骨科手术导航用标记装置及其套件的制作方法

本申请属于医疗器械技术领域，更具体地说，是涉及一种骨科手术导航用标记装置及其套件。

背景技术：

目前，应用比较广泛的骨科手术导航系统中大部分是依靠摄像头主动发出红外线，经过固定于病人腿骨上的标志物反射以后，带有红外透光镀膜的双目摄像头采集到标志物的图像，经过导航系统计算机的处理以后可以计算出标志物的位置和姿态。

由于固定于病人腿骨的标志物刚性连接到病人的骨头上，需要术中经过注册匹配将病人的真实腿骨和术前扫描的ct图像相对应，从而通过追踪固定到病人骨头上的标志物来实时地追踪病人腿骨的位置和姿态，因此在整个手术过程中，标志物不允许和病人的骨头发生位移或者转动，否则需要重新注册匹配。但是，这样会限制医护人员的操作范围，给手术的开展带来一定的阻碍。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种骨科手术导航用标记装置及其套件，包括但不限于解决骨科手术导航标志物发生位移或者转动后需要重新注册匹配的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种骨科手术导航用标记装置，包括用于与红外摄像头配合的第一标志物，所述骨科手术导航用标记装置还包括：

第一连杆，与所述第一标志物紧固连接；

第二连杆，用于与固定于骨头上的固定物连接；以及

万向节组件，与所述第一连杆和所述第二连杆铰接，所述万向节组件上设有磁性编码器和控制电路，所述磁性编码器与所述控制电路电连接，所述控制电路包括单片机、无线通信模块和电源模块。

可选地，所述第一连杆的一端凸设有第一转轴，所述第二连杆的一端凸设有第二转轴，所述第一转轴的末端和所述第二转轴的末端分别设有磁铁，所述万向节组件包括：

第一轴承，套设于所述第一转轴上；

第二轴承，套设于所述第二转轴上；

第一壳体，与所述第一轴承紧固连接，并正对所述第一转轴的末端，所述第一壳体内设有所述磁性编码器的电路板和所述控制电路；以及

第二壳体，与所述第二轴承紧固连接，并正对所述第二转轴的末端，所述第二壳体内设有所述磁性编码器的电路板和所述控制电路。

可选地，所述第一轴承与所述第二轴承紧固连接和/或所述第一壳体与所述第二壳体紧固连接。

可选地，所述磁铁的外轮廓呈圆柱形，所述磁铁的轴线与所述磁性编码器的电路板垂直。

可选地，所述第一轴承的轴线与所述第二轴承的轴线垂直。

可选地，所述第一连杆、所述第二连杆、所述第一轴承和所述第二轴承分别为不锈钢件。

可选地，所述第二连杆的远离所述万向节组件的一端开设有间隔分布的至少两个安装孔，所述固定物为螺钉，所述固定物的一端穿过所述安装孔旋入所述骨头内将所述第二连杆固定于所述骨头上。

可选地，所述第一标志物包括：

支架，与所述第一连杆紧固连接；以及

多个第一反射球，间隔固定于所述支架上，用于发射红外线。

本申请实施例还提供了一种骨科手术导航用标记套件，包括上述骨科手术导航用标记装置和用于与红外摄像头配合的第二标志物，所述第二标志物与所述骨科手术导航用标记装置间隔配合。

可选地，所述第二标志物包括：

支撑杆，所述支撑杆的一端开设有螺纹；以及

第二反射球，固定于所述支撑杆的另一端上，用于发射红外线。

本申请提供的骨科手术导航用标记装置及其套件的有益效果在于：采用了万向节组件，通过万向节组件连接第一连杆和第二连杆，使得第一标志物具有一定的移动或者转动自由度，并且在磁性编码器和控制电路的共同配合下，即使第一标志物被意外触碰导致位移或者姿态改变，骨科手术导航的主控计算机也可以根据该位移或者姿态改变的信息及时修正第一标志物的位置信息，无需重新注册匹配，从而有效地解决了骨科手术导航标志物发生位移或者转动后需要重新注册匹配的技术问题，确保了导航的准确性，提升了骨科手术操作的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的骨科手术导航用标记装置的立体示意图；

图2为本申请实施例提供的骨科手术导航用标记装置中第一标志物和第一连杆的立体示意图；

图3为本申请实施例提供的骨科手术导航用标记装置中第二连杆的立体示意图；

图4为本申请实施例提供的骨科手术导航用标记装置中万向节组件的立体示意图。

其中，图中各附图标记：

1—骨科手术导航用标记装置；

10—第一标志物、11—支架、12—第一发射球；

20—第一连杆、21—第一转轴、22—磁铁；

30—第二连杆、31—第二转轴、32—磁铁、33—安装孔；

40—万向节组件、41—第一轴承、42—第二轴承、43—第一壳体、44—第二壳体。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定在”或“设置在”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接在”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。当一个部件被称为与另一个部件“电连接”，它可以是导体电连接，或者是无线电连接，还可以是其它各种能够传输电信号的连接方式。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，本申请提供了一种骨科手术导航用标记装置1，包括第一标志物10、第一连杆20、第二连杆30和万向节组件40，其中，第一标志物10用于与红外摄像头配合，第一连杆20与第一标志物10紧固连接，第二连杆30用于与固定于骨头上的固定物连接，万向节组件40与第一连杆20和第二连杆30铰接，即第一连杆20的一端与第一标志物10紧固连接，第一连杆20的另一端与万向节组件40铰接，第二连杆30的一端与固定物连接，第二连杆30的另一端与万向节组件40铰接，这样第一连杆20和第二连杆30分别可以绕万向节组件40转动；此处，在万向节组件40上设有磁性编码器和控制电路，其中，磁性编码器与控制电路电连接，控制电路包括单片机、无线通信模块和电源模块，即控制电路由单片机、无线通信模块和电源模块组成，可以理解的是：单片机可以根据磁性编码器反馈的信息计算出第一标志物10的位置和姿态的变化；无线通信模块可以为蓝牙通信模块、wifi通信模块等，其与骨科手术导航的主控计算机通信连接，将单片机计算得出的第一标志物10的位置和姿态的变化等信息传输给主控计算机；电源模块可以为蓄电池，为单片机、无线通信模块和磁性编码器提供电量。

本申请实施例提供的骨科手术导航用标记装置1，采用了万向节组件40，通过万向节组件40连接第一连杆20和第二连杆30，使得第一标志物10具有一定的移动或者转动自由度，并且在磁性编码器和控制电路的共同配合下，即使第一标志物10被意外触碰导致位移或者姿态改变，骨科手术导航的主控计算机也可以根据该位移或者姿态改变的信息及时修正第一标志物10的位置信息，无需重新注册匹配，从而有效地解决了骨科手术导航标志物发生位移或者转动后需要重新注册匹配的技术问题，确保了导航的准确性，提升了骨科手术操作的灵活性。

可选地，请参阅图2至图4，作为本申请提供的骨科手术导航用标记装置的一个具体实施例，在第一连杆20的一端上凸设有第一转轴21，在第二连杆30的一端上凸设有第二转轴31，并且在第一转轴21的末端和第二转轴31的末端分别设有磁铁22、32，同时，万向节组件40包括第一轴承41、第二轴承42、第一壳体43和第二壳体44，其中，第一轴承41套设在第一转轴21上，第二轴承42套设在第二转轴31上，第一壳体43与第一轴承41紧固连接，并且第一壳体43正对第一转轴21的末端，第二壳体44与第二轴承42紧固连接，并且第二壳体44正对第二转轴31的末端，在第一壳体43和第二壳体44的内部分别设置有磁性编码器的电路板和控制电路。具体地，第一轴承41与第二轴承42紧固连接和/或第一壳体43与第二壳体44紧固连接组成万向节组件40，第一壳体43与第一连杆20通过第一轴承41与第一转轴21配合实现铰接，第二壳体44与第二连杆30通过第二轴承42与第二转轴31配合实现铰接，这样第一连杆20相对第二连杆30可以实现多自由度移动或者转动。此处，磁铁22(32)的外轮廓呈圆柱形，磁铁22的轴线与第一壳体43内部的磁性编码器的电路板垂直，磁铁22与第一壳体43内部的磁性编码器的电路板共同组成一个磁性编码器，磁铁32的轴线与第二壳体44内部的磁性编码器的电路板垂直，磁铁32与第二壳体44内部的磁性编码器的电路板共同组成另一个磁性编码器，这样通过该两个磁性编码器可以分别测量第一连杆20和第二连杆30的旋转位置。

可选地，请参阅图4，作为本申请提供的骨科手术导航用标记装置的一个具体实施例，第一轴承20的轴线与第二轴承30的轴线垂直。这样可以确保第一连杆20或者第二连杆30在以万向节组件40为中心的一个球形范围内自由移动或者转动。

可选地，作为本申请提供的骨科手术导航用标记装置的一个具体实施例，第一连杆20、第二连杆30、第一轴承41和第二轴承42分别为不锈钢件。这样既有利于保障骨科手术导航用标记装置1的清洁度，又能够延长骨科手术导航用标记装置1的使用寿命。

可选地，请参阅图3，作为本申请提供的骨科手术导航用标记装置的一个具体实施例，在第二连杆30的远离万向节组件40的一端上开设有至少两个安装孔33，至少两个安装孔33呈间隔分布，此处固定物为螺钉(未图示)，固定物的一端可以穿过安装孔33旋入骨头内将第二连杆30固定在骨头上，即螺钉的螺纹端可以穿过安装孔33后旋入病人的骨头内将整个骨科手术导航用标记装置1固定在病人的骨头上。

可选地，请参阅图1，作为本申请提供的骨科手术导航用标记装置的一个具体实施例，第一标志物10包括支架11和多个第一反射球12，其中，支架11与第一连杆20紧固连接，多个第一反射球12间隔地固定在支架11上，用于发射红外摄像头发出的红外线。具体地，支架11为不锈钢件，支架11与第一连杆20的一端焊接或者一体成型；第一标志物10包括四个第一反射球12，四个第一反射球12分别固定在支架11的四个角部上，第一反射球12采用能够发射红外线的材料制成，用于配合红外摄像头定位病人的手术部位。

请参阅图1，本申请还提供了一种骨科手术导航用标记套件，包括上述骨科手术导航用标记装置1和用于与红外摄像头配合的第二标志物(未图示)，其中，该第二标志物与骨科手术导航用标记装置1间隔配合，即在骨科手术的过程中，第二标志物固定在骨科手术导航用标记装置1的旁侧。这样骨科手术导航的主控计算机可以通过骨科手术导航用标记装置1、第二标志物与红外摄像头配合来监测骨科手术导航用标记装置1在手术过程中是否由于振动或者被意外触碰导致整体移位，一旦骨科手术导航用标记装置1与第二标志物之间发生相对移动，主控计算机就可以发出警示信息或者直接切断骨科手术用电动工具的电源，有效地防止了手术追踪失败或者手术操作不精确，提升了骨科手术的精确度和安全性。

可选地，作为本申请提供的骨科手术导航用标记套件的一个具体实施例，上述第二标志物包括支撑杆和第二反射球，其中，在支撑杆的一端上开设有螺纹，该第二反射球固定在支撑杆的另一端上，用于发射红外线。具体地，第二反射球固定在支撑杆的远离螺纹端的一端上，通过支撑杆的螺纹端旋入病人的骨头内将第二反射球固定在骨科手术导航用标记装置1的旁侧，第二反射球与第一反射球12的构造一致，用于配合红外摄像头定位骨科手术导航用标记装置1的位置。

以上仅为本申请的可选实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

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