專利名稱：脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航用x線圖像校正靶的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬醫(yī)療器械領域，具體涉及一種脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航用x線圖像校正耙。
背景技術(shù)：
手術(shù)導航技術(shù)起源于神經(jīng)外科，目前已廣泛應用于神經(jīng)外科、脊柱外科、耳鼻喉科、 整形外科等領域，由于脊柱外科手術(shù)中病例較多且風險較大，因此導航技術(shù)的應用最為迫 切與廣泛[|〕。當前，脊柱外科手術(shù)導航產(chǎn)品中一類是以c型臂x射線機為基礎"1，通過x
射線透視獲得手術(shù)區(qū)域的圖像資料，并將其轉(zhuǎn)存到圖像工作站中，形成導航參考圖像。當 術(shù)中帶有示蹤器的手術(shù)器械作用于病人時，空間定位儀跟蹤到手術(shù)器械在病人坐標中的位 置，將其轉(zhuǎn)換到圖像坐標系中，與導航參考圖像疊加在一起，就如同實時透視一樣，因此 這種方式也稱為"虛擬透視"。應用此類導航系統(tǒng)后，減少了術(shù)中x射線透視次數(shù)，因此 職業(yè)性的放射線輻射就大大減少了。 c型臂x射線機甚至可以推離手術(shù)區(qū)域，能給醫(yī)生提
供一個較佳的手術(shù)環(huán)境。此類導航系統(tǒng)多應用于解剖結(jié)構(gòu)相對簡單的腰段脊柱手術(shù)。
c型臂x射線機透視系統(tǒng)在原理上可認為是一個照相機的模型，x射線由焦點發(fā)出，形成 錐形束，穿過照射物體，到達成像靶面，形成二維的透視圖像。基于x射線透視圖像手術(shù)導 航的核心步驟就是要根據(jù)該模型將手術(shù)器械位置信息反映到透視圖像上，也就是實現(xiàn)視界坐 標系下三維空間點到圖像平面坐標系下二維空間點的轉(zhuǎn)換。為達到上述目的，需要先確定照 像機內(nèi)部參數(shù)，如焦距、鏡頭的徑向失真、不確定性圖像尺度因子等以及其外部參數(shù)，如照 相機位置和方位或平移、掃視角和傾斜角等。盡管這些參數(shù)可以通過直接測量得到，但通常 是應用一些己知三維坐標的空間點以及它們包含這些點的圖像，通過計算推導出來的，借助 這些已失t點獲取照像機參數(shù)的計算過程稱作為照像機標定。
在完成標定的同時，手術(shù)導航系統(tǒng)還需要解決透視圖像變形的問題[3]。透視圖像變形 的原因是由于x射線機的影像增強器球面效應以及重力導致的磁場偏移造成的，在圖像上
分別表現(xiàn)為徑向失真及局部不規(guī)則的變形，變形的程度和方式隨著增強器的位置變化而不
同[4—6'。圖像變形校正就需要用到校正靶，包含標定的基準點和可以被空間定位儀跟蹤的
發(fā)光設備。
目前國外的此類校正靶，如德國Traxtal公司生產(chǎn)的FluoroTrax型X射線成像系統(tǒng)標 定靶因其價格昂貴，且只出售產(chǎn)品，不提供具體參數(shù)數(shù)據(jù)，對開發(fā)手術(shù)導航系統(tǒng)的相關(guān)軟硬件造成一定困難。
與本實用新型相關(guān)的已有技術(shù)或參考文獻有 [1] Foley KT， Smith MM. Image-guided spine surgery [J]. Neurosurg Clin North Am, 1996, 7(2) :171-186. Nolte LP, Slomczykowski MA, Berlemanu U, et al. A new approach to computer-aided spine surgery: fluoroscopy-based surgical navigation [J]. Eur Spine J， 2000, 9(S叩pl 1): 78-88. Peter MT, Vladimir Liqun F, et al. Performance and Robustness of Automatic Fluoroscopic Image Calibration in a New Computer Assisted Surgery System [A], In: MICCAI 2001. LNCS 2208 [C]. Berlin: Springer-Verlag, 2001: 1130-1136.Faugeras 0. Three-Dimensional Computer Vision: A Geometric Viewpoint [M]. Cambridge, MA : MIT Press, 1993. Brack C, Burghart R， Czpof A, et al. Accurate x-ray navigation in computer-assisted surgery [A]. In Proc. Of the 12th Int. Symp. On Computer Assisted Radiology and Surgery [C]. Springer, 1998: 1023-1025.Livyatan H. Calibration and Gradient-Based Rigid Registration of Fluoroscopic X-ray to CT for Intra Operative Navigation [D]. Israel, The Hebrew University, 2003:
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航用X線圖像校正耙，所述的X線圖像 校正耙能在手術(shù)過程中隨時獲取透視圖像、定位手術(shù)器械、校正變形圖像，同時減少放射 線對醫(yī)生的危害，且相對進口同類產(chǎn)品價格低廉，更適宜推廣應用。
本實用新型脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航專用X線圖像校正靶包括光源上座(9)、光源下座(11)、
中環(huán)(10)、 A靶(6)、 B靶(7)、支撐桿(12)、發(fā)光二極管(3)、上環(huán)蓋(8)、接線盒(1)、 接線蓋(4)、靶壓板(5)和插座(2);其中，所述的發(fā)光二極管(3)分別粘合在光源上 座(9)和光源下座(11)上；其中光源上座(9)、中環(huán)(10)、光源下座(11)通過支 撐桿(12)串連，并螺釘固定；接線蓋(4)螺釘固定于光源上座與中環(huán)之間接線盒(1) 和接線蓋(2)、上環(huán)蓋(8)和光源上座分別螺釘連接固定；A靶(6) 、 B靶(7)置于 中環(huán)和光源下座上，并用靶壓板(5)通過螺釘壓緊，即制得本實用新型校正靶。
所述的脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航專用X線圖像校正靶，其外形呈圓柱形，中空，外形尺寸直徑340 480mm,高度180 280mm; A耙與B耙的耙間距離50 80mm,光源上座和光源下座上 的發(fā)光二極管間的距離120 250mm。
本實用新型中，所述光源上座為帶圓柱帽的蝶形環(huán)，環(huán)外徑0340 0480mm,環(huán)內(nèi)徑O 260 0400mrn,高度30 50rnrn，蝶形的兩個面形成的角度90° 120° 。
本實一用新型中，所述蝶形兩表面各有20個均勻分布的安裝發(fā)光二極管孔的凹臺階，兩 層臺階孔中心的層間距離8 18mm,臺階孔的大徑①4 O 12咖。
本實用新型中，所述光源下座呈蝶形圓環(huán)，環(huán)外徑O340 O480mm，環(huán)內(nèi)徑0220 0 360mm，高度20 40mrn，蝶形的兩個面形成的角度90° 120° ，蝶形兩表面各有20個均勻 分布的安裝發(fā)光二極管的凹臺階孔，兩層臺階孔中心的層間距離8 18mm，臺階孔的大徑04 012咖。
本實用新型中，所述A靶、B靶為園板形零件，直徑200 390mm，厚度4 10mm，板面 上有錐形盲孔80 130個，錐孔尺寸①3 ①10mm，深1.5 5mm，錐形角為90° 120° ，
本實用新型中，所述錐孔呈矩形陣列排布，行列間距為14 25mm;每個錐孔內(nèi)各放一個 不銹鋼ST珠，并與圓板粘結(jié)，鋼珠的尺寸O2 0)5mm。
本實用新型所述的脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航專用X線圖像校正靶，其中的光源上座、光源下座 采用鋁合金材料制作，所述A靶和B靶采用透明有機玻璃和不銹鋼珠制作。
本實用新型的優(yōu)點在于能夠被紅外空間定位儀跟蹤，可以用于C型臂X光機的X線圖 像校正，其結(jié)構(gòu)緊湊，加工精度可以得到保證。
為了便于理解，以下將通過具體的附圖和實施例對本發(fā)明的進行詳細地描述。需要特別 指出的是，具體實例和附圖僅是為了說明，顯然本領域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本文說明， 在本發(fā)B月一的—范圍內(nèi)對本發(fā)明做出各種各樣的修正和改變，這些修正和改變也納入本發(fā)明的范 圍內(nèi)。


圖1是脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航專用X線圖像校正靶結(jié)構(gòu)示意圖，
其中1.接線盒，2.插座，3.發(fā)光二極管，4.接線蓋，5.靶壓板，6. A靶，7. B靶，8.上環(huán)蓋，9. 光源上座，10.中環(huán)，11.光源下座，12.支撐桿。
具體實施方式實施例1
光源上座為帶圓柱帽的蝶形環(huán)，環(huán)外徑cD340ram，環(huán)內(nèi)徑①260mm，高度30mni，蝶形 的兩個面形成的角度9(T ，蝶形兩表面各有20個均勻分布的凹臺階孔，兩層臺階孔中心 的層間距離8mm，臺階孔的大徑04mm;臺階孔內(nèi)安裝發(fā)光二極管。
光源下座呈蝶形圓環(huán)，環(huán)外徑O340mm，環(huán)內(nèi)徑O220mm，高度20mm,蝶形的兩個面 形成的角度90。，蝶形兩表面各有20個均勻分布的凹臺階孔，兩層臺階孔中心的層間距 離8，臺階孔的大徑。4mm;臺階孔內(nèi)安裝發(fā)光二極管。
中Jf是外徑為O340mm,內(nèi)徑為O220mm，厚度為8mm的環(huán)形零件，圓環(huán)平面上有七個 ①10mm的孔可讓支撐桿穿過。
A靶、B靶為園板形零件，直徑200mm，厚度4mm，板面上有錐形盲孔80個，錐孔尺 寸①3 IO咖，深1. 5mm，錐形角為90° ° ,錐孔呈矩形陣列排布，行列間距為14mni;每 個錐孔內(nèi)各放一個不銹鋼圓珠，并與圓板粘結(jié)在一起，鋼珠的尺寸02 5mm。
將發(fā)光二極管3分別粘合在光源上座9和光源下座11上；光源下座上的發(fā)光二極管 的電線通過支撐桿12的內(nèi)孔穿引到光源上座，以便于電器線路的連接；將插座2通過自 帶的螺紋、螺母固定在接線盒l(wèi)上。
用七根支撐桿12把光源上座9、中環(huán)10、光源下座11串連在一起，并用螺釘加以固 定；將接線蓋4安裝在光源上座和中環(huán)之間，用螺釘固定電器元件接線完成后，分別將 接線盒1和接線蓋2、上環(huán)蓋8和光源上座用螺釘連接固定；將A靶6、 B靶7分別安放 在中環(huán)和光源下座上，并用靶壓板5通過螺釘壓緊。
裝配后，該校正靶的外形尺寸為直徑340咖，高度180mm， A靶與B靶的靶間距離 50nun，光源上座和光源下座上的發(fā)光二極管間的距離120mm。
實施例2
光源上座為帶圓柱帽的蝶形環(huán)，環(huán)外徑O480mm，環(huán)內(nèi)徑O400mm，高度50mm，蝶形 的兩個面形成的角度120° ，蝶形兩表面各有20個均勻分布的凹臺階孔，兩層臺階孔中 心的層間距離18mm，臺階孔的大徑①12mm;臺階孔內(nèi)安裝發(fā)光二極管。
光源下座呈蝶形圓環(huán)，環(huán)外徑O480mm，環(huán)內(nèi)徑O360mm，高度40mm，蝶形的兩個面 形成的角度120° ，蝶形兩表面各有20個均勻分布的凹臺階孔，兩層臺階孔中心的層間距離18mm，臺階孔的大徑012mm;臺階孔內(nèi)安裝發(fā)光二極管。
中環(huán)是外徑為O480mm，內(nèi)徑為O360mm，厚度為20mm的環(huán)形零件，圓環(huán)平面上有七 個cD15mm的孔可讓支撐桿穿過。
A靶-、"B耙為園板形零件，直徑390mm,厚度10mm,板面上有錐形盲孔130個，錐孔 尺寸O10mm，深5mm，錐形角為120° ,錐孔呈矩形陣列排布，行列間距為25mm;每個錐 孔內(nèi)各放一個不銹鋼圓珠，并與圓板粘結(jié)在一起，鋼珠的尺寸05mm。
電器元件安裝將發(fā)光二極管3分別粘合在光源上座9和光源下座11上；光源下座 上的發(fā)光二極管的電線通過支撐桿12的內(nèi)孔穿引到光源上座，以便于電器線路的連接； 將插座2通過自帶的螺紋、螺母固定在接線盒l(wèi)上。
總裝用七根支撐桿12把光源上座9、中環(huán)10、光源下座ll串連在一起，并用螺釘 加以固定；將接線蓋4安裝在光源上座和中環(huán)之間，用螺釘固定；電器元件接線完成后， 分別將接線盒1和接線蓋2、上環(huán)蓋8和光源上座用螺釘連接固定；將A靶6、 B靶7分 別安放在中環(huán)和光源下座上，并用靶壓板5通過螺釘壓緊。
裝配后，該校正靶的外形尺寸為直徑480mm，高度280mm， A靶與B靶的靶間距離 80mm，光源上座和光源下座上的發(fā)光二極管間的距離250mm。
權(quán)利要求1、一種脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航專用X線圖像校正靶，其特征在于，其包括光源上座(9)、光源下座(11)、中環(huán)(10)、A靶(6)、B靶(7)、支撐桿(12)、發(fā)光二極管(3)、上環(huán)蓋(8)、接線盒(1)、接線蓋(4)、靶壓板(5)和插座(2)；其中，所述的發(fā)光二極管(3)分別粘合在光源上座(9)和光源下座(11)上；其中光源上座(9)、中環(huán)(10)、光源下座(11)通過支撐桿(12)串連，并螺釘固定；接線蓋(4)螺釘固定于光源上座與中環(huán)之間；接線盒(1)和接線蓋(2)、上環(huán)蓋(8)和光源上座分別螺釘連接固定；A靶(6)、B靶(7)置于中環(huán)和光源下座上，并用靶壓板(5)通過螺釘壓緊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航專用X線圖像校正靶，其特征是外形呈圓 柱形，中空，外形尺寸直徑340 480mm，高度180 280mm; A靶與B靶的靶間距離50 80mm，光源上座和光源下座上的發(fā)光二極管間的距離120 250mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航專用X線圖像校正靶，其特征是所述光源 上座為帶圓柱帽的蝶形環(huán)，環(huán)外徑O340 O480mm，環(huán)內(nèi)徑O 260 ①400mm，高度30 50mm， 蝶形的兩個面形成的角度90° 120° 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航專用X線圖像校正靶，其特征是所述蝶形 兩表面各一有20個均勻分布的安裝發(fā)光二極管孔的凹臺階，兩層臺階孔中心的層間距離8 18mm，臺階孔的大徑①4 ①12mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航專用X線圖像校正靶，其特征是所述光源 下座呈蝶形圓環(huán)，環(huán)外徑O340 O480mm，環(huán)內(nèi)徑$220 0360rnrn，高度20 40mm,蝶形 的兩個面形成的角度90。 120° ，蝶形兩表面各有20個均勻分布的安裝發(fā)光二極管的凹 臺階孔，兩層臺階孔中心的層間距離8 18咖，臺階孔的大徑①4 ①12mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航專用X線圖像校正靶，其特征是所述A靶、 B靶為園板形零件，直徑200 390mm，厚度4 10mm，板面上有錐形盲孔80 130個，錐孔 尺寸O3 O10咖，深1.5 5mm，錐形角為90。 120° ，
7、 稂據(jù)權(quán)利要求6所述的脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航專用X線圖像校正靶，其特征是所述錐孔 呈矩形陣列排布，行列間距為14 25mrn;每個錐孔內(nèi)各放一個不銹鋼圓珠，并與圓板粘結(jié)， 鋼珠的尺寸①2 ①5mm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航專用X線圖像校正靶，其特征是所述的光 源上座、光源下座采用鋁合金材料制作，所述A靶和B靶采用透明有機玻璃和不銹鋼珠制 作。
專利摘要本實用新型屬醫(yī)療器械領域，涉及一種脊柱微創(chuàng)手術(shù)導航專用X線圖像校正靶，器包括光源上座、光源下座、中環(huán)、A靶、B靶、支撐桿、發(fā)光二極管、上環(huán)蓋、接線盒、接線蓋、靶壓板和插座；其中，發(fā)光二極管分別粘合在光源上座和光源下座上；光源上座、中環(huán)、光源下座通過支撐桿串連，并螺釘固定；接線蓋螺釘固定于光源上座與中環(huán)之間；接線盒和接線蓋、上環(huán)蓋和光源上座分別螺釘連接固定；A靶、B靶置于中環(huán)和光源下座上，并用靶壓板通過螺釘壓緊。本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊，加工精度有保證，能夠被紅外空間定位儀跟蹤，適用于C型臂X光機的X線圖像校正。
文檔編號A61B19/00GK201409927SQ20092007330
公開日2010年2月24日 申請日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者姚德民, 宋志堅, 李文生, 王滿寧, 高署放 申請人:復旦大學;復旦數(shù)字醫(yī)療科技有限公司