[发明专利]一种脊柱椎弓根钉植入定位装置

权利要求书

1.一种机器人辅助脊柱椎弓根钉植入手术定位装置，其特征在于，包括：

C型臂X光机(3)、图像校正标定板(4)、图像采集模块(2)、定位机器人(6)、路径定位架(7)、位置跟踪平台(5)、计算机(1)、存储于计算机内的基于术前3D医学影像的脊柱椎弓根钉植入路径规划模块和基于术中X光图像的定位导航模块组成。

所述的图像校正定位板4用螺钉9安装在C型臂X光机3的采集端部，所述的路径定位架7和定位机器人之间采用螺钉8连接，所述的C型臂X光机3与计算机之间连接有图像采集模块2，所述的机器人6与计算机1之间利用通讯总线连接。

所述的路径定位架7上有两个半径大小不同的定位环，用于手术路径定位。

所述的基于术前3D医学影像的脊柱椎弓根钉植入路径规划模块包括：3D医学图像数据可视化单元、3D环境下椎弓根钉手术路径位置规划单元。

所述的基于术中X光图像的定位导航模块由图像纠正单元、图像空间标定单元、2D导航单元、机器人运动控制单元组成。

2.根据权利要求1所述的一种机器人辅助脊柱椎弓根钉植入手术定位装置，其特征在于：

根据脊柱椎体的解剖结构特征，建立坐标系，表述术前3D环境下规划的手术路径、术中2D环境下规划的手术路径和术中手术器械路径， 利用三者之间的关系，指导医生或控制机器人完成精准的手术路径定位操作。包括以下步骤：

S1、术前规划：采用患者术前的3D影像数据进行手术路径规划，测量脊柱解剖点数据，并沿特定方向投影为模拟图像；

S2、术中导航：根据术前3D规划路径与术中2D规划路径的差值，调整C型臂采集图像的姿态，使术前3D规划路径与术中2D规划路径一致；

S3、术中定位：根据术中2D规划路径与手术器械位姿关系，调节定位机器人，使术中手术规划路径和手术器械路径一致。

3.根据权利要求1所述的术前3D医学影像的脊柱椎弓根钉植入路径规划模块，其特征在于，包括：

A)所述的3D医学图像数据可视化单元，用于脊柱模型的三维重建。读取患者脊柱的CT或核磁等3D医学影像数据，采用算法分割脊柱的骨骼数据并进行图像绘制，将三维模型显示在计算机屏幕上，构建脊柱椎弓根钉植入路径规划的人机交互环境。

B)所述3D环境下椎弓根钉手术路径位置规划单元，用于术前手术路径规划。选取解剖特征、测量脊柱几何参数、绘制脊柱椎弓根钉植入路径，构建基于解剖特征的坐标系，并描述术前规划的脊柱椎弓根钉植入路径坐标；并将选择的解剖特征及其几何参数、术前规划的脊柱椎弓根钉植入路径坐标描述输出给计算机的基于术中X光图像的定位导航模块。