一種多層殼狀結(jié)構(gòu)的微創(chuàng)手術(shù)導航裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及臨床外科技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多層殼狀結(jié)構(gòu)的微創(chuàng)手術(shù)導航裝置及其使用方法，微創(chuàng)手術(shù)導航定位、置釘及穿刺。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)學穿刺以及置釘是精度要求極高的侵入性操作，其精度與解剖結(jié)構(gòu)的復雜性、可視化程度以及操作目的的難度直接相關(guān)。利用各種輔助設(shè)備實現(xiàn)可視化是操作的前提條件，這些輔助設(shè)備大致上有3種類型:X線、薄層CT及超聲波。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，影像醫(yī)學與計算機技術(shù)結(jié)合衍生了各種導航系統(tǒng)，為臨床各種侵入性操作提供了可視化以及術(shù)前規(guī)劃的條件。
[0003]導航系統(tǒng)最基本的設(shè)備包括:(1)手術(shù)操作實體SO(Surgical Object):如骨骼、韌帶、腫瘤等目標物體；(2)成像設(shè)備VO(Virtual Object):常用CT、X線、磁共振成像MR1、正電子發(fā)射型計算機斷層顯像PET、數(shù)字成影血管造影X線機DSA及超聲等影象設(shè)備；(3)導航儀NAV (Navigator)，即在SO和VO之間的連接裝置，獲取操作器械在操作目標的定位。
[0004]導航系統(tǒng)3個基本條件是:(I)校準(Calibrat1n):對于描述骨賂的幾何形狀校準是必需的，即在操作器械上安裝跟蹤器，是提高圖象配準精度及定位精度的第一步；(2)配準(Registrat1n):其目的是在VO和術(shù)前圖象的基礎(chǔ)上對手術(shù)器械定位，提供相對應的定位顯象；(3)參照(Reference):動態(tài)參照系統(tǒng)(Dynamic Reference Bases,DRB)可以彌補由于導航儀和骨骼位置的移動帶來的誤差。
[0005]追蹤器是導航系統(tǒng)的重要部件，安裝在操作器械上，并可以將器械的空間位置的變化傳遞到導航系統(tǒng)，而導航系統(tǒng)通過相應坐標轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)實時操作部位與術(shù)前模型的圖像配準，指示器械所在空間位置，從而實現(xiàn)完全的可視化，進行合理的置釘方案規(guī)劃，完成置釘。導航的過程可以歸結(jié)為薄層CT掃描一建模一配準一追蹤一規(guī)劃一穿刺置釘。
[0006]傳統(tǒng)二維C臂提供連續(xù)的二維圖像，缺點是毗鄰結(jié)構(gòu)的影響而致可視化程度不高，二維性質(zhì)的圖像要通過醫(yī)師的經(jīng)驗和對局部解剖的熟悉程度構(gòu)建為三維結(jié)構(gòu)，這是一個十分困難的過程，然而最嚴重的是輻射暴露對醫(yī)師健康的影響，是二維C臂面臨的主要冋題。
[0007]現(xiàn)有的導航技術(shù)仍存在如下的問題:
[0008]1、輻射暴露問題
[0009]基于X線、CT的任何一種導航方式都無法避免術(shù)中輻射暴露，而基于3D打印導航可以完全無輻射下置釘，但是必須開放手術(shù)，無法實現(xiàn)微創(chuàng)置釘。
[0010]2、精度問題
[0011]導航的術(shù)中漂移是影響精度的關(guān)鍵，目前只能靠多次配準減少精度誤差，這將延長手術(shù)時間；缺乏充分的規(guī)劃也是影響置釘精度的原因，包括術(shù)前規(guī)劃以及術(shù)中規(guī)劃兩種情況。
[0012]3D打印導航模塊不存在術(shù)中漂移問題，但精度受到骨骼三維重建質(zhì)量的影響，尤其是在一些骨質(zhì)疏松癥患者，因為骨質(zhì)劣化，致使三維重建質(zhì)量差，因而無法實現(xiàn)良好的卡位，此外，軟骨和骨質(zhì)增生影響三維重建質(zhì)量。3D打印質(zhì)量也是影響置釘質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。術(shù)中如果卡位面剝離不干凈或者剝離過多都會出現(xiàn)卡位不良的情況。
[0013]3、手術(shù)規(guī)劃問題
[0014]在諸多導航系統(tǒng)中缺乏十分完善的術(shù)前規(guī)劃功能，這一定程度上將影響置釘精度，而很多第三方仿真手術(shù)軟件無法與導航系統(tǒng)無縫連接。術(shù)中規(guī)劃更是不能令人滿意，與術(shù)時要求高以及需要多次配準有關(guān)。
[0015]當前仿真手術(shù)數(shù)字化設(shè)計尚未形成統(tǒng)一的規(guī)范和評價標準，這也影響了置釘質(zhì)量，同時缺乏保證術(shù)中準確按照設(shè)計方案實施置釘?shù)挠辛Υ胧?D打印導航模塊可以做到按照設(shè)計完成手術(shù)，醫(yī)用機器人是唯一可以精確按照手術(shù)方案進行手術(shù)的導航設(shè)備。
[0016]4、設(shè)備昂貴冋題
[0017]置釘效果良好的導航設(shè)備難以普及的原因就是設(shè)備昂貴，基層醫(yī)院無法推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一，在于提供一種多層殼狀結(jié)構(gòu)的微創(chuàng)手術(shù)導航裝置，能實施置釘全程無輻射暴露；造價低廉，易于在基層醫(yī)院推廣應用，實現(xiàn)了微創(chuàng)置釘。
[0019]本發(fā)明問題之一是這樣實現(xiàn)的:一種多層殼狀結(jié)構(gòu)的微創(chuàng)手術(shù)導航裝置，包括底板、內(nèi)殼以及外殼；所述內(nèi)殼和外殼均為透明的聚乙烯板；所述外殼的內(nèi)徑大于內(nèi)殼的內(nèi)徑；所述底板的四周側(cè)設(shè)置有兩組支柱，第一組支柱包括四個支柱一，第二組支柱包括四個支柱二，所述四個支柱一與四個支柱二并排設(shè)置，且四個支柱二位于四個支柱一的外圍；所述內(nèi)殼設(shè)置于四個支柱一上，所述外殼設(shè)置與四個支柱二上。
[0020]進一步地，所述內(nèi)殼和外殼的截面均為半圓狀。
[0021]進一步地，所述微創(chuàng)手術(shù)導航裝置還包括低溫熱塑板，該低溫熱塑板位于內(nèi)殼和底板之間，且固定于四個支柱一上。
[0022]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二，在于提供一種多層殼狀結(jié)構(gòu)的微創(chuàng)手術(shù)導航裝置的使用方法，能實施置釘全程無輻射暴露；造價低廉，易于在基層醫(yī)院推廣應用，實現(xiàn)了微創(chuàng)置釘。
[0023]本發(fā)明問題之二是這樣實現(xiàn)的:一種如權(quán)利要求1所述的多層殼狀結(jié)構(gòu)的微創(chuàng)手術(shù)導航裝置的使用方法，將患者手術(shù)部位進行消毒鋪巾，將手術(shù)部位放置底板，將一低溫熱塑板置于熱水，低溫熱塑板軟化后，覆于手術(shù)部位上，緊密貼合，并將低溫熱塑板固定于底板四個支柱一上；
[0024]底板與手術(shù)部位用術(shù)中CT實施薄層CT掃描，在虛擬仿真手術(shù)軟件中進行釘?shù)啦贾?，設(shè)置好釘?shù)琅c骨骼及手術(shù)部位的位置；
[0025]通過三維配準方式，實現(xiàn)虛擬仿真手術(shù)軟件中的底板與掃描微創(chuàng)手術(shù)導航裝置的底板模型配準；測量設(shè)定釘?shù)琅c內(nèi)殼邊緣的垂直距離，同理，測量釘?shù)琅c外殼邊緣的垂直距離，來實現(xiàn)釘?shù)涝趦?nèi)殼、外殼的定位；
[0026]通過所述測量的垂直距離的數(shù)據(jù)定位內(nèi)殼、外殼的穿刺點并標記，直視下以手術(shù)電鉆麻花鉆頭鉆開內(nèi)外殼，電鉆更換克氏針，鉆開低溫熱塑板，按照設(shè)計釘?shù)肋M入手術(shù)部位；通過克氏針旋入空心拉力螺釘，完成置釘。
[0027]進一步地，所述熱水的溫度在60?70度。
[0028]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:1、本發(fā)明實施置釘全程無輻射暴露；
[0029]2、造價低廉，易于在基層