CN116509556B - 一种钻颅系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻颅系统，包含远程服务器、至少一个能够对患者头部进行钻颅操作的交互终端，所述远程服务器至少包含三维模块和二维模块，所述三维模块基于由影像室的数据库提供的所述患者的即时颅内影像生成由至少一个头部区域的三维图像构成的且至少在一个交互终端显示的三维环境。本发明的钻颅系统能够基于患者CT影像中涉及的血肿位置而自动生成头表钻颅的推荐位置。针对急症患者，本技术方案极大的节省了定位钻颅位置的时间，提高了钻颅的效率。

Description

一种钻颅系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种钻颅系统。

背景技术

在神经外科临床工作中，为了诊断与治疗，经常会用到钻颅器，用于钻颅手术，适用于脑室造影、脑出血、慢性硬膜下血肿等疾病的治疗，钻颅设备是颅骨钻孔手术必备的医疗器具，用于在颅骨上钻孔。

现有技术中用于钻颅的设备由手动的钻孔设备向半自动的钻孔设备发展。

专利号为CN109549683B的中国专利公开了一种神经外科手术用钻颅器，包括固定机构、定位机构和钻孔机构，固定机构包含固定罩、螺杆、夹板和调节把手，定位机构包含插管和定位调节环，钻孔机构包含握柄、开关按钮、电机支架、微型电机、轴承、螺环和钻头，定位机构中的插管与固定机构中的钻颅孔相配合，钻孔机构中的螺环与定位机构中的驱动螺纹螺纹连接。

而现有技术中半自动的钻颅设备以增加信息模块或操作辅助模块提高使用效率，从而达到辅助医护人员钻颅的目的。专利号为CN113520514B的中国专利公开了一种改进的神经外科手术用的钻颅器，该设备解决了传统技术中需要医生手持钻颅器、角度与力度不可控的问题。钻颅器包括钻颅机械臂，所述钻颅机械臂的底部固定设置有第一滑轨，所述第一滑轨的底部滑动设置有第二滑轨，所述第二滑轨的底部滑动设置有可控钻头。

基于自动化技术的发展，远程处理脑部急症并使钻颅设备自动化实施钻颅操作的方法可以得到实现。

急诊钻颅的脑外伤后颅内压增高的程度与患者的预后明显相关，颅内压越高，颅内高压的时程所占的比例越大，其死亡率及植物生存率也就越高。相关实验研究结果显示，双侧瞳孔持续散大90min是接近意识不可逆时限，持续3h则是接近呼吸功能不可逆时限。因此，决定性救治措施能够及早清除血肿缓解颅内压，迅速解除脑疝危象。入院时单瞳孔散大的脑疝患者经较长时间的术前准备后，就有可能转变成双瞳孔散大的脑疝晚期患者。当发生脑疝，即出现一侧或双侧瞳孔散大，在呼吸循环衰竭之前，钻颅手术救治刻不容缓需分秒必争。稍有迟误而拖延至患者出现呼吸停止症状时，手术也很难使患者意识复苏。

经急诊钻颅引流后降低患者脑内压能够增加脑疝减轻或复位的概率，相当部分患者仍有可能得救。相关临床统计结果显示，34例经术前急诊钻颅引流后瞳孔縮小率：单瞳散大组为89.1％，双瞳孔散大组为74.2％，且意识状况迅速好转。该结果说明紧急钻颅引流确实能缓解和解除脑疝压迫，是一个有效的抢救措施，尤其针对特急性颅内血肿导致的双瞳孔散大的患者，这类患者均属特重型颅脑损伤且死亡率极高，决定性救治措施能够迅速解除脑疝危象，及早清除血肿，缓解颅内压。手术减压时间与患者生存质量密切相关。上述临床试验统计证明了快速钻颅引流能够为患者赢得抢救时机，较常规开颅清除血肿及去骨瓣减压明显降低了死亡率。手术效果取决于手术是否及时和方法是否适当。手术减压时间与患者生存质量密切相关，特别是硬膜外血肿引起的特重型颅脑损伤，这类症状的患者的双侧瞳孔散大多由于出血快、出血大、受伤后救治不及时引起。传统的开颅血肿清除手术由于存在术前准备、手术谈话、逐层开颅等过程，由确诊至清除血肿减压的时间相对较长，使部分院前已经发生脑疝的患者由于神经元受压时间过长，对大脑功能造成不可逆损害。

急诊钻颅是一种有效降低颅内压差，缓解脑疝的有效手段，而在进行下一阶段的治疗前，急诊钻颅的时间和效率也极大地影响着患者后续治疗效果和预后效果。基于此，本发明提出一种钻颅系统，该系统能够基于远程处理器接收患者ct结果并快速生成钻颅提示，避免人工参与拉长钻颅前准备时间。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

脑部损伤不可逆，一旦因颅内高压、颅内出血或颅内积水使脑部损伤，预后损伤部分都是不可修复的，因此，针对突发的颅内高压、颅内出血或颅内积水症状，急诊的诊治时长尤为关键。相关实验通过多组经术前急诊钻颅引流的案例统计发现，经术前急诊钻颅引流后双侧瞳孔立即缩小，且意识状况迅速好转，均获良好的预后。该结果说明紧急钻颅引流确实能缓解和/或解除脑疝压迫，是一个有效且操作简单的抢救措施。因此，尽早采取钻颅引流术对提高脑创伤脑疝患者的治愈率、降低死亡率是一个积极而有效的好方法。

现有技术中，当患者自行或被救护车送至急诊被救助时，医护人员会首先针对患者的体征为患者安排特定部位的CT或彩超影像。

针对颅内出血产生的颅内压差需要钻颅以释放颅内压力的问题，急诊医护人员需要以最快的速度为患者拍摄CT影像后判断血肿位置。尤其地，针对住院医师或实习医师，由于经验不足，在备皮后医护人员寻找钻颅位置会花费时间，而这个反应时间对于需要急诊的患者而言可能存在预后后遗症加重的风险，甚至是致命的。

针对现有技术之不足，本发明提供一种钻颅系统。钻颅系统包含远程服务器、至少一个能够对患者头部进行钻颅操作的交互终端，所述远程服务器至少包含三维模块和二维模块，所述三维模块基于由影像室的数据库提供的所述患者的即时颅内影像生成由至少一个头部区域的三维图像构成的且至少在一个交互终端显示的三维环境，当所述影像室下发标记有异常颅内位置的二维图像时，由所述二维模块提供的遵医嘱的所述二维图像和与所述三维环境中对应的所述三维图像建立映射，以使得所述交互终端能够响应于所述三维模块在所述三维环境中标定的异常位置而生成交互终端可操作的至少一个操作标点，其中，以颅骨骨缝作为参考坐标，所述交互终端能够基于所述三维模块在所述三维环境中标定的异常位置判断位于颅骨上的操作标点的位置信息。影像室是指医院中对患者颅骨进行CT扫描的科室。

本技术方案的有益效果：

(1)针对血肿引发的脑积水、脑出血以及其他急诊患者，血肿最厚的对应于患者头表的位置是钻颅位置的最佳选择。现有技术中的头表钻颅位置依靠医护人员基于CT影像和经验在患者头部标记点位以确认，由于头表绘制过程是手动的，无法保证其选择的钻颅位置为最优点。本发明的钻颅系统能够基于患者CT影像中涉及的血肿位置而自动生成头表钻颅的推荐位置。针对急症患者，本技术方案极大的节省了定位钻颅位置的时间，提高了钻颅的效率。缩短钻颅的预备时间降低了患者的预后后遗症加重的风险，提高脑创伤脑疝患者的治愈率。通过系统的自动化钻颅定位分析能够及早缓解颅内高压、脑受压及脑缺血症状，为在不可逆性脑损害之前完成清除血肿赢得了时机。

(2)本技术方案选取与血肿位点相关的脑部区域进行三维图像的构建，由于降低了构建三维模型的运算规模，降低了远程服务器的工作负荷，显示模块显示三维和二维的图像的速度加快，钻颅位置的三维坐标位置以及其在头表位置的转化计算速度同样加快；

(3)本技术方案基于多层螺旋CT的图像构建三维图像，并基于每一层的图像编号确认显示的二维图像，不需要对患者的脑颅的各个数据进行关联计算和调取，二维图像能够直接基于每一层的图像编号对应于三维图像中，使得二维图像中的标记点的生成速度更快。

根据一种优选实施方式，遵医嘱的是指：由于部分患者颅骨内存在多个异常病变位置(例如，病变位置、出血位置)，医生能够基于医学知识确认所需针对的异常病变位置，例如检测到A、B、C三个病变位置，当医生确认本次钻颅以A病变位置为主要目标，系统能够生成距离A病变位置最近的钻颅位置。

根据一种优选实施方式，钻颅系统还包含能够对患者实时信息进行采集的信息采集模块。优选地，信息采集模块能够采集患者图像信息。

根据一种优选实施方式，三维模块用于生成带有患者血肿标记的颅骨三维图像。现实投放模块能够基于钻颅位置以投影的形式于患者颅骨处展示。感应模块为用于感测由现实投放模块生成的投影的光量的感应检测件。优选地，感应模块基于光反射量判断钻颅操作模块遮盖投影的面积。用于调整钻颅操作模块的操作转换模块能够为一自控支架。操作转换模块处于手动模式时，其能够握持现实投放模块以维稳处于操作过程中的钻颅操作模块。操作转换模块处于自动模式时，其能够定位现实投放模块发出的投影位置并控制钻颅操作模块移动至该位置。优选地，操作转换模块还能够为钻颅操作模块提供插入颅骨和导出颅骨的动作。本发明所涉及的颅骨指脑颅区域，而非面颅区域。异常位置是指颅内血肿区域。

现有技术中，医护人员能够通过CT拍照确认异常病变在颅内的位置。但在实际操作过程中，开颅的颅表位置需要医护人员基于异常病变在颅内的位置和对颅骨的结构了解以不太准确的手段在颅骨表面连线，从而确定开颅位置，如图7所示。医护人员首先需要了解CT影像中异常病变的三角定位，并基于自身经验在颅骨表面画出对应的开颅位置。一方面，基于CT图像生成的异常病变的空间位置在对应至距离颅骨表面最近的开颅位置时误差较大，拉长了选择的开颅位置与异常病变的位置之间的距离，增加了开颅引流或降压时操作的风险；另一方面，医护人员自基准线上移至固定距离以确认开颅位置高度的操作也是增加开颅位置选择误差的因素之一，由于患者的脑部个体差异，鳞状缝与常规颅骨的基准线(例如，听眉线)在铅锤轴方向之间的距离并不一定固定，会存在1～2cm的误差，但由于头皮的存在，医护人员仅能够折中选择一个固定值使用，如图7所示。

根据一种优选实施方式，所述操作标点的判断为：

以听眉线、听眦线或听框线为基准，确认所述异常颅内位置沿铅锤轴方向的距离；于所述二维图像上标定距离所述异常颅内位置最近的颅骨表面位置；所述颅骨表面位置为颅骨上的操作标点的所述位置信息。

本技术方案的有益效果：

采用三维图像定位异常位置的空间坐标，并将该空间坐标转化为以颅骨骨缝为参考坐标系的位置信息。而后基于头皮上的定位特征将以颅骨骨缝为参考坐标系的位置信息转化为头皮表面的位置信息。

通过上述提出的转化方法，一方面，能够提高定位颅内异常位置穿刺的靶点位置的准确性；另一方面，基于三维图像的建立，本技术方案中异常位置与头表之间的距离明确，并能够基于异常位置的中心点确认其距离头表的最短距离，自颅骨内部向外部的虚拟测绘不会产生标定的距离误差，增加后续穿刺、放血的工作效率。

根据一种优选实施方式，所述二维图像能够是薄层CT图像。所述二维模块基于接收到的二维图像以颜色和/或标识将与异常颅内位置信息相关的至少一个层的二维图像于交互终端显示出来。

根据一种优选实施方式，用于作为参考坐标的所述颅骨骨缝至少包含人字缝、鳞状缝、冠状缝或矢状缝，按照所述颅骨骨缝的划分，所述三维模块能够生成的所述头部区域包含顶骨区域、颞骨区域和枕骨区域，其中，所述操作标点的位置信息至少包含所述操作标点归属的头部区域和所述操作标点与至少两个颅骨骨缝的距离。所述系统包含能够采集患者头部图像并生成患者头部的三维模型的信息采集模块，其中，于所述三维模块中生成的三维模型与基于患者头部外观图像生成的三维模型匹配，并基于患者头部外观图像生成的三维模型中与所述操作标点的位置信息最近的具有辨识的特征作为基准，确认所述操作标点在患者头部外观图像生成的三维模型上的位置信息。优选地，具有辨识的特征能够为头表的痣、斑、鼓包、区别于周围头皮的异常皮肤块或人工添加的标记。

根据一种优选实施方式，针对患者头部外观图像中与所述操作标点的位置信息最近的具有辨识的特征的选择，所述三维模块能够于颅骨的三维图像中生成其对应的在患者头皮上存在的特征，并基于所述特征与钻颅位置在颅骨表面的距离或所述特征自身的形态生成所述特征的优先级。

根据一种优选实施方式，用于归类所述特征的第一优先级规则能够是所述特征与位于所述颅骨上的钻颅位置在颅骨表面的距离。基于所述第一优先级规则，所述交互终端能够接收由所述三维模块生成的符合第一优先级规则的特征的位置信息。所述交互终端能够以所述信息采集模块采集的该位置信息确认该位置为判断钻颅位置的基准，即，信息采集模块基于所述三维模块传输的位置信息采集该位置的图像，所述交互终端的处理器能够基于所述三维模块传输的所述特征的图片与所述信息采集模块采集的所述特征的图片匹配而以当前特征为基准，控制现实投放模块向确定的钻颅位置投放引导钻颅的投影。

优选地，在匹配CT扫描影像生成的三维模型与基于对患者头部外部形貌扫描而生成的三维模型时，系统按照不同优先级的方式进行处理，其中，在第一优先级模式下，系统按照接近范围划定第一特征检索区域，接近范围是与钻颅位置相关的方式设定的，并且在第一特征检索区域检出合格特征时，使用该合格特征进行“CT扫描影像生成的三维模型与基于对患者头部外部形貌扫描而生成的三维模型”的匹配。在第二优先级模式下，系统按照整体范围划定第二特征检索区域，并且在第二特征检索区域检出合格特征时，将合格特征的位置及形貌信息进行储存。在第一优先级模式下存在检出的合格特征的情况下，第二优先级模式储存的合格特征相关数据不进行调用。在第一优先级模式下不存在检出的合格特征和/或检出的特征被判定为不合格时，第二优先级模式储存的合格特征相关数据被调用并用于进行“CT扫描影像生成的三维模型与基于对患者头部外部形貌扫描而生成的三维模型”的匹配。第一优先级模式在系统处理的先后上是高于第二优先级模式的。第二优先级模式的处理程序是在后台运行的。接近范围和整体范围可以用面积表示，接近范围是小于整体范围的。“接近范围是与钻颅位置相关的方式设定的”是指：在获取钻颅位置的情况下，系统按照钻颅位置为原点，按照预设的半径划定接近范围，预设的半径可以是人工预先设定的，例如5-10cm。特征是具有辨识的外观特征，如上所述。检出的特征是否合格由程序预设的判断规则确定，判断规则可由人工输入，可以分为多个维度的规则，例如特征颜色、图像大小等。由于检出的特征并非是长时间不变的，由于患者头部的微小晃动可能造成原本检出的合格特征在第二时间内可能被判定为不合格，因此第一优先级模式中检索的过程是随时间重复进行的，例如可以设定每隔数秒时间进行一次检索，例如3秒一次，在特征未检出，或检出特征不合格时，系统可以及时切换为第二优先级模式。整体范围可以按照患者头部几何中心店，以患者头部最长半径为划分的区域，即由其限定的第二特征检索区域最大可以扩展至患者整个头部。

根据一种优选实施方式，由于第一优先级规则以减少计算量、增快现实投放模块操作的距离评判为准，因此，该规则下的特征极可能因不容易辨识或患者头部抖动而无法被信息采集模块采集到。所述交互终端的处理器判断基于所述三维模块传输的所述特征的图片与所述信息采集模块采集的所述特征的图片不匹配时，存储于所述远程服务器中的符合第二优先级规则的特征的位置信息能够被远程服务器传输给所述交互终端。第二优先级规则是指所述特征的易辨识/易采集特性，例如，所述特征的面积、所述特征的形状、所述特征的颜色或上述一个或多个特征的特性的结合。针对患者头部晃动而导致的特征无法准确被识别，当特征形状怪异或颜色突出(例如，红色)时，即使是影像存在重影、不清晰的问题，特征依然能够被识别。即使是将患者的头部固定，当符合第一优先级规则的特征面积小且不存在易辨识特性(例如，黑色的一个直径小于2mm的痣)时，符合第一优先级规则的特征也会因为其头部微小的倾斜(例如，1～5°摆角)而超过图像采集单元的采集范围当符合第一优先级规则的特征因患者头部摆动而不存在于采集的图像中时，所述远程服务器能够将面积较大的(例如，直径超过3cm的红斑)，但相较符合第一优先级规则的特征距离钻颅位置较远的特征的位置信息传送至交互终端。

优选地，所述远程服务器能够基于第一优先级规则和第二优先级规则同时生成多个可用的特征，并储存于其数据库中，当符合第一优先级规则的特征无法被使用时，所述远程服务器能够直接将存储的符合第二优先级规则的特征发送给所述交互终端。

本技术方案的有益效果：

1、由于患者的头颅形状以及各个关键性的组织部位的位置都具有微小差异，且头部表面没有明显的定位信息。本技术方案能够通过将CT扫描图像构建的三维模型与信息采集模块采集的患者的头部的三维模型进行匹配，从而精准标记所述操作标点的位置信息。

2、在将颅骨表面的钻颅位置转化为头皮表面的钻颅位置时，需要以头皮表面的特征作为基准。然而，在实际操作过程中，由于患者的头皮表面的特征较多，尤其是以颜色、大小、形态或与钻颅位置距离相关的可评判因素较多，系统无法在多个特征中确定能够使交互终端最快速钻颅的特征。本技术方案基于现实中钻颅需求而将特征分为至少两个优先级，尤其地，将距离钻颅位置最近的距离作为第一优先级规则，减少系统的运算量，使系统在换算钻颅位置时能够使快速确认头皮上的钻颅位置。同时，由于后台存储有准备的第二优先级规则的特征，当发生不匹配的情况时，不需要额外计算时间，交互终端能够直接获得后备方案的特征位置信息，从而达到快速补救的目的。

根据一种优选实施方式，所述交互终端至少包含能够将钻颅位置以投影的形式投射在患者颅骨上的现实投放模块，其中，基于所述操作标点的位置信息，所述现实投放模块于所述患者的头部的对应位置生成钻颅位置的引导图像。

根据一种优选实施方式，所述交互终端还包含感测由现实投放模块生成的投影的光量的感应模块和提供钻颅功能的钻颅操作模块，其中，当所述钻颅操作模块与由现实投放模块提供的投影重合或部分重合，响应于所述感应模块检测到的所述投影的光量降低，能够于所述交互终端的显示模块显示的所述三维图像切换为显示颅骨矢状面的二维图像，如图8所示。

根据一种优选实施方式，所述感应模块能够基于所述现实投放模块反射的光量判断所述钻颅操作模块与由现实投放模块提供的所述钻颅位置的引导图像重合的面积。当所述钻颅操作模块与由现实投放模块提供的投影重合或部分重合，响应于所述感应模块检测到的所述投影的光量降低，能够于所述交互终端的显示模块显示的所述三维图像切换为显示颅骨矢状面的二维图像。

根据一种优选实施方式，钻颅操作模块至少包括第一构件和第二构件。所述第一构件设置有顶部元件和第一接合件。所述第一接合件设置于所述顶部元件上。所述第二构件设置有底部元件和第二接合件。所述第二接合件设置于所述底部元件上。所述第一构件的顶部元件通过所述第一接合件与所述第二构件的第二接合件的连接而与所述第二构件的底部元件连接。所述底部元件至少包括第一片状体和第二片状体。所述第一片状体的长度设置为大于所述第二片状体的长度。钻孔的直径设置为小于所述第一片状体和所述第二片状体连接而成的总长度。

根据一种优选实施方式，所述第二构件设置有用于与所述颅骨表面的所述操作标点重合的底部元件。

根据一种优选实施方式，由所述现实投放模块生成的钻颅位置的引导图像的面积大于所述钻颅操作模块的底部元件的面积。

由于抢救过程中过大的设备不适合跟随不同床位的移动，因此，自动化钻颅在钻入和导出时都需要设备能够以较少的外力被操作，这样支架上提供操作的机械臂的体积和重量不会过于笨重。基于此，本发明提供的钻颅操作模块在钻入时提供顶擎设备头在颅骨的力度，在导出时仅需要反向旋拧后拔出即可。

根据一种优选实施方式，底部元件包括的第一片状体和第二片状体，在固定头盖骨时，底部元件的第一片状体和第二片状体横跨头盖骨及颅骨，并且能够顶掣头盖骨和颅骨，便于手术进行；底部元件的第一片状体和第二片状体设置为长度不同的配置，操作时，将第二构件倾斜朝向钻孔内插入，由于第一片状体的长度大于第二片状体，插入时首先将第一片状体朝向钻孔内插入，再插入第二片状体，第一片状体和第二片状体的设置使得手术时钻孔保持在最小开孔孔径以降低对骨骼结构的破坏，所述钻颅操作模块可以快速将第一片状体和第二片状体置入并定位于钻孔内的底端，有利于手术快速简便地进行。

根据一种优选实施方式，所述第一接合件和所述第二接合件以螺纹连接的方式连接。

根据一种优选实施方式，所述第一接合件设置为环状件。所述第一接合件设置有第一凹槽，第一凹槽的底部设置有孔。

根据一种优选实施方式，所述第一接合件的半径小于所述第二片状体的长度。

根据一种优选实施方式，所述钻孔的半径小于所述第二片状体的长度。

根据一种优选实施方式，所述第二接合件设置为螺柱。所述第一凹槽中置入与所述第二接合件配合的螺母，以使得所述第一接合件能够与所述第二接合件螺纹连接。

根据一种优选实施方式，所述第一凹槽的内表面设置为能够置入螺母并与螺母相适应的容置槽。所述螺母的外表面设置有能够与所述容置槽枢结的凸部。当所述第一接合件与所述第二接合件通过螺母与螺柱发生转动时，所述第一构件能够在螺母的带动下发生上下移动但不会发生同步的旋转活动。

根据一种优选实施方式，所述螺母上设置有与手术工具匹配的适配部，所述第二接合件设置为螺柱，螺柱的内部设置有与手术工具匹配的螺纹孔道。

根据一种优选实施方式，所述适配部以凹凸构型的方式环绕设置于所述螺母的上端。优选地，所述螺母上端至少设置两个凹槽状结构。所述螺纹孔道贯穿所述螺柱的内部连至所述底部元件，以形成供引流管通过的第一通道。

根据一种优选实施方式，所述第一接合件设置有与手术工具匹配的适配部，所述适配部设置为凹状或凸状。

根据一种优选实施方式，所述第一接合件设置有卡扣部，卡扣部为扣合槽，所述第二接合件设置为能够与卡扣部卡扣的卡合件。优选地，卡合件能够设置为长带。

根据一种优选实施方式，所述第一片状体和所述第二片状体具有α的宽度，所述第一片状体和所述第二片状体以所述第二接合件的中轴线为中心设置为长度不等的配置。优选地，所述第一片状体的长度大于所述第二片状体的长度。所述第一片状体与所述第二片状体为一体成型。

根据一种优选实施方式，所述第一片状体和所述第二片状体具有α的宽度，所述第一片状体和所述第二片状体以所述第二接合件的中轴线为中心设置为长度不等的配置。优选地，所述第一片状体的长度大于所述第二片状体的长度。所述第一片状体和所述第二片状体设置为能够活动连接的独立的元件，以使得所述第一片状体和所述第二片状体能够进行舒展或收缩活动。

根据一种优选实施方式，所述第一片状体和所述第二片状体的宽度小于所述钻孔的直径，以使得所述钻孔保持在最小开孔孔径而降低骨骼结构的破坏程度。

根据一种优选实施方式，所述第二接合件延伸形成所述第一片状体。所述第一片状体设置有第二凹槽，所述第二片状体通过所述第二凹槽收合于所述第一片状体。所述第二片状体设置有连接部，所述第二片状体通过所述连接部与所述第二接合件相连。优选地，所述第二片状体通过所述连接部套接于所述第二接合件，并且所述第二片状体能够以所述第二接合件为枢轴进行舒展或收缩活动。

本技术方案的有益效果：

在固定头盖骨时，底部元件的第一片状体和第二片状体横跨头盖骨及颅骨，并且能够顶掣头盖骨和颅骨，便于手术进行；底部元件的第一片状体和第二片状体设置为长度不同的配置，操作时，将第二构件倾斜朝向钻孔内插入，由于第一片状体的长度大于第二片状体，插入时首先将第一片状体朝向钻孔内插入，再插入第二片状体，且底部元件的宽度小于钻孔的直径，因此第一片状体和第二片状体的设置使得手术时钻孔保持在最小开孔孔径以降低对骨骼结构的破坏，所述钻颅操作模块可以快速将第一片状体和第二片状体置入并定位于钻孔内的底端，有利于手术快速简便地进行。

附图说明

图1是本发明提供的操作标点的示意图；

图2是本发明提供的远程服务器与钻颅操作模块的关系的示意图；

图3是本发明提供的一种优选实施方式的钻颅操作模块立体分解示意图；

图4是本发明提供的一种优选实施方式的钻颅操作模块的剖面示意图；

图5是本发明提供的钻颅操作模块与手术工具配合使用的示意图；

图6是本发明提供的钻颅操作模块在钻孔位置的俯视图；

图7是本发明提供的人工确认钻颅位置的示意图；

图8是本发明提供的钻颅系统的操作示意图。

附图标记列表

10：交互终端；101：操作转换模块；102：显示模块；20：远程服务器；100：第一构件；110：顶部元件；111：槽口；111.1：限制口；111.2：狭口；112：凸缘；120：第一接合件；121：第一凹槽；121.1：容置槽；122：孔；123：适配部；130：螺母；131：凸部；200：第二构件；210：底部元件；211：第一片状体；212：第二片状体；220：第二接合件；221：螺纹孔道；222：外切面；300：手术工具；400：钻孔；500：中轴线；600：血肿；700：鳞状缝；800：冠状缝；900：铅锤轴；910：听眉线；30：钻颅操作模块；40：现实投放模块；50：感应模块；60：信息采集模块。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供本申请涉及的钻颅系统的自动化使用方法。

患者术前已出现双侧瞳孔散大但脑受压时间并不长，进入急诊后需要引流出颅内血肿600，缓解颅内高压，而该过程也成为救治成功与否的关键。基于本系统，快速完成钻颅手术前的准备，快速采用微创针钻穿血肿600，抽出血肿600的液体部分减压后再行开颅血肿600清除术。

患者于CT室内照像。三维模块与CT室共享数据库，并基于医护人员的授权获取当前患者的脑部的16层薄层CT影像。

三维模块选取CT影像生成患者的与头部血肿600相关的三维模块。如图1所示，基于血肿600位置，所述三维模块以听眉线910为基准，确认所述血肿600在颅内沿铅锤轴900方向的位置。所述二维模块于所述二维图像上标定距离所述血肿600位置最近的颅骨表面位置。

基于获得的颅骨表面位置，所述三维模块确认颅骨表面位置位于顶骨区域，其距离冠状缝800 3cm、鳞状缝700 1cm，尤其地，该位置距离星点4.5cm。

信息图像采集单元采集患者的头部外观，并基于医护人员在患者头部的标点生成以医护人员的标点为基准的患者头部的三维图像。交互终端10接收具有颅骨表面位置的标记的三维图像数据，并将其自身产生的三维图像与接收的三维图像数据进行匹配。

交互终端10于患者头部的三维图像上同时显示颅骨表面位置和医护人员的标点，并以医护人员的标点为原点，以影像室规定的头部坐标系为基准，生成颅骨表面位置的坐标。

现实投放模块40基于该坐标于患者头部对应位置生成投影。在该过程中，患者头部和现实投放模块40的相对位置固定，即患者能够佩戴头架以固定其头部位置。医护人员切割头皮，暴露颅骨。

操作转换模块101控制钻颅操作模块30移动至投影位置。当感应模块50检测到投影的面积为80％时，响应于钻颅操作模块30的底部元件210到达投影指示的钻颅位置，显示模块102自三维图像切换装置患者头部矢状面的二维图像，同时，基于该二维图像，交互终端10能够显示钻颅操作模块30可操作性的位于头表的钻颅表面位置，如图2所示。

医护人员能够手动将钻头插入钻颅操作模块30，使具有开孔功能的钻头自钻颅操作模块30的螺纹孔道221伸入，直至与头表的颅骨抵触。

当钻孔结束后，底部元件210能够由长边自开孔进入，而后短边自开孔进入。

优选地，当需要开颅时，医护人员能够基于三维模块提供的模型依据自身经验在该模型上选择开颅颅骨片的位置和形状。三维模块能够在颅骨片边缘生成至少三个钻颅的操作标点，并基于上述操作在患者颅骨处生成对应颅骨表面位置。以方便医护人员能够自多个开孔切割颅骨片。

现实投放模块40与操作转换模块101分别设置于患者相对的方向，以避免现实投放模块40的投影被操作转换模块101干扰。

操作转换模块101能够为机械臂。现实投放模块40为具有定位功能的投影仪。

实施例2

本发明提供的钻颅操作模块30能够与适配的其他的手术工具300联合使用以达到更好的手术效果。在此主要对钻颅操作模块30进行说明。本发明提供的钻颅操作模块30不只适用于头盖骨钻孔400，也适用于其他骨骼的钻孔400。

如图3示出的钻颅操作模块30，至少包括第一构件100和第二构件200。所述第一构件100设置有顶部元件110和第一接合件120。所述第一接合件120设置于所述顶部元件110。所述顶部元件110构造为盘状或板状，所述顶部元件110的外周边缘间隔设置有若干槽口111和若干凸缘112。优选地，槽口111数和凸缘112数均为复数。优选地，复数凸缘112的厚度由内周向外周边缘逐渐变薄，在将所述钻颅操作模块30插入钻孔400后，薄的凸缘112的边缘有益于嵌入颅骨并能牢固保持。

所述第一接合件120设置为环状件，环状件设置有第一凹槽121，第一凹槽121的底部设置有孔122，所述孔122设置有内切面，所述第一凹槽121的内表面设置为能够置入螺母130并与螺母130相适应的容置槽121.1，所述第一凹槽121中置入与所述第二接合件220配合的螺母130，以使得所述第一接合件120能够与所述第二接合件220螺纹连接，如图4所示。所述第一接合件120设置有与手术工具300匹配的适配部123，所述适配部123环绕设置于所述螺母130的上端周缘。优选地，所述适配部123以凹凸构型的方式环绕设置于所述螺母130的上端周缘。优选地，所述适配部123在螺母130的端面设置至少两处凹槽状结构。优选地，所述适配部123在螺母130的下端面设置至少两处凹槽状结构。所述螺母130的外表面设置有能够与所述容置槽121.1枢结的凸部131。优选地，所述第二接合件220设置为螺柱。当所述螺母130与螺柱发生转动时，所述第一构件100能够在螺母130的带动下发生上下移动但不会发生同步的旋转活动。

所述钻颅操作模块30能够与引流管配合使用，所述第二接合件220设置为与所述螺母130匹配的螺柱，螺柱的内部设置有与手术工具300匹配的螺纹孔道221，所述螺纹孔道221贯穿所述螺柱的内部连至所述底部元件210，以形成供引流管通过的通孔。优选地，所述第一构件100的顶部元件110与所述第二构件200的底部元件210错开处设置有允许引流管插入的槽口111。优选地，顶部元件110上的槽口111设置为钥匙形的开口，槽口111包括限制引流管位置的限制口111.1和狭口111.2，所述限制口111.1的直径大于引流管的直径，所述狭口111.2的直径小于引流管的直径，以使得引流管能够插入限制口111.1内并被约束在限制口111.1内。

所述第二构件200设置有底部元件210和第二接合件220，所述第二接合件220设置于所述底部元件210上。所述第二构件200通过所述第二接合件220与所述第一接合件120配合。所述底部元件210至少包括第一片状体211和第二片状体212，所述第一片状体211和所述第二片状体212具有α的宽度，所述第二接合件220设置为与所述螺母130匹配的螺柱，螺柱的内部设置有与手术工具300匹配的螺纹孔道221，所述第二接合件220设置有外切面222，所述第二接合件220的外切面222与所述第一接合件120的孔122的内切面相适应。

所述第一片状体211和所述第二片状体212以所述第二接合件220的中轴线500为中心设置为长度不等的配置。优选地，所述第一片状体211的长度设置为大于所述第二片状体212的长度。钻孔400的直径设置为小于所述第一片状体211和所述第二片状体212连接而成的总长度。所述钻孔400的半径小于所述第二片状体212的长度，所述第一接合件120的半径小于所述第二片状体212的长度，并且，所述顶部元件110具有小于所述钻孔400直径的宽度。在进行手术操作置入装置后，将所述钻颅操作模块30朝向所述第二片状体212的宽度边移动，使得所述第一接合件120能够与钻孔400的内壁相贴，进而使得所述第一片状体211和所述第二片状体212定位横跨在钻孔400的底端两侧并顶掣在钻孔400底端两侧，有利于手术的顺利进行。

如图5所示，所述第一片状体211和所述第二片状体212以所述第二接合件220的中轴线500为中心设置为一字构型的连接形式。优选地，所述第一片状体211与所述第二片状体212之间按照能够形成不同夹角的方式进行连接。优选地，所述第一片状体211与所述第二片状体212能够设置为“Y”形的连接方式。优选地，所述第一片状体211与所述第二片状体212为一体成型。优选地，所述第一片状体211和所述第二片状体212设置为能够活动连接的独立的元件，以使得所述第一片状体211和所述第二片状体212能够进行舒展或收缩活动。所述第二接合件220延伸形成所述第一片状体211，所述第一片状体211设置有第二凹槽，所述第二片状体212通过所述第二凹槽收合于所述第一片状体211。所述第二片状体212设置有连接部，所述第二片状体212通过所述连接部与所述第二接合件220相连。优选地，所述第二片状体212通过所述连接部套接于所述第二接合件220，并且所述第二片状体212能够以所述第二接合件220为枢轴进行舒展或收缩活动。优选地，所述底部元件210设置有复数个第二片状体212，所述第二片状体212按照相邻下方的第二片状体212形成接收部以供处于上方的第二片状体212连接活动的方式套接于所述第二接合件220。

如图4所示，钻颅操作时，需要将所述钻颅操作模块30与匹配的手术工具300连接形成一个整体再进行使用。底部元件210为具有α宽度的片状体，且底部元件210的第一片状体211和第二片状体212设置为长度不同的配置，操作时，倾斜取放所述钻颅操作模块30与匹配的手术工具300连接形成的整体并将第二构件200倾斜朝向钻孔400插入，底部元件210的第一片状体211和第二片状体212设置为长度不同的配置，操作时，将第二构件200倾斜朝向钻孔400内插入，由于第一片状体211的长度大于第二片状体212，插入时首先将第一片状体211朝向钻孔400内插入，再插入第二片状体212，且底部元件210的宽度小于钻孔400的直径，如图5所示，因此第一片状体211和第二片状体212的设置使得手术时钻孔400保持在最小开孔孔径以降低对骨骼结构的破坏，所述第一片状体211和所述第二片状体212能够横跨在钻孔400的底端两侧并顶掣在钻孔400底端两侧，当手术工具300带动所述第一构件100向下移动时，所述螺母130与所述第二构件200的第二接合件220螺纹连接，所述螺母130同步带动所述第一构件100向下发生移动并与第一片状体211和第二片状体212紧固定位，同时，所述第一构件100将钻孔400盖结，所述钻颅操作模块30有利于手术的快速进行。

如图6所示，将所述钻颅操作模块30与匹配的手术工具300连接形成一个整体后直接将整体置入颅骨的钻孔400位置，由于底部元件210的第一片状体211和第二片状体212设置为长度不同的配置而能分别横跨并顶掣头盖骨和颅骨，当手术工具300带动所述第一构件100向下移动时，所述螺母130与所述第二构件200的第二接合件220连接并向下移动，所述螺母130同步带动所述第一构件100向下发生移动并与第一片状体211和第二片状体212产生夹持作用力，因此，头盖骨被牢固定位并保持于颅骨上，利于手术便捷地进行。

当需要取出所述钻颅操作模块30时，只需要反向转动配合的手术工具300即可取出钻颅操作模块30，操作便利快速。

实施例3

本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。

实施例1中所述第一构件100和所述第二构件200通过螺纹连接的方式相互结合，此外，所述第一构件100和所述第二构件200还具有其他的结合方式，例如，所述第一构件100的第一接合件120的内部设置有卡扣部，卡扣部具有弹性，所述第二构件200的第二接合件220按照能够与第一接合件120的卡扣部进行卡合的方式设置为具有齿的长带。优选地，所述长带至少一面设置有能够与卡扣部卡合的齿。所述第一接合件120与所述第二接合件220以齿和卡扣部相卡合的方式进行结合，在与其他适配的手术工具300配合使用时，能够实现夹持牢固且操作简单快速的目的。

实施例4

基于处理一系列的CT图像层面，一般为其轴位图像。将这些轴位图像通过计算机三维重建软件的处理，数据整合后以二维的形式显示出组织结构和病变的三维重建空间关系。优选地，三维重建软件为Simpleware软件。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (9)

1.一种钻颅系统，其特征在于，包含远程服务器(20)、至少一个能够对患者头部进行钻颅操作的交互终端(10)，

所述远程服务器(20)至少包含三维模块和二维模块，

所述三维模块基于由影像室的数据库提供的患者的即时颅内影像生成由至少一个头部区域的三维图像构成的且至少在一个交互终端(10)显示的三维环境，

当所述影像室下发标记有异常颅内位置的二维图像时，由所述二维模块提供的遵医嘱的所述二维图像和与所述三维环境中对应的所述三维图像建立映射，以使得所述交互终端(10)能够响应于所述三维模块在所述三维环境中标定的异常位置而生成交互终端(10)可操作的至少一个操作标点，其中，

以颅骨骨缝作为参考坐标，所述交互终端(10)能够基于所述三维模块在所述三维环境中标定的异常位置判断位于颅骨上的操作标点的位置信息；

所述操作标点的判断为：

以听眉线(910)、听眦线或听框线为基准，确认所述异常颅内位置沿铅锤轴(900)方向的距离；

于所述二维图像上标定距离所述异常颅内位置最近的颅骨表面位置；

所述颅骨表面位置为颅骨上的操作标点的所述位置信息；

针对患者头部外观图像中与所述操作标点的位置信息最近的具有辨识的特征的选择，所述三维模块能够于颅骨的三维图像中生成其对应的在患者头皮上存在的特征，并基于所述特征与钻颅位置在颅骨表面的距离或所述特征自身的形态生成所述特征的优先级。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二维图像能够是薄层CT图像，其中，所述二维模块基于接收到的二维图像以颜色和/或标识将与异常颅内位置信息相关的至少一个层的二维图像于交互终端(10)显示出来。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，用于作为参考坐标的所述颅骨骨缝至少包含人字缝、冠状缝(800)或矢状缝，按照所述颅骨骨缝的划分，所述三维模块能够生成的所述头部区域包含顶骨区域、颞骨区域和枕骨区域，其中，所述操作标点的位置信息至少包含所述操作标点归属的头部区域和所述操作标点与至少两个颅骨骨缝的距离。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述交互终端(10)至少包含能够将钻颅位置以投影的形式投射在患者颅骨上的现实投放模块(40)，其中，基于所述操作标点的位置信息，所述现实投放模块(40)于所述患者的头部的对应位置生成钻颅位置的引导图像。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述交互终端(10)还包含感测由现实投放模块(40)生成的投影的光量的感应模块(50)和提供钻颅功能的钻颅操作模块(30)，其中，当所述钻颅操作模块(30)与由现实投放模块(40)提供的投影重合或部分重合，响应于所述感应模块(50)检测到的所述投影的光量降低，能够于所述交互终端(10)的显示模块(102)显示的所述三维图像切换为显示颅骨矢状面的二维图像。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统包含能够采集患者头部图像并生成患者头部的三维模型的信息采集模块(60)，其中，于所述三维模块中生成的三维模型与基于患者头部外观图像生成的三维模型匹配，并基于患者头部外观图像生成的三维模型中与所述操作标点的位置信息最近的具有辨识的特征作为基准，确认所述操作标点在患者头部外观图像生成的三维模型上的位置信息。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述钻颅操作模块(30)包含设置有第一构件(100)和第二构件(200)，其中，所述第一构件(100)的顶部元件(110)通过第一接合件(120)与所述第二构件(200)的第二接合件(220)连接。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二构件(200)设置有用于与所述颅骨表面的所述操作标点重合的底部元件(210)。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，由所述现实投放模块(40)生成的钻颅位置的图像的面积大于所述钻颅操作模块(30)的底部元件(210)的面积。