CN201067403Y - 一种用于光学手术导航系统的定位器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用计算机来辅助医疗手术的设备，更具体地说，涉及一种基于光学定位装置的手术导航系统的定位器，包括十字结构的定位刚体(3)；定位刚体(3)的四个端点分别通过连接螺柱(2)固定有反光球(1)。本实用新型用于光学手术导航系统的定位器具有小巧灵活、可操作性强、可靠性高、成本低廉的特点，能满足临床医生的使用要求。医生根据手术导航系统软件，选出合适的手术器械，将其与各个定位器通过连接件连接。器械经注册配准后，手术导航系统就可以识别配有不同定位器的手术器械，并在手术导航系统的显示器上实时显示器械的前端位置，即空间坐标，从而实现了多个器械在同一手术导航系统下的同时跟踪。

Description

一种用于光学手术导航系统的定位器

技术领域

本实用新型涉及一种利用计算机来辅助医疗手术的设备，更具体地说，涉及一种基于光学定位装置的手术导航系统的定位器。

背景技术

目前临床上使用最多的手术导航系统是基于光学定位装置的手术导航系统，其定位装置大多为加拿大NDI公司生产。器跟踪原理是：一个双目的位置传感器可以发射红外光，红外光照射在装有定位器的手术器械上，定位器上装有一组按特定的尺寸分布的(最少3个，本实用新型选用4个)可反射红外光的小球，小球将红外光反射回位置传感器，位置传感器经过系统软件的处理，可以计算出目前手术器械尖端的空间位置，进而实现手术器械在术野范围内的实时跟踪。

从上述的光学定位原理可知，定位器是实现器械跟踪的主要部件，更是决定手术导航系统精度的关键环节，尤其是要在同一光学定位装置下，实现多个器械的同时跟踪，这样对其空间尺寸和几何形状就有更高的要求，本实用新型就是在这样的要求下，提出并实现的。当使用一个手术器械时，定位器的设计难度并不大；当有两个器械时，第二个器械的定位刚体尺寸和形状要与第一个定位刚体区分开，才能实现同时跟踪。当有第N(N＞3)个器械要在同一光学定位装置下使用时，其尺寸和形状就要与前N-1个器械的定位器互异，即尺寸和形状各不相同。如果采用人工的方式来设计定位器，其难度是可想而知的，同时，定位器的空间结构和自重，工艺性能，尺寸稳定性等也是设计时要考虑的因素，以保证医生使用手术导航系统时的灵活性，安全性和可靠性。

发明内容

本实用新型基于光学系统的定位原理，以实现多个器械在同一光学定位装置下同时跟踪为目的，以各个定位器之间的互异性为设计准则，设计出一种小巧灵活、可操作性强、可靠性高、成本低廉、能满足临床医生使用要求的手术用定位器。

为了达到本发明的目的，本实用新型设计了一种用于光学手术导航系统的定位器，包括十字结构的定位刚体，定位刚体的四个端点分别通过连接螺柱固定有反光球。

本实用新型用于光学手术导航系统的定位器，其进一步改进在于，定位刚体的中部设置有起连接及装配作用的工艺孔；定位刚体上还设置有用于定位传感器注册识别的注册锥孔；而上述连接螺柱的顶端径向设置为可与反光球底孔过渡配合的柱面，其底端设置为带有螺纹的丝杆，并设有限位平面用于保证与定位刚体的准确连接。

本实用新型小巧灵活，可操作性强，可靠性高，成本低廉，能满足临床医生的使用要求。

附图说明

图1为本实用新型定位器装配示意图；

图2为连接螺柱的结构示意图；

图中包括：反光球(1) 连接螺柱(2) 定位刚体(3) 注册用锥孔(4)连接及装配用工艺孔(5)

具体实施方式

参考图1和图2说明本实用新型的定位器包括十字结构的定位刚体3，以及在定位刚体3的四个端点分别通过连接螺柱2固定的反光球1。在定位刚体3的中部设置有起连接及装配作用的工艺孔5。定位刚体上还设置有用于定位传感器注册识别的注册锥孔4。连接螺柱2的顶端径向设置为可与反光球底孔过渡配合的柱面，其底端设置为带有螺纹的丝杆，并设有限位平面用于保证与所述定位刚体3的准确连接。

本发明的定位器包括软件和硬件两个方面。首先，根据光学定位装置识别多个器械时对定位器几何尺寸的要求，用编制好的定位刚体生成软件生成一组定位器的几何尺寸数据，生成前，可进行定位刚体线性和角度方面的参数设置。根据该组数据做出的定位刚体具有互异性，在保证其使用功能的同时，避免了人为计算可能产生的误差，提高了工作效率；然后，选用优质铝合金材料，经过时效处理，精密加工，氧化着色处理等工艺做出定位刚体，以保证定位器的尺寸稳定性和刚性；最后，将反光球通过不锈钢连接螺柱装配在定位器上。

为保证定位器的尺寸稳定性和装配后的精度，本发明对铝合金材料进行时效处理，消除内应力，避免加工后变形；加工时采取一次定位加工出四个反光球的位置孔，以保证孔的位置度和平面度。为保证其使用时的灵活性和方便性，不占用医生的手术空间，本实用新型还设计了与连接件(连接手术器械和定位器的连接件)连接用的定位孔和装配孔。为提高定位器的强度，减小定位刚体表面反射对位置传感器的影响，本实用新型对加工后的定位器进行了氧化着色处理。同时在每个定位器上还设计有注册锥孔，以利于位置传感器的注册识别。

连接螺柱也是保证定位器有效性的重要部件，其顶端径向是可与反光球底孔过渡配合的柱面，底端是带有螺纹的丝杆，并有限位平面，可保证与定位刚体准确连接。

实施例1

用编制好的定位刚体生成软件生成一组定位器的几何尺寸数据，利用该组数据绘出工程图，加工出定位刚体3。再将加工好的不锈钢连接螺柱2，拧紧在定位刚体3的四个端点处，并使四个连接螺柱的上端面在轴向高度上的公差不大于0.03mm。然后，将可发射红外光的反光球1安装在连接螺柱2的上端，手工压入即可。最后，把该定位器通过专用的连接件，与手术器械连接，准备待用。要实现多个器械同时使用时，只是在不同的手术器械上使用不同的定位刚体而已。

医生根据手术导航系统软件，做好手术计划，确定手术路径，选出合适的手术器械，再将这些器械与各个定位器通过连接件连接。这样的器械经过注册配准成功后，手术导航系统就可以识别配有不同定位器的手术器械，并在手术导航系统的显示器上实时显示器械的前端位置，即空间坐标，从而实现了多个器械在同一手术导航系统下的同时跟踪。

Claims (4)

1.一种用于光学手术导航系统的定位器，其特征在于，包括十字结构的定位刚体(3)，所述定位刚体(3)的四个端点分别通过连接螺柱(2)固定有反光球(1)。

2.根据权利要求1所述用于光学手术导航系统的定位器，其特征在于，所述定位刚体(3)的中部设置有起连接及装配作用的工艺孔(5)。

3.根据权利要求1或2所述用于光学手术导航系统的定位器，其特征在于，所述定位刚体(3)上设置有用于定位传感器注册识别的注册锥孔(4)。

4.根据权利要求3所述用于光学手术导航系统的定位器，其特征在于，所述连接螺柱(2)的顶端径向设置为可与反光球底孔过渡配合的柱面，其底端设置为带有螺纹的丝杆，并设有限位平面用于保证与所述定位刚体(3)的准确连接。

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