[发明专利]手术器具定位系统及其定位方法

说明书

本发明公开了一种手术器具定位系统及其定位方法，将术前拍摄的医疗影像所呈现的人体自然特征信息数据先输入本发明的定位系统，并进行3D数据重构，再将经光感应元件所得手持器具的位置信息回传至定位系统。接着，可经由定位系统自动建议特征点或自动指定特征点或由操作者手工点选特征点，以建立病患位置与手持器具的坐标关系，解决现有技术对于医生在手术过程中所产生的影响问题。

技术领域

本发明为一种用于在手术中，针对手术器具进行定位的系统与定位方法。

背景技术

在进行精密的外科手术时，因下刀或穿刺的位置是达成成功手术的重要因素之一，因此通常进行此类手术时是通过影像导引确认手术穿刺针的位置，藉此避免手术过程因些许距离位置差异而造成的失误与带来手术成效的影响。此类手术常见的应用包括：椎弓螺钉置入手术、活体取样手术、脊椎神经阻断术或植牙等。

其中一种现有的手术技术，施术者为能掌握器具位置，需重复照射X光影像，来导引穿刺针前进方向，以确认穿刺针最后的位置。通过精准的穿刺针放置，用以可提供后续手术器械的导引路径，而达到精确无误的治疗。然而，前述的侵入性手术，亦可利用外部的引导系统(或称导航系统)来记录或告知施术者目前手术器具所抵达的位置。

其中一种导引方式即是在手术器具上贴上反光元件，在手术进行前，先于引导系统中对该手术器具进行位置注册，以确认反光元件与手术器具间的相对位置关系，而在手术进行时，被施行手术的部位(人体上)也会设置数个反光元件，以供引导系统进行分析手术器具与施行手术部位的相对位置关系。

然而，在施术部位上设置反光元件的作法，很容易形成施术者于施术过程中的障碍阻挠，例如：影响器具的动作路径。有鉴于此，当知在现有技术当中，如何解决目前外科手术引导系统上的不便及困难，即是本发明所欲解决的问题的所在，针对上述的问题，本发明提出一种手术器具定位系统及其定位方法，藉以解决前述的缺失。

发明内容

本发明主要通过指定身体某个位置为特征点，取代现有技术的方式(对应部位设置反光元件)。藉此，可克服现有技术的问题。本发明的主要目的在于提供一种手术器具定位系统及其定位方法，本发明的方法是依据分析被施行手术部位或是其周围的表面影像数据，由施术者自行指定或由系统建议或由系统选定至少三个位置，并对应设定与记录为第一坐标数据与第二坐标数据，以将第一坐标数据分别建立成定位系统中的第一特征点、第二特征点与第三特征点，再将第一特征点、第二特征点与第三特征点可设定成绝对位置。该电子计算器所搭载的一手术器具显示软件，即可藉由该光感应元件回传的数据与前述的第一坐标数据、第二坐标数据与第三坐标数据计算出该光感应元件的实时影像位置数据的相对位置并再据以呈像于屏幕。通过本发明将无需于被施行手术部位或是其周围再设置数个反光元件，克服施术者在施行手术过程中所产生的施术障碍。

为了达成前述的目的，本发明在此揭示一种手术器具定位系统，于进行手术时，可用以确认一手持器具的前端相对于一人体内施行手术部位的位置，该手术器具定位系统包括一光感应元件、一影像撷取设备、一电子计算器与一显示设备。光感应元件设置于该手持器具上。影像撷取设备用以连续撷取该手术部位的表面影像数据及该光感应元件的实时影像位置数据。电子计算器电讯连接该影像撷取设备，可接收该表面影像数据及该光感应元件的实时影像位置数据，该电子计算器根据该光感应元件位置计算出该手持器具相对人体以及影像数据位置的位置。该电子计算器再搭载执行一手术器具显示软件，以分析该表面影像数据后，寻找合适的至少三个位置，并对应设定并记录为一第一坐标数据、一第二坐标数据与第三坐标数据，所述的分析寻找合适的位置，其亦可由使用者直接指定或是于分析后向使用者提出建议，并将该第一坐标数据、该第二坐标数据与第三坐标数据分别建立成一第一特征点、一第二特征点与第三特征点。显示设备电性连接该电子计算器，以显示出该第一特征点、该第二特征点与第三特征点及该手持器具的实时仿真影像。

前述的手术器具定位系统中，该第一坐标数据、该第二坐标数据与第三坐标数据设为绝对位置，而该光感应元件的实时影像位置数据为该第一坐标数据、该第二坐标数据与第三坐标数据的相对位置。