一種多層殼狀結(jié)構(gòu)的微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)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(dǎo)航裝置及其使用方法，微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航定位、置釘及穿刺。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)學(xué)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(fù)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(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，影像醫(yī)學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合衍生了各種導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)最基本的設(shè)備包括:(1)手術(shù)操作實(shí)體SO(Surgical Object):如骨骼、韌帶、腫瘤等目標(biāo)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(jì)算機(jī)斷層顯像PET、數(shù)字成影血管造影X線機(jī)DSA及超聲等影象設(shè)備；(3)導(dǎo)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(biāo)的定位。
[0004]導(dǎo)航系統(tǒng)3個(gè)基本條件是:(I)校準(zhǔn)(Calibrat1n):對(duì)于描述骨賂的幾何形狀校準(zhǔn)是必需的，即在操作器械上安裝跟蹤器，是提高圖象配準(zhǔn)精度及定位精度的第一步；(2)配準(zhǔn)(Registrat1n):其目的是在VO和術(shù)前圖象的基礎(chǔ)上對(duì)手術(shù)器械定位，提供相對(duì)應(yīng)的定位顯象；(3)參照(Reference):動(dòng)態(tài)參照系統(tǒng)(Dynamic Reference Bases,DRB)可以彌補(bǔ)由于導(dǎo)航儀和骨骼位置的移動(dòng)帶來(lái)的誤差。
[0005]追蹤器是導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)，而導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)相應(yīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操作部位與術(shù)前模型的圖像配準(zhǔn)，指示器械所在空間位置，從而實(shí)現(xiàn)完全的可視化，進(jìn)行合理的置釘方案規(guī)劃，完成置釘。導(dǎo)航的過(guò)程可以歸結(jié)為薄層CT掃描一建模一配準(zhǔn)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(diǎn)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(guò)醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)局部解剖的熟悉程度構(gòu)建為三維結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)十分困難的過(guò)程，然而最嚴(yán)重的是輻射暴露對(duì)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(dǎo)航技術(shù)仍存在如下的問(wèn)題:
[0008]1、輻射暴露問(wèn)題
[0009]基于X線、CT的任何一種導(dǎo)航方式都無(wú)法避免術(shù)中輻射暴露，而基于3D打印導(dǎo)航可以完全無(wú)輻射下置釘，但是必須開(kāi)放手術(shù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)置釘。
[0010]2、精度問(wèn)題
[0011]導(dǎo)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(zhǔn)減少精度誤差，這將延長(zhǎng)手術(shù)時(shí)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(dǎo)航模塊不存在術(shù)中漂移問(wèn)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?yàn)楣琴|(zhì)劣化，致使三維重建質(zhì)量差，因而無(wú)法實(shí)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(guò)多都會(huì)出現(xiàn)卡位不良的情況。
[0013]3、手術(shù)規(guī)劃問(wèn)題
[0014]在諸多導(dǎo)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(wú)法與導(dǎo)航系統(tǒng)無(wú)縫連接。術(shù)中規(guī)劃更是不能令人滿意，與術(shù)時(shí)要求高以及需要多次配準(zhǔn)有關(guān)。
[0015]當(dāng)前仿真手術(shù)數(shù)字化設(shè)計(jì)尚未形成統(tǒng)一的規(guī)范和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這也影響了置釘質(zhì)量，同時(shí)缺乏保證術(shù)中準(zhǔn)確按照設(shè)計(jì)方案實(shí)施置釘?shù)挠辛Υ胧?D打印導(dǎo)航模塊可以做到按照設(shè)計(jì)完成手術(shù)，醫(yī)用機(jī)器人是唯一可以精確按照手術(shù)方案進(jìn)行手術(shù)的導(dǎo)航設(shè)備。
[0016]4、設(shè)備昂貴冋題
[0017]置釘效果良好的導(dǎo)航設(shè)備難以普及的原因就是設(shè)備昂貴，基層醫(yī)院無(wú)法推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)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(dǎo)航裝置，能實(shí)施置釘全程無(wú)輻射暴露；造價(jià)低廉，易于在基層醫(yī)院推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了微創(chuàng)置釘。
[0019]本發(fā)明問(wèn)題之一是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種多層殼狀結(jié)構(gòu)的微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)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(gè)支柱一，第二組支柱包括四個(gè)支柱二，所述四個(gè)支柱一與四個(gè)支柱二并排設(shè)置，且四個(gè)支柱二位于四個(gè)支柱一的外圍；所述內(nèi)殼設(shè)置于四個(gè)支柱一上，所述外殼設(shè)置與四個(gè)支柱二上。
[0020]進(jìn)一步地，所述內(nèi)殼和外殼的截面均為半圓狀。
[0021]進(jìn)一步地，所述微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航裝置還包括低溫?zé)崴馨澹摰蜏責(zé)崴馨逦挥趦?nèi)殼和底板之間，且固定于四個(gè)支柱一上。
[0022]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)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(dǎo)航裝置的使用方法，能實(shí)施置釘全程無(wú)輻射暴露；造價(jià)低廉，易于在基層醫(yī)院推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了微創(chuàng)置釘。
[0023]本發(fā)明問(wèn)題之二是這樣實(shí)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(dǎo)航裝置的使用方法，將患者手術(shù)部位進(jìn)行消毒鋪巾，將手術(shù)部位放置底板，將一低溫?zé)崴馨逯糜跓崴蜏責(zé)崴馨遘浕?，覆于手術(shù)部位上，緊密貼合，并將低溫?zé)崴馨骞潭ㄓ诘装逅膫€(gè)支柱一上；
[0024]底板與手術(shù)部位用術(shù)中CT實(shí)施薄層CT掃描，在虛擬仿真手術(shù)軟件中進(jìn)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(guò)三維配準(zhǔn)方式，實(shí)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(dǎo)航裝置的底板模型配準(zhǔn)；測(cè)量設(shè)定釘?shù)琅c內(nèi)殼邊緣的垂直距離，同理，測(cè)量釘?shù)琅c外殼邊緣的垂直距離，來(lái)實(shí)現(xiàn)釘?shù)涝趦?nèi)殼、外殼的定位；
[0026]通過(guò)所述測(cè)量的垂直距離的數(shù)據(jù)定位內(nèi)殼、外殼的穿刺點(diǎn)并標(biāo)記，直視下以手術(shù)電鉆麻花鉆頭鉆開(kāi)內(nèi)外殼，電鉆更換克氏針，鉆開(kāi)低溫?zé)崴馨?，按照設(shè)計(jì)釘?shù)肋M(jìn)入手術(shù)部位；通過(guò)克氏針旋入空心拉力螺釘，完成置釘。
[0027]進(jìn)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(diǎn):1、本發(fā)明實(shí)施置釘全程無(wú)輻射暴露；
[0029]2、造價(jià)低廉，易于在基層