一种脑外科手术导航专用工具套件及使用方法与流程

本申请涉及脑外科手术装备，特别涉及一种脑外科手术导航专用工具套件及使用方法。

背景技术：

1、在脑外科磁导航中，常用方案通过对术前标记的磁定位信号实现追踪，无需术中辐射，临床应用越来越广。但现有磁导航手术工具仅能适配对应型号的固定手术器械：当术中需要更换不同尺寸、不同类型的器械时，要么重新更换整套导航套件，要么放弃导航定位；还有部分可调节适配的导航结构，调节操作复杂、稳定性不足，无法满足临床快速精准使用需求。

2、最近似的现有方案：

3、方案 a：光学导航（反光球 + 立体定向头架）——跟踪头部但阻挡术野。需要头架固定患者头部，手术术式受限。无法适配通用手术器械。

4、方案 b：电磁导航（线圈式传感器）——对金属器械敏感、需定制器械。无法适配通用手术器械。

5、方案 c：多数系统对头部采用"头架固定 + 反复人工配准"处理，无法实时自动跟踪。

6、现有方案纯在以下问题，无法适配不同类型的需要导航的手术器械，更换器械需更换整套适配套件；患者头部位置变化后无法实时跟踪，必须依赖头架或反复人工重新配准；单一跟踪系统（仅器械 or 仅头部）无法闭环配合。

7、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种脑外科手术导航专用工具套件及使用方法，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、一种脑外科手术导航专用工具套件，所述工具套件包括指引针组件与配准组件，所述指引针组件用于设置在手术器械上，以实时跟踪手术器械末端位置；所述配准组件用于设置在患者头部，以实时跟踪患者头部的位置姿态；

4、所述指引针组件包括夹持部与指引针主体部，所述夹持部与指引针主体部相互可拆连接，所述夹持部用于固定在手术器械的末端，所述指引针主体部内设置有第一磁定位传感器组件，所述第一磁定位传感器组件通过连接线连接有第一传感器接头；

5、所述配准组件包括配准主体部，所述配准主体部用于固定在患者头部，所述配准主体部内设置有第二磁定位传感器组件，所述第二磁定位传感器组件通过连接线连接有第二传感器接头。

6、如上所述的脑外科手术导航专用工具套件，优选的，所述配准主体部上设置有卡扣，患者头部固定有多个标记物，所述配准主体部通过卡扣固定在其中一个标记物上。

7、如上所述的脑外科手术导航专用工具套件，优选的，所述配准主体部上设置有至少一个定位凹槽。

8、如上所述的脑外科手术导航专用工具套件，优选的，所述指引针主体部的一端为圆环结构，在圆环结构的外围设置有外螺纹。

9、如上所述的脑外科手术导航专用工具套件，优选的，所述指引针主体部的另一端为注册标定尖端。

10、如上所述的脑外科手术导航专用工具套件，优选的，所述夹持部包括第一夹体、第二夹体与扭簧，所述扭簧安装在第一夹体与第二夹体之间。

11、如上所述的脑外科手术导航专用工具套件，优选的，所述第一夹体与第二夹体中的其中一个上设置有加粗部。

12、如上所述的脑外科手术导航专用工具套件，优选的，所述加粗部中设置有内螺纹孔，所述主体部上圆环结构的外螺纹用于螺纹装配在加粗部的内螺纹孔中。

13、本申请还提供一种脑外科手术导航专用工具套件的使用方法，所述使用方法为上述的脑外科手术导航专用工具套件的使用方法，所述使用方法包括手术器械的注册标定作业，所述注册标定作业包括以下步骤：

14、步骤1，将目标手术器械放入第一夹体与第二夹体之间的夹持通道中，将第一传感器接头与导航处理终端主机连接；

15、步骤2，用注册标定尖端点击配准主体部上的定位凹槽，导航处理终端主机记录此时第一磁定位传感器组件的位姿数据p1；

16、步骤3，保持步骤2中定位凹槽位置不变，用目标手术器械的末端尖端点击步骤2中定位凹槽位置，导航处理终端主机记录此时第一磁定位传感器组件的位姿数据p2；

17、步骤4，导航处理终端主机根据p1和p2的差值，结合出厂时预存的注册标定尖端相对于第一磁定位传感器 200 的偏移量，计算得到目标手术器械末端相对于第一磁定位传感器组件的偏移量，完成注册转换矩阵的计算。

18、如上所述的脑外科手术导航专用工具套件的使用方法，优选的，所述使用方法还包括配准组件操作方法，所述配准组件操作方法包括以下步骤：

19、步骤1，先将多个标记物固定在患者头部；

20、步骤2，将配准主体部通过卡扣固定在标记物上，通过第二传感器接头与导航处理终端主机连接；

21、步骤3，导航处理终端主机持续接收第二磁定位传感器组件的磁场数据，以实时获知患者头部的位置姿态。

22、与最接近的现有技术相比，本申请实施例的技术方案具有如下有益效果：

23、在该工具套件中，指引针主体部上设置有第一磁定位传感器组件，通过夹持部与手术器械相互固定连接，从而能够准确捕捉手术器械末端在三维空间中的精确坐标与姿态信息；配准组件上设置有第二磁定位传感器组件，用于固定在患者头部，从而能够准确捕捉患者头部的位置姿态；第一磁定位传感器组件通过第一传感器接头与主机连接，第二磁定位传感器组件通过第二传感器接头与主机连接，指引针组件与配准组件在同一磁场、同一主机内同步解算，从而能够准确确定手术器械与患者头部的相对位置，有助于手术的顺利高效进行。

24、第一磁定位传感器组件实时采集的任意位姿数据均可通过该转换矩阵快速换算为目标手术器械末端的实际空间位置和姿态。在本实施方式中，整个注册过程无需借助任何额外的注册模板或标定工具，操作者仅需完成两次"点击"动作即可完成注册，操作简便、耗时极短，尤其适用于紧急手术场景。

25、手术器械注册完成后，导航工具即可随目标手术器械同步移动。外部磁场发生器持续构建可控的磁场空间，第一磁定位传感器组件实时感应所在位置的磁场参数，并将采集到的六自由度位姿数据通过第一传感器接头实时传送至导航处理终端主机。导航处理终端主机接收到传感器数据后，结合已完成的注册转换矩阵，快速计算得出目标手术器械末端的实时空间位置信息。随后，导航处理终端主机将器械末端位置与术前或术中的医学影像（如 ct、mri 或超声）进行空间配准融合，最终将导航定位结果以三维可视化图形界面形式实时呈现在显示屏上，供手术医师参考。

26、在整个手术过程中，由于夹持部提供的均匀径向预紧力，导航工具与目标手术器械之间不发生任何相对位移，确保了注册转换矩阵在整个手术过程中的有效性，无需反复重新注册。

1.一种脑外科手术导航专用工具套件，其特征在于，所述工具套件包括指引针组件与配准组件，所述指引针组件用于设置在手术器械上，以实时跟踪手术器械末端位置；所述配准组件用于设置在患者头部，以实时跟踪患者头部的位置姿态；

2.根据权利要求1所述的脑外科手术导航专用工具套件，其特征在于，所述配准主体部上设置有卡扣，患者头部固定有多个标记物，所述配准主体部通过卡扣固定在其中一个标记物上。

3.根据权利要求2所述的脑外科手术导航专用工具套件，其特征在于，所述配准主体部上设置有至少一个定位凹槽。

4.根据权利要求3所述的脑外科手术导航专用工具套件，其特征在于，所述指引针主体部的一端为圆环结构，在圆环结构的外围设置有外螺纹。

5.根据权利要求4所述的脑外科手术导航专用工具套件，其特征在于，所述指引针主体部的另一端为注册标定尖端。

6.根据权利要求5所述的脑外科手术导航专用工具套件，其特征在于， 所述夹持部包括第一夹体、第二夹体与扭簧，所述扭簧安装在第一夹体与第二夹体之间。

7.根据权利要求6所述的脑外科手术导航专用工具套件，其特征在于，所述第一夹体与第二夹体中的其中一个上设置有加粗部。

8.根据权利要求7所述的脑外科手术导航专用工具套件，其特征在于，所述加粗部中设置有内螺纹孔，所述主体部上圆环结构的外螺纹用于螺纹装配在加粗部的内螺纹孔中。

9.一种脑外科手术导航专用工具套件的使用方法，其特征在于，所述使用方法为权利要求8所述的脑外科手术导航专用工具套件的使用方法，所述使用方法包括手术器械的注册标定作业，所述注册标定作业包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的脑外科手术导航专用工具套件的使用方法，其特征在于，所述使用方法还包括配准组件操作方法，所述配准组件操作方法包括以下步骤：