精度。

因此，设计一种不依赖标记点安装器，通用性强且能够方便、快速、准确地标定不同规格手术导航穿刺针的标定装置及标定方法，对于提高手术导航的精度有很大的必要，是现有技术中亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种手术导航穿刺针的标定装置，该标定装置的通用性强；该标定装置包括了固定杆体、卡锁装置、滑动杆体、滑动销体、V型槽条等；固定杆体上有V型凹槽，用于固定手术导航穿刺针，固定杆体的两侧伸出有支杆，支杆上钻有螺孔用于装卸建立基准坐标系的反光球；卡锁装置固定在固定杆体的V型凹槽起始端，用于锁紧穿刺针；滑动杆体下方有卡住固定杆体的卡槽，所述卡槽与固定杆体相互配合，滑动杆体在固定杆体上作直线滑动；滑动销体装置在滑动杆体内部的滑动槽中，可在滑动槽内作直线滑动，其上方装卸用于测量滑动销体相对固定杆体滑动距离的反光球；V型槽条固定在滑动杆体下方且与固定杆体的V型凹槽相互配合。

本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种应用于手术导航穿刺针的标定装置的标定方法，该标定方法能够方便、快速、准确地标定不同规格的手术导航穿刺针。标定手术导航穿刺针时，将穿刺针从固定杆体上方的V型凹槽起始端穿入，直到手术导航穿刺针的针体完全平躺在V型凹槽内，使手术导航穿刺针的针尖处于固定杆体上的V型凹槽的槽沟的正上方，然后拧动卡锁装置上的旋转钮，固定住手术导航穿刺针，接着滑动滑动杆体向手术导航穿刺针的针尖靠近，直至滑动销体的销尖刚好与手术导航穿刺针的针尖接触，此时记录下光学导航系统所跟踪到的标定装置上所有的反光球球心的坐标，通过坐标变换便可标定出在手术导航穿刺针坐标系下的针尖坐标和针轴方向。

本发明的首要目的通过以下的技术方案实现：一种手术导航穿刺针的标定装置，包括：固定杆体、卡锁装置、滑动杆体、滑动销体和V型槽条。

所述固定杆体上铣有V型凹槽，固定杆体的两侧伸出有支杆，支杆上钻有螺孔；卡锁装置内部具有卡锁槽，卡锁装置内部具有卡锁条，卡锁装置安装于固定杆体的V型凹槽起始端；滑动杆体下方有卡住固定杆体的卡槽，滑动杆体的一侧伸出有支杆，支杆上钻有螺孔，滑动杆体内部具有滑动槽；滑动销体上方钻有螺孔，滑动销体位于滑动杆体内部的滑动槽中；V型槽条一端为斜切面，V型槽条固定在滑动杆体卡住固定杆体的卡槽内，V型槽条位于固定杆体的V型凹槽内，V型槽条具有斜切面的一端和固定杆体的V型凹槽起始端在同一侧。