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]本實(shí)用新型涉及一種用于導(dǎo)航手術(shù)的光學(xué)跟蹤工具，屬于計(jì)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(huì)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(jì)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(duì)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(jì)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(gè)共面(該平面稱為定位面)的反光球。如專利200720012127.0所公開(kāi)的跟蹤工具，該光學(xué)跟蹤工具只有一個(gè)定位面。該設(shè)計(jì)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(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型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，本實(shí)用新型采用以下技術(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(gè)支撐面，每一所述支撐面上安裝有兩個(gè)或四個(gè)反光球，位于同一所述支撐面上的四個(gè)所述反光球或位于相鄰兩個(gè)所述支撐面上的四個(gè)所述反光球組成一個(gè)定位面，相鄰兩個(gè)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(guò)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(gè)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(guò)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]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)中由四個(gè)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、本實(shí)用新型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、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shuō)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；
[0011]圖3是實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0013]實(shí)施例一:
[0014]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1上設(shè)置有兩個(gè)支撐面2，每一個(gè)支撐面2上安裝有四個(gè)反光球3，每一反光球3通過(guò)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(gè)反光球3為端點(diǎn)的四邊形構(gòu)成一個(gè)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(gè)定位面5的形狀或尺寸不相同。
[0015]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(gè)半球構(gòu)成，其中，大直徑半球部分由球托8托起后通過(guò)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。
[0016]實(shí)施例二:
[0017]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1上設(shè)置有六個(gè)支撐面2，每一個(gè)支撐面2上安裝有兩個(gè)反光球3，每一反光球3通過(guò)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(gè)反光球3為端點(diǎn)的四邊形構(gòu)成一個(gè)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(gè)定位面5的形狀或尺寸不相同。
[0018]以上兩種實(shí)施例的安裝基座1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。
[0019]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還包括基于上述實(shí)施例的變形形式，如支撐面2的數(shù)目也可以是三個(gè)、四個(gè)或者五個(gè)，每個(gè)支撐面2上安裝有兩個(gè)或四個(gè)反光球3，以位于同一支撐面2上的四個(gè)反光球3或以位于相鄰兩個(gè)支撐面2上的四個(gè)反光球3為頂端的四邊形構(gòu)成一個(gè)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，本實(shí)用新型還可以通過(guò)改變安裝基座1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。
[0020]結(jié)合本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，利用配套的控制程序，本實(shí)用新型工具定義的特點(diǎn)是:當(dāng)單一支撐面2上安裝的反光球3數(shù)目為“4”時(shí)，在工具定義中將該支撐面2定義為一個(gè)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(shí)，在工具定義中將相鄰兩個(gè)支撐面2合并定義為一個(gè)定位面5，并且每個(gè)支撐面2可以被不同的定位面5共用。本實(shí)用新型在工作時(shí)，用編制好的定位面生成算法生成所安裝四個(gè)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(cè)軟件進(jìn)行兩個(gè)定位面互異性檢測(cè)，從而保證設(shè)計(jì)的工具符合光學(xué)定位系統(tǒng)的特異性要求。
[0021]本實(shí)用新型僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)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。在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)用新型原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)或等同變換，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(gè)支撐面，每一所述支撐面上安裝有兩個(gè)或四個(gè)反光球，位于同一所述支撐面上的四個(gè)所述反光球或位于相鄰兩個(gè)所述支撐面上的四個(gè)所述反光球組成一個(gè)定位面，相鄰兩個(gè)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(guò)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(gè)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(guò)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】本實(shí)用新型涉及一種用于導(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(gè)支撐面，每一所述支撐面上安裝有兩個(gè)或四個(gè)反光球，位于同一所述支撐面上的四個(gè)所述反光球或位于相鄰兩個(gè)所述支撐面上的四個(gè)所述反光球組成一個(gè)定位面，相鄰兩個(gè)所述定位面的面法向量夾角為90°～140°。本實(shí)用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)中由四個(gè)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】A61B34/20
【公開(kāi)號(hào)】CN205054433
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520669414
【發(fā)明人】徐進(jìn), 馮云
【申請(qǐng)人】北京天智航醫(yī)療科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月31日