一種用于導(dǎo)航手術(shù)的光學(xué)跟蹤工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于導(dǎo)航手術(shù)的光學(xué)跟蹤工具，屬于計算機(jī)輔助手術(shù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，臨床上用于導(dǎo)航手術(shù)的光學(xué)跟蹤裝置主要是由加拿大NDI公司生產(chǎn)的光學(xué)定位跟蹤系統(tǒng)。該類系統(tǒng)的定位原理為:雙目位置傳感器發(fā)射的紅外光照射在安裝有跟蹤工具的手術(shù)設(shè)備或器械上，跟蹤工具上的可反射紅外光的小球(也稱反光球)會將紅外光反射回位置傳感器并由系統(tǒng)內(nèi)置軟件進(jìn)行計算得到跟蹤工具的位置坐標(biāo)(包括跟蹤工具的位置和角度)，從而實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)的手術(shù)設(shè)備和器械進(jìn)行定位跟蹤。
[0003]根據(jù)前述系統(tǒng)的定位原理可知，在手術(shù)設(shè)備和器械的跟蹤方面，跟蹤工具是起關(guān)鍵性作用的部件，系統(tǒng)計算得到的跟蹤工具位置坐標(biāo)的精度決定了手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的精度。目前常用的跟蹤工具包含3?4個共面(該平面稱為定位面)的反光球。如專利200720012127.0所公開的跟蹤工具，該光學(xué)跟蹤工具只有一個定位面。該設(shè)計的缺點(diǎn)主要是系統(tǒng)跟蹤范圍較小，通常小于±90°。而且由于光學(xué)跟蹤系統(tǒng)得到的跟蹤工具的位置坐標(biāo)的精度與跟蹤工具的定位面與雙目位置傳感器光軸的角度有關(guān)，角度越大精度越差，利用此跟蹤工具的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)精度難以保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種定位精度高且跟蹤范圍大的用于導(dǎo)航手術(shù)的光學(xué)跟蹤工具。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種用于導(dǎo)航手術(shù)的光學(xué)跟蹤工具，其特征在于:它包括一安裝基座，在所述安裝基座上設(shè)置有兩至六個支撐面，每一所述支撐面上安裝有兩個或四個反光球，位于同一所述支撐面上的四個所述反光球或位于相鄰兩個所述支撐面上的四個所述反光球組成一個定位面，相鄰兩個所述定位面的面法向量夾角為90。?140。。
[0006]所述反光球與所述支撐面之間通過一反光球安裝基座連接；所述反光球安裝基座包括一球托、一密封膠圈和一環(huán)形蓋板；所述球托固定連接在所述支撐面上；所述反光球由直徑不等的兩個半球構(gòu)成，其中，所述反光球的大直徑半球部分由所述球托托起后通過扣設(shè)在所述球托上的所述環(huán)形蓋板卡固，所述反光球的小直徑半球部分從所述環(huán)形蓋板中伸出；在所述球托與所述反光球的大直徑半球部分之間設(shè)置所述密封膠圈。
[0007]所述安裝基座上設(shè)置有與手術(shù)工具和/或手術(shù)機(jī)器人連接的接口。
[0008]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)中由四個反光球形成單一定位面的跟蹤工具而言，可以顯著擴(kuò)大系統(tǒng)的有效跟蹤范圍，提高系統(tǒng)精度。2、本發(fā)明提出了一種反光球與支撐面的連接結(jié)構(gòu)，其可以實(shí)現(xiàn)反光球與支撐面的精確定位連接。3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，可廣泛應(yīng)用于臨床手術(shù)機(jī)器人的跟蹤定位。
【附圖說明】
[0009]圖1是實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是實(shí)施例一中反光球安裝基座與反光球的連接示意圖；
圖3是實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0012]實(shí)施例一:
[0013]如圖1所示，本實(shí)施例包括一安裝基座1，其用于與機(jī)器人末端或機(jī)器人前端器械連接，在安裝基座I上設(shè)置有兩個支撐面2，每一個支撐面2上安裝有四個反光球3，每一反光球3通過一反光球安裝基座4固定于支撐面2上。在本實(shí)施例中，以同一支撐面2上的四個反光球3為端點(diǎn)的四邊形構(gòu)成一個定位面5，相鄰兩定位面5的面法向量夾角為90°?140°，并且，兩個定位面5的形狀或尺寸不相同。
[0014]如圖2所示，反光球安裝基座4包括一球托8、一密封膠圈9和一環(huán)形蓋板10，其中，球托8固定連接在支撐面2上。本實(shí)施例中的反光球3由直徑不等的兩個半球構(gòu)成，其中，大直徑半球部分由球托8托起后通過扣設(shè)在球托8上的環(huán)形蓋板10卡固，小直徑半球部分從環(huán)形蓋板10中伸出，并且在球托8與大直徑半球部分之間設(shè)置密封膠圈9。
[0015]實(shí)施例二:
[0016]如圖3所示，本實(shí)施例包括一安裝基座1，其用于與機(jī)器人末端或機(jī)器人前端器械連接，在安裝基座I上設(shè)置有六個支撐面2，每一個支撐面2上安裝有兩個反光球3，每一反光球3通過一安裝立柱6與支撐面2連接。在本實(shí)施例中，以位于相鄰兩支撐面2上的四個反光球3為端點(diǎn)的四邊形構(gòu)成一個定位面5，相鄰兩定位面5的面法向量夾角為90°?140°，并且，任意兩個定位面5的形狀或尺寸不相同。
[0017]以上兩種實(shí)施例的安裝基座I上均設(shè)置有與手術(shù)工具和/或手術(shù)機(jī)器人連接的接P 7。
[0018]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還包括基于上述實(shí)施例的變形形式，如支撐面2的數(shù)目也可以是三個、四個或者五個，每個支撐面2上安裝有兩個或四個反光球3，以位于同一支撐面2上的四個反光球3或以位于相鄰兩個支撐面2上的四個反光球3為頂端的四邊形構(gòu)成一個定位面5。并且，實(shí)施例一和實(shí)施例二中的反光球3及其安裝方式可以互換。此外，本發(fā)明還可以通過改變安裝基座I的形狀或設(shè)置的連接接口 7應(yīng)用于手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中其他需要定位的設(shè)備或器械上。
[0019]結(jié)合本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，利用配套的控制程序，本發(fā)明工具定義的特點(diǎn)是:當(dāng)單一支撐面2上安裝的反光球3數(shù)目為“4”時，在工具定義中將該支撐面2定義為一個獨(dú)立的定位面5 ;當(dāng)單一支撐面2上安裝的反光球3數(shù)目為“2”時，在工具定義中將相鄰兩個支撐面2合并定義為一個定位面5，并且每個支撐面2可以被不同的定位面5共用。本發(fā)明在工作時，用編制好的定位面生成算法生成所安裝四個反光球的位置和幾何尺寸，最后將生成的數(shù)據(jù)利用工具特異性檢測軟件進(jìn)行兩個定位面互異性檢測，從而保證設(shè)計的工具符合光學(xué)定位系統(tǒng)的特異性要求。
[0020]本發(fā)明僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接都是可以有所變化的。在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明原理對個別部件進(jìn)行的改進(jìn)或等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【主權(quán)項】
1.一種用于導(dǎo)航手術(shù)的光學(xué)跟蹤工具，其特征在于:它包括一安裝基座，在所述安裝基座上設(shè)置有兩至六個支撐面，每一所述支撐面上安裝有兩個或四個反光球，位于同一所述支撐面上的四個所述反光球或位于相鄰兩個所述支撐面上的四個所述反光球組成一個定位面，相鄰兩個所述定位面的面法向量夾角為90°?140°。2.如權(quán)利要求1所述的一種用于導(dǎo)航手術(shù)的光學(xué)跟蹤工具，其特征在于:所述反光球與所述支撐面之間通過一反光球安裝基座連接；所述反光球安裝基座包括一球托、一密封膠圈和一環(huán)形蓋板；所述球托固定連接在所述支撐面上；所述反光球由直徑不等的兩個半球構(gòu)成，其中，所述反光球的大直徑半球部分由所述球托托起后通過扣設(shè)在所述球托上的所述環(huán)形蓋板卡固，所述反光球的小直徑半球部分從所述環(huán)形蓋板中伸出；在所述球托與所述反光球的大直徑半球部分之間設(shè)置所述密封膠圈。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于導(dǎo)航手術(shù)的光學(xué)跟蹤工具，其特征在于:所述安裝基座上設(shè)置有與手術(shù)工具和/或手術(shù)機(jī)器人連接的接口。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于導(dǎo)航手術(shù)的光學(xué)跟蹤工具，其特征在于：它包括一安裝基座，在所述安裝基座上設(shè)置有兩至六個支撐面，每一所述支撐面上安裝有兩個或四個反光球，位于同一所述支撐面上的四個所述反光球或位于相鄰兩個所述支撐面上的四個所述反光球組成一個定位面，相鄰兩個所述定位面的面法向量夾角為90°～140°。本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)中由四個反光球形成單一定位面的跟蹤工具而言，可以顯著擴(kuò)大系統(tǒng)的有效跟蹤范圍，提高系統(tǒng)精度。
【IPC分類】A61B19/00
【公開號】CN105147395
【申請?zhí)枴緾N201510547376
【發(fā)明人】徐進(jìn), 馮云
【申請人】北京天智航醫(yī)療科技股份有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月31日