一種手術(shù)導(dǎo)航用x線圖像校正靶的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶，包括：近端鋼珠支架、遠(yuǎn)端鋼珠支架、上料板、下料板、固定座一、固定座二、支撐、手輪、球安裝架、不銹鋼球珠、紅外反射小球。本實用新型可以幫助快速識別坐標(biāo)方向，與相應(yīng)的校正方法結(jié)合對變形圖像進(jìn)行校正，定位結(jié)果穩(wěn)定準(zhǔn)確，并且結(jié)構(gòu)簡單，可以實現(xiàn)快捷安裝，使用方便快捷。
【專利說明】
一種手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶。
【背景技術(shù)】
[0002]手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于神經(jīng)外科、脊柱外科、耳鼻喉科、整形外科等領(lǐng)域，其中一類是以C型臂X光機(jī)為基礎(chǔ)，通過X射線透視獲得手術(shù)區(qū)域的圖像資料，并將其轉(zhuǎn)存到圖像工作站中，形成導(dǎo)航參考圖像，為醫(yī)生的診斷和手術(shù)提供參考。
[0003]由于C型臂X射線成像系統(tǒng)本身固有的特性，輸出的X射線圖像存在著失真變形。該失真變形使圖像中患者信息發(fā)生扭曲，影響醫(yī)生的診斷，若將這種失真變形圖像直接用于手術(shù)導(dǎo)航，將影響手術(shù)器械的定位，從而最終影響到手術(shù)導(dǎo)航的精度。因此，研究圖像變形校正，即理想圖像與失真圖像中對應(yīng)像素之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系及灰度值映射關(guān)系可為醫(yī)生提供正確的二維參考圖像，對縮短手術(shù)時間具有重要意義。
[0004]對C型臂X線圖像固有的幾何變形進(jìn)行校正需要借助圖像中大量的標(biāo)志點數(shù)據(jù)對圖像理想模型建立以及進(jìn)行全局校正研究。因此，C型臂X線圖像中標(biāo)志點的自動識別與數(shù)據(jù)提取成為此類手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)研究的基礎(chǔ)之一。為了獲取這些標(biāo)志點的數(shù)據(jù)往往需要采用專門的校準(zhǔn)工具，這些校準(zhǔn)工具上都設(shè)計有某種形式的特定標(biāo)志物，一般為金屬小球或金屬絲網(wǎng)。采用C形臂X光機(jī)獲取校準(zhǔn)工具的圖像，特定標(biāo)志物就會在圖像中留下投影，投影的面積及中心位置數(shù)據(jù)即為所需的標(biāo)志點數(shù)據(jù)。而為了獲取這些數(shù)據(jù)，必須首先對特定標(biāo)志物在圖像中的投影進(jìn)行自動識別，在此基礎(chǔ)上再采用一定的方法計算出其面積及中心坐標(biāo)數(shù)據(jù)，標(biāo)志點數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接影響圖像變形校正精度，進(jìn)而影響最終的手術(shù)導(dǎo)航精度。標(biāo)記點的設(shè)計有對稱排布和非對稱排布，其中對稱排布存在阻礙反射圖像檢測的問題。因此，非對稱排布的定位受到更多青睞。目前的校正靶仍存在著使用繁瑣、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性不高的問題。
[0005]并且，目前國內(nèi)基本都使用進(jìn)口的校正靶，不僅價格昂貴，而且在技術(shù)上受制于人，因此急需發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)、使用穩(wěn)定準(zhǔn)確的校正靶。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]針對以上問題，本實用新型提供了一種手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶，能幫助快速識別坐標(biāo)方向，使圖像處理更加快速準(zhǔn)確。此外，本實用新型校正靶結(jié)構(gòu)簡單，可以實現(xiàn)快捷安裝。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是，一種手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶，包括:近端鋼珠支架1、遠(yuǎn)端鋼珠支架2、上料板3、下料板4、固定座一 5、固定座二 6、支撐10、手輪12、球安裝架15、不銹鋼球珠16、紅外反射小球17 ；
[0008]其中，所述近端鋼珠支架I固定于上料板3上，遠(yuǎn)端鋼珠支架2固定于下料板4上;近端鋼珠支架和遠(yuǎn)端鋼珠支架上均設(shè)有盲孔；
[0009]其中，所述上料板3與下料板4通過支撐10連接固定；
[0010]所述支撐10有多個；
[0011 ]所述固定座一 5和固定座二 6設(shè)置在上料板3上；
[0012I所述手輪12設(shè)置于固定座一上；
[0013]所述上料板和下料板均設(shè)置有球安裝架15，紅外反射小球17位于球安裝架中；
[0014]所述不銹鋼球珠16嵌于近端鋼珠支架和遠(yuǎn)端鋼珠支架的盲孔中。
[0015]所述盲孔是不穿透的孔。
[0016]優(yōu)選的，所述手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶還包括調(diào)整片7、限位片8、調(diào)整墊片9;所述上料板設(shè)有3個固定座，包括I個固定座一和2個固定座二;其中，固定座一與調(diào)整墊片和調(diào)整片依次連接，2個固定座二分別與各自的限位片連接。
[0017]其中，所述近端鋼珠支架上有錐形盲孔92個，其中包括89個Φ3mm錐形盲孔和3個Φ 5mm錐形盲孔，其中89個錐形盲孔呈網(wǎng)格陣列排布，行列間距為20mm;每個Φ 3mm錐形盲孔內(nèi)各嵌一個S Φ 3mm不銹鋼球珠，每個Φ 5mm錐形盲孔中各嵌一個S Φ 5mm不銹鋼球珠。
[00? 8] 所述遠(yuǎn)端鋼珠支架上有4個Φ 5mm錐形盲孔，每個錐形盲孔中各嵌一個S Φ 5mm不銹鋼球珠。
[0019]其中近端鋼柱支架的3個S? 5mm不銹鋼球珠和遠(yuǎn)端鋼珠支架的4個S?5mm不銹鋼球珠在空間三個坐標(biāo)軸方向上均不對稱，且近端鋼珠支架的3個S Φ 5mm不銹鋼球珠P1、P2、P3與遠(yuǎn)端鋼珠支架4個S? 5mm不銹鋼球珠之間滿足如下的幾何約束關(guān)系:
[0020]1,0.9 < I D2Di I / I PiDi I <1.1；
[0021]2^0.9 < ID3P21 / ID4P21 <1.1；
[0022]3、85。<angle(P2Di,P3D2) <95° ；4.0.9< P3D21 / ID3P3 <1.1；
[0023]5^0.9 < ID3D21 / ID4D31 <1.1；
[0024]6、85。< Bngle(D3D2^D4D3) <95° ；
[0025]7、85。<angle(P3Di,D3P3) <95° ；
[0026]其中，上料板與下料板邊設(shè)有光學(xué)定位標(biāo)記物，光學(xué)定位標(biāo)記物為紅外反射小球，紅外反射小球與上料板和下料板之間通過球安裝架連接。
[0027]本實用新型中，所述近端鋼珠支架、遠(yuǎn)端鋼珠支架為圓板形，直徑為300mm，厚度為4mm ο
[0028]本實用新型手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶，上料板和下料板采用鋁合金材料制作，近端鋼珠支架和遠(yuǎn)端鋼珠支架采用有機(jī)玻璃材料制作。
[0029]本實用新型可以幫助快速識別坐標(biāo)方向，使圖像處理算法更加快速準(zhǔn)確。而且，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，可以實現(xiàn)快捷安裝，使用方便快捷。
【附圖說明】
[0030]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1:近端鋼珠支架、2:遠(yuǎn)端鋼珠支架、3:上料板、4:下料板、5:固定座一、6:固定座二、7:調(diào)整片、8:限位片、9:調(diào)整墊片、10:支撐、12:手輪、15:球安裝架、16:不銹鋼球珠、17:紅外反射小球。
[0031]圖2是近端鋼珠支架、遠(yuǎn)端鋼珠支架的不銹鋼球珠的分布示意圖。PhP^P3為近端鋼珠支架上的3個S Φ 5mm不銹鋼球珠，D1、D2、D3、D4為遠(yuǎn)端近端鋼珠支架上的4個S Φ 5mm不銹鋼球珠。
【具體實施方式】
[0032]為了便于對本實用新型的理解，下面將結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的解釋說明。
[0033]如圖1所示，一種手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶，包括近端鋼珠支架1、遠(yuǎn)端鋼珠支架
2、上料板3、下料板4，其中近端鋼珠支架I和遠(yuǎn)端鋼珠支架2分別通過螺絲固定于上料板3和下料板4;若干支撐10，其中支撐10通過螺絲與上料板3、下料板4連接固定;3個固定座，包括I個固定座一5和2個固定座二6，固定座一5和固定座二6均通過螺絲固定于上料板3;調(diào)整墊片9、調(diào)整片7，通過導(dǎo)桿螺絲依次連接于固定座一 5;限位片8通過螺絲固定于固定座二 6;手輪12與固定座一 5和調(diào)整墊片9連接;其中紅外反射小球17與上料板3和下料板4之間通過球安裝架15連接。
[0034]其中，近端鋼珠支架和遠(yuǎn)端鋼珠支架按照圖2所示的分布位置設(shè)置有盲孔，其中每一個盲孔中都設(shè)置有等直徑的不銹鋼球珠16。盲孔是指不穿透的孔，呈錐形，略微上大下小，方便不銹鋼球珠嵌于其中。
[0035]其中，近端鋼柱支架的3個Φ5_錐形盲孔和遠(yuǎn)端鋼珠支架的4個Φ5_錐形盲孔按照圖2的布局進(jìn)行分布，其在空間三個坐標(biāo)軸方向上均不對稱，且近端鋼珠支架的3個Φ5πιπι錐形盲孔Ρι、Ρ2、Ρ3與遠(yuǎn)端鋼珠支架4個Φ5πιπι錐形盲孔D1、D2、D3、D4之間滿足如下的幾何約束關(guān)系:
[0036]1,0.9 < I D2Di I / I PiDi I <1.1；
[0037]2^0.9 < ID3P21 / ID4P21 <1.1；
[0038]3、85。<angle(P2Di,P3D2) <95° ；4.0.9< P3D21 / ID3P3 <1.1；
[0039]5^0.9 < ID3D21 / ID4D31 <1.1；
[0040]6、85。< Bngle(D3D2^D4D3) <95° ；
[0041 ] 7、85。<angle(P3Di,D3P3) <95° ；
[0042]每個Φ 3mm錐形盲孔內(nèi)各嵌一個S Φ 3mm不銹鋼球珠，每個Φ 5mm錐形盲孔中各嵌一個S Φ 5mm不銹鋼球珠。上料板與下料板邊
[0043]設(shè)有光學(xué)定位標(biāo)記物，光學(xué)定位標(biāo)記物為紅外反射小球，紅外反射小球與上料板和下料板之間通過球安裝架連接。球安裝架和紅外反射小球的數(shù)量和位置可根據(jù)所使用的C形臂的不同而調(diào)整。
[0044]所述近端鋼珠支架、遠(yuǎn)端鋼珠支架為圓板形，直徑為300mm，厚度為4mm。上料板和下料板采用鋁合金材料制作，近端鋼珠支架和遠(yuǎn)端鋼珠支架采用有機(jī)玻璃材料制作。
[0045]本實用新型的具體使用方法為:首先，將X射線圖像校正靶懸掛在C型臂的X光接受面上，調(diào)節(jié)手輪進(jìn)行鎖緊固定將校正靶固定在C型臂上;控制C型臂拍攝X射線圖像校正靶，得到本校正靶的透視圖像;對得到的校正靶的透視圖像進(jìn)行分割;根據(jù)近端鋼珠支架、遠(yuǎn)端鋼珠支架上對S?5mm不銹鋼球珠設(shè)定的幾何約束條件完成全部識別;利用近端鋼珠支架上的3個S?5mm不銹鋼球珠以仿射變換為模型計算得到矢量域;利用上述矢量域結(jié)合薄板樣條插值算法消除X射線圖像失真效應(yīng);進(jìn)而參比線性相機(jī)利用DLT算法計算得到投影矩陣對C臂進(jìn)行標(biāo)定校正。
[0046]上料板、下料板設(shè)置的紅外反射小球起到標(biāo)記的作用，術(shù)中定位傳感器通過追蹤紅外反射小球定位校正靶的空間位置。
[0047]本實用新型采用非對稱排布的標(biāo)記點，且其中不銹鋼球珠定位點具有一定的幾何約束條件，結(jié)合該約束條件可以更加準(zhǔn)確地完成校正過程。
[0048]本實用新型可以幫助快速識別坐標(biāo)方向，與相應(yīng)的校正方法結(jié)合對變形圖像進(jìn)行校正，圖像處理算法更加快速準(zhǔn)確。而且，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，可以實現(xiàn)快捷安裝，使用方便快捷。
[0049]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此。
【主權(quán)項】
1.一種手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶，其特征在于，所述手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶包括:近端鋼珠支架、遠(yuǎn)端鋼珠支架、上料板、下料板、固定座一、固定座二、支撐、手輪、球安裝架、不銹鋼球珠、紅外反射小球； 所述近端鋼珠支架固定于上料板上，遠(yuǎn)端鋼珠支架固定于下料板上;近端鋼珠支架和遠(yuǎn)端鋼珠支架上均設(shè)有盲孔； 所述上料板和下料板之間由支撐連接； 所述固定座一和固定座二設(shè)置在上料板上； 所述手輪設(shè)置于固定座一上； 所述上料板和下料板均設(shè)置有球安裝架，紅外反射小球位于球安裝架中； 所述不銹鋼球珠嵌于近端鋼珠支架和遠(yuǎn)端鋼珠支架的盲孔中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶，其特征在于，所述手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶還包括調(diào)整片、調(diào)整墊片、限位片;所述上料板設(shè)有3個固定座，包括I個固定座一和2個固定座二;其中，固定座一與調(diào)整墊片和調(diào)整片依次連接，2個固定座二分別與各自的限位片連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶，其特征在于，所述近端鋼珠支架上有錐形盲孔92個，其中包括89個Φ 3mm錐形盲孔和3個Φ 5mm錐形盲孔。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶，其特征在于，所述近端鋼珠支架上的89個Φ 3mm錐形盲孔呈網(wǎng)格陣列排布，行列間距為20mm。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶，其特征在于，所述近端鋼珠支架每個Φ 3mm錐形盲孔內(nèi)各嵌一個S Φ 3mm不銹鋼球珠，每個Φ 5mm錐形盲孔內(nèi)各嵌一個S Φ 5mm不銹鋼球珠。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶，其特征在于，所述遠(yuǎn)端鋼珠支架上有4個Φ 5mm錐形盲孔，每個錐形盲孔中各嵌一個S Φ 5mm不銹鋼球珠。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶，其特征在于，所述近端鋼珠支架的3個SC> 5mm不銹鋼球珠和遠(yuǎn)端鋼珠支架的4個SC> 5mm不銹鋼球珠在空間三個坐標(biāo)軸方向上均不對稱，且近端鋼珠支架的3個S Φ 5mm不銹鋼球珠Pl、P2、P3與遠(yuǎn)端鋼珠支架4個Φ 5mm不銹鋼球珠D1、D2、D3、D4之間滿足如下的幾何約束關(guān)系:0.9< D2Di I / I PiDi <1.1； 0.9< D3P21 / ID4P2 <1.1； 85。<angle(P2Di,P3D2) <95° ；0.9< P3D21 / ID3P3 <1.1； 0.9< D3D21 / ID4D3 <1.1；85° < Bngle(D3D2^D4D3) <95° ； 85° <angle(P3Di,D3P3) <95°。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)導(dǎo)航用X線圖像校正靶，其特征在于，所述球安裝架上的紅外反射小球是光學(xué)定位標(biāo)記物。
【文檔編號】A61B34/20GK205514898SQ201620087727
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月28日
【發(fā)明人】錢濟(jì)先, 高浩然
【申請人】錢濟(jì)先