[发明专利]一种用于股骨头坏死治疗的导航系统

说明书

本发明提供了一种用于股骨头坏死治疗的导航系统，包括X射线装置、导航控制系统，光学跟踪系统、机器人定位系统。通过导航控制系统可以将X图像处理为2D和3D虚拟图像，辅助操作者进行手术前规划、手术模拟、术中实时导航，指挥机器人定位系统将机械臂运动到手术规划入口，并且可以提供实时器械的角度和位置。实现精确定向手术，提高手术精准度和可靠性，减少术中辐射次数，且创口小，利于病人术后恢复。

技术领域

本发明属于医疗机器人领域，尤其涉及一种用于股骨头坏死治疗的导航系统。

背景技术

股骨头坏死，又称股骨头缺血性坏死，是骨科临床常见的难治骨病之一。其是多因素导致股骨头血供障碍，使软骨下区的软骨细胞和骨细胞发生坏死，并伴局部骨质疏松，最终导致股骨头塌陷的一种难治性疾病。股骨头坏死发病原因复杂，因其病程长且致残率高，所以给患者带来极大的痛苦。

目前，治疗股骨头坏死的方法多样，治疗的最终目的是改善局部血液循环、促进再生阻止骨坏死、防止关节软骨退行性变，从而恢复组织解剖结构。股骨头坏死的治疗方法主要分为非手术治疗和手术治疗。其中，非手术治疗主要针对原发病进行积极治疗，如限制负重、药物治疗、高压氧治疗及物理治疗等。而手术疗法中有很多保髋治疗方法，如髓芯减压、带血管蒂骨移植、表面置换、血管束植入等。

传统的股骨头坏死治疗手术完全依赖于CT影像和手工操作，但是股骨头是类球形结构，普通的CT拍照是2D图像，视觉具有局限性，容易造成操作失误。

发明内容

根据现有技术的缺点，本文提出了一种用于股骨头坏死治疗的导航系统，该系统包括X射线装置、导航控制系统，光学跟踪系统、机器人定位系统，其中，X射线装置用于拍摄患者的X光图像，导航系统可以将医学影像资料处理成2D和虚拟3D图像，光学跟踪系统可以追踪带有标记的医疗器械，机器人定位系统可以辅助进行手术位置导航。

进一步的，导航控制系统可以进行医学影像的处理，辅助操作者进行手术前规划、手术模拟、术中实时导航。

进一步的，医疗器械通过加载2～6个反光球组成特定的几何结构如，Y型、三角形、菱形、多边形等标记不同形态的医疗器械。

进一步的，医疗器械包括钻头、克氏针、消融探针、穿刺针、注射器，给药导管等。

进一步的，导航系统通过光学标记，实时追踪医疗器械进入股骨头的深度和角度的位姿信息，为操作者提供可视化图像。

进一步的，导航系统可以辅助在髓心减压、血管束植入、干细胞给药、碳棒植入等股骨治疗手术中辅助导航定位一条手术通道。

采用本发明中的导航系统治疗股骨头坏死具有以下优点：

1.通过精确定向手术，可以提高手术精准度和可靠性；2.减少术中X射线辐射次数；3、创口小，利于病人术后恢复，降低患者费用，提高患者术后生存质量。

附图说明

图1 导航系统的工作流程图

具体实施示例

下面结合实施例及附图对本发明做进一步详细说明，但本发明的的实施方式不限于此。

导航系统辅助进行股骨头穿刺手术的过程。

第一步, C臂拍摄患者股骨头正斜位X光图像。

第二步，将DICOM影像资料传输到导航软件中，经过软件处理可以看到2D和虚拟3D图像，操作者可以在软件上进行术前的规划，手术隧道入口和出口，进行手术模拟。

第三步，用Y型反光球标记穿刺针，用导航软件指挥机器人定位系统的机械臂运动到手术隧道入口处，穿刺针按照导航方向插入，开始手术，并且通过标记点可以将术中穿刺角度和方向的位姿信息实时显示在操作界面，利于操作者开展手术。