[发明专利]一种用于X光成像的双位置手术定位标尺

说明书

一种用于X光成像的双位置手术定位标尺，涉及导航手术定位的工具，包括两组可透X光的双平面定位标尺和固定这两组双平面定位标尺的可透X光的连接辅助面，所述两组双平面定位标的法向量夹角在60‑120度之间，每组双平面定位标尺包括上平面、下平面以及连接上、下平面的内弧面和外弧面，所述上、下平面上各设置一组标记点，所述标记点至少为四个且不能在一条直线上，所述标记点包括不透X光的球形部件，所述上平面的标记点上和连接辅助面上设有可反射红外光的部件，所述两组双平面定位标之间还包括固定带；本发明可以任意的固定到适合术中CBCT/CT机透视的位置，拍摄一张正位和侧位图，不需要中间再调整标尺位置，极大的提高了最后转成三维坐标的精度。

技术领域

本发明涉及一种用于导航手术定位的工具，特别是一种用于骨科导航手术中通过X光图像计算三维空间坐标实现空间定位计算的手术定位标尺。

背景技术

在各种骨科导航手术中，通过二维图像计算三维空间坐标算法是其核心的技术之一，定位标尺是机器人手术系统中用于手术路径空间定位计算的基准，是影响手术定位精准的关键部件。定位标尺一般安装在X光光源和X光成像装置之间，由X光光源透过定位标尺成像，然后定位标尺上特定分布的标记点就呈现在图像上，根据X光形成的图像中特定标记点的分布和定位标尺上的标点就可以进行空间定位计算，最终确定手术路径。

传统的定位标尺是基于双平面定位算法的原理，在双平面定位时的每个平面的前后坐标系中设置三个标记点，基于比例变换原理计算目标点坐标，这种定位标尺使用时需要保证X光光轴与标记点所在平面垂直，否则采集的图像传输至上位机进行计算处理时会为计算结果引入系统误差。由于在照相时并不能保证X光光轴与标记点所在平面垂直，使得计算出的手术路径存在一定偏差。

有两个相对面的定位标尺，可以实现任意角度的移动的标尺，在进行骨科导航手术时，对正位和侧位的X光图像进行三维坐标计算,需要知道正位和侧位时候标尺在两个位置的相对位移和旋转，传统方式是通过标尺固定到机械臂末端，通过机械臂的位姿计算出转化矩阵，这样精度严重依赖机械臂的精度。随着时间的推移，机械臂的精度还继续下降，导致系统的整体精度在慢慢下降。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种用于X光成像的双位置手术定位标尺，在不要求光轴和标尺有严格的角度情况下，也不用固定到机械臂上，通过X光在正位和侧位透视两次，得到成像中的两张图上标尺上标记点的分布，来计算三维空间坐标，同时标尺上贴有被双目跟踪系统可识别的反光圆片，通过圆片在光学跟踪系统中的成像获得高精度的三维坐标。

为了实现上述目的，本发明所采用的的技术方案为：一种双位置手术定位标尺，包括两组可透X光的双平面定位标尺和固定这两组双平面定位标尺的可透X光的连接辅助面，所述两组双平面定位标的法向量夹角在60-120度之间，每组双平面定位标尺包括上平面、下平面以及连接上、下平面的内弧面和外弧面，所述上、下平面上各设置一组标记点，所述标记点至少为4个且不能在一条直线上，所述标记点包括不透X光的球形部件，所述上平面的标记点上和连接辅助面上设有可反射红外光的部件，所述两组双平面定位标之间还包括固定带。

进一步的，所述上平面和下平面的距离在6cm-20cm之间；

进一步的，所述连接上、下平面的内弧面和外弧面可以减少对X光的吸收，在不影响连接稳定的情况下，弧面上挖出很多图形，也可有效的减少X光的吸收可透X光材料对X光的吸收很小，但从X光源到成像点的一条直线上通过标尺上的材料越多，吸收掉的X光越多，而弧面很好的避开这一点。

进一步的，所述每一个平面设有至少4个标记点，且至少4点不在一条直线上，为了识别方便可以设置平面上标记点图形各异或者增加几个辅助点。比如所述第一双平面定位标尺的上平面设有七个标记点，所述第二双平面定位标尺的上平面设有六个标记点，所述第一双平面定位标尺的下平面设有五个标记点，所述第二双平面定位标尺的下平面设有五个标记点。

各平面上的标记点数目不同，便于在X成像的图片中自动识别出是哪个平面的成像。