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CN219501199U - 显影结构和骨科手术工具导航装置 - Google Patents

显影结构和骨科手术工具导航装置 Download PDF

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CN219501199U
CN219501199U CN202222980572.3U CN202222980572U CN219501199U CN 219501199 U CN219501199 U CN 219501199U CN 202222980572 U CN202222980572 U CN 202222980572U CN 219501199 U CN219501199 U CN 219501199U
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CN202222980572.3U
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郭楚
徐晓龙
何智圣
张柳云
陈德方
刘梦星
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Original Assignee
Wuhan Mindray Technology Co Ltd
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Abstract

本申请涉及一种显影结构和骨科手术工具导航装置。一种显影结构，包括本体。本体上设有安装部和至少一个位置标识，至少一个位置标识分布于安装部周围。位置标识能够在医学影像中可视化地显现。安装部用于可拆卸地连接导航模块，导航模块用于对骨科手术工具进行导航。利用该显影结构，能够将医生主观的定性判断转变为客观的定量测量，可提高第一次打入的导针的进针精度。

Description

显影结构和骨科手术工具导航装置
技术领域
本申请涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种显影结构和骨科手术工具导航装置。
背景技术
在骨科手术中，手术过程中的定位是否准确将直接影响到手术的成败。相关技术中，一般在术前采用X射线辅助定位规划，术中采用依靠机械机构引导的手术器械进行人工估测及调整，但这种方式严重依赖于手术操作者的经验，第一次打入的用于建立髓内钉主钉通道的导针的进针精度难以把控。
实用新型内容
基于此，有必要针对第一次打入的用于建立髓内钉主钉通道的导针的进针精度难以把控的问题，提供一种显影结构和骨科手术工具导航装置。
根据本申请的一个方面，提供了一种显影结构，包括本体。本体上设有安装部和至少一个位置标识，至少一个位置标识分布于安装部周围。位置标识能够在医学影像中可视化地显现。安装部用于可拆卸地连接导航模块，导航模块用于对骨科手术工具进行导航。
在其中一个实施例中，位置标识包括角度刻度，至少一个角度刻度围绕安装部分布。
在其中一个实施例中，本体上设有多个角度刻度，多个角度刻度包括基准角度刻度，以及布设于基准角度刻度至少一侧的非基准角度刻度。非基准角度刻度包括正角度刻度和/或负角度刻度。
在其中一个实施例中，安装部和多个角度刻度均设置于本体的第一表面。
在其中一个实施例中，安装部包括安装槽，导航模块至少部分地容置于安装槽。
在其中一个实施例中，安装槽包括平行于第一表面的底壁和连接于底壁的侧壁，导航模块可拆卸地连接于安装槽的底壁。
在其中一个实施例中，导航模块卡接于安装槽。
在其中一个实施例中，导航模块设有第一磁吸件，安装槽设有与第一磁吸件相对应的第二磁吸件，导航模块与显影结构借助于第一磁吸件和第二磁吸件磁吸连接。
在其中一个实施例中，安装槽在平行于第一表面的平面内的投影形成的图形为轴对称图形，轴对称图形的对称轴，与基准角度刻度在第一表面内的投影的延长线共线设置。
在其中一个实施例中，本体的外周设有与第一表面连接的弧形边，多个角度刻度沿弧形边的延伸方向间隔布设。
在其中一个实施例中，本体包括与第一表面相对设置的第二表面，其中，第一表面和第二表面构造为平面且彼此平行。
在其中一个实施例中，位置标识的材质包括钽。
在其中一个实施例中，骨科手术工具包括导针、把持器和电钻中的至少一个。
在其中一个实施例中，导航模块用于对髓内钉进钉点进行导航。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种骨科手术工具导航装置，包括上述的显影结构，以及导航模块。导航模块包括指示组件，指示组件用于指示导航模块所处的当前位置与预先所处的参考位置之间的相对位置信息。其中，导航模块处于参考位置时，通过安装部与显影结构可拆卸地连接。
在其中一个实施例中，位置标识包括角度刻度；导航模块设有用于指示其当前位置与参考位置之间的偏离角度的角度传感器；和/或
导航模块设有用于指示其当前位置与参考位置之间的相对位移的位移传感器。
在其中一个实施例中，角度刻度包括基准角度刻度，导航模块上设有初始位置标记，在参考位置，初始位置标记对齐于基准角度刻度。
在其中一个实施例中，骨科手术工具包括导针，导航模块上设有用于安装导针的固定部，以使导针安装于固定部时，导针的延伸方向平行于初始位置标记的延伸方向。
在其中一个实施例中，所述骨科手术工具包括把持器和电钻。所述导航模块与所述把持器和所述电钻中的其中之一磁吸连接，以使所述导针安装于所述把持器和所述电钻中的其中之一时，所述导针的延伸方向平行于所述初始位置标记的延伸方向。
在其中一个实施例中，导航模块包括惯性传感器，惯性传感器用于指示导航模块所处当前位置与参考位置之间的偏离角度和/或相对位移。
在其中一个实施例中，导航模块设有用于指示其所处平面相对于水平面的俯仰角的水平仪。
在其中一个实施例中，指示组件包括用于显示相对位置信息的显示组件，相对位置信息包括导航模块所处当前位置与参考位置之间的偏离角度、导航模块所处当前位置与参考位置之间的相对位移和/或导航模块所处平面相对于水平面的俯仰角。
上述显影结构和骨科手术工具导航装置，使用时，可将本体通过安装部与导航模块可拆卸地连接，并将本体放置于待手术目标的待手术部位的上方，使位置标识和待手术部位均能够在医学影像中可视化地显现，可根据医学影像确定位置标识上与待手术部位对应的标识。如将导航模块与显影结构连接时的位置设置为参考位置，可根据医学影像确定的位置标识上与待手术部位对应的标识，得出参考位置与导针的目标进针位置之间的相对位置信息，根据该相对位置信息，并利用导航模块对骨科手术工具进行导航，如此，骨科手术工具中的导针可在导航模块的导航下使导针沿其目标进针位置打入待手术部位，以确定导针的目标进针位置。可以理解，利用该显影结构，能够将医生主观的定性判断转变为客观的定量测量，可提高第一次打入的导针的进针精度。
附图说明
图1示出了本申请一实施例中的骨科手术工具导航装置的结构示意图(第一视角)；
图2示出了本申请一实施例中的骨科手术工具导航装置的结构示意图(第二视角)；
图3示出了本申请一实施例中的骨科手术工具导航装置和待手术部位在X射线透视下的图像；
图4示出了本申请一实施例中的骨科手术工具导航装置放置于待手术目标的待手术部位的上方时的俯视图；
图5示出了本申请一实施例中的导航模块和导针的结构示意图；
图6示出了本申请一实施例中的导航模块和电钻的结构示意图；
图7示出了本申请一实施例中的导航模块的结构示意图；
图8示出了本申请一实施例中的导航模块的侧视图；
图9示出了本申请一实施例中的导航模块的俯视图；
图10示出了本申请一个实施例提供的骨科手术工具导航装置中导航模块在参考位置和当前位置的偏离角度示意图；
图11示出了本申请一个实施例提供的骨科手术工具导航装置中导航模块在参考位置和当前位置的高度差示意图；
图12示出了本申请一个实施例提供的骨科手术工具导航装置中导航模块的俯仰角示意图；
图13示出了利用本申请一个实施例提供的骨科手术工具导航装置确定进钉点位置时的原理图；
图14示出了利用本申请一个实施例提供的骨科手术工具导航装置确定进钉点偏离角度时的原理图。
图中：10、骨科手术工具导航装置；100、显影结构；110、本体；1101、第一表面；1102、弧形边；1103、第二表面；111、安装部；120、位置标识；200、导航模块；210、初始位置标记；220、显示组件；300、骨科手术工具；310、导针；320、电钻。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等初始位置标记的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
在骨科手术中，手术过程中的定位是否准确将直接影响到手术的成败。例如，股骨近端骨折如转子间骨折，以及胫骨肱骨等长骨骨干骨折经常采用髓内钉内固定的方式进行处理，可方便骨折愈合。在整个手术的实施过程中，髓内钉进钉点位置以及进钉方向的选取至关重要。由于进钉点位置与进钉方向会影响后期扩髓通道的建立，以及髓内钉主钉放入的位置和方向，因此，选择不当会导致主钉难以进入髓腔，即使能强行敲入髓腔，也会导致主钉在髓腔内受力不均且变形较大，此时容易破坏骨折复位效果，主钉为长主钉时更容易发生远端锁钉锁不准的情况，严重时还会导致骨折处延迟愈合甚至不愈合或畸形愈合。
为了更好地选择进钉点，在打入导针前一般要求医生手持导针并将其尖端顶在选择的进针点上，此时进行C臂X射线透视，在图像上查看导针针尖的位置与导针的方向，但这种方法无疑会增加医生受到的辐射量。
另一种方式是医生通过触摸大转子顶点预估进针点后，先打入一根导针，打入导针的方式包含徒手插入、利用把持器插入、电钻钻入等，根据透视图像确认进钉点位置和进钉方向，若正位片上进钉点位于大转子顶点且导针与股骨干轴线夹角大约为5°，侧位片上导针与股骨颈轴线近似重合，此时进针点位置和进针方向较为理想。若进针点位置和方向不理想，医生通过透视图像预估需要调整的位置和角度，在不拔出第一根导针的情况下打入第二根导针，再次透视查看第二根导针的进针点位置和进针方向，如此反复直达找到满意的进针点位置和进针方向。
但是在以上这种方式中，严重依赖于手术操作者的经验，第一次打入的用于建立髓内钉主钉通道的导针的进针精度难以把控，后期根据透视结果所进行的调整过程大大延长了手术时间，并增加了待手术目标与医生的透视次数和辐射量。
图1示出了本申请一实施例中的骨科手术工具导航装置10的结构示意图。骨科手术工具导航装置10包括显影结构100和导航模块200。
在一些实施例中，请参阅图1，并结合参阅图2及图3，本申请一实施例提供的显影结构100，包括本体110。本体110上设有安装部111和至少一个位置标识120，至少一个位置标识120分布于安装部111周围。
其中，位置标识120能够在医学影像中可视化地显现，安装部111用于可拆卸地连接导航模块200，导航模块200用于对骨科手术工具300进行导航。使用时，可将本体110通过安装部111与导航模块200可拆卸地连接，并将本体110放置于待手术目标的待手术部位的上方，使位置标识120和待手术部位均能够在医学影像中可视化地显现，可根据医学影像确定位置标识120上与待手术部位对应的标识。如将导航模块200与显影结构100连接时的位置设置为参考位置，可根据医学影像确定的位置标识120上与待手术部位对应的标识，得出参考位置与导针310的目标进针位置之间的相对位置信息，根据该相对位置信息，并利用导航模块200对骨科手术工具300进行导航，如此，骨科手术工具中的导针310可在导航模块200的导航下使导针310沿其目标进针位置打入待手术部位，以确定导针310的目标进针位置。可以理解，利用该显影结构100，能够将医生主观的定性判断转变为客观的定量测量，可提高第一次打入的导针310的进针精度。
上述的“医学影像”包括但不限于X射线透视图像和核磁共振成像等。上述的“医学影像”可在X射线、高频RF传播和外部磁场、超声波或伽马射线下成像，也可以采用其他方式进行成像，在此不作具体限制。
示例性地，可以将导航模块200与显影结构100连接时的位置设置为参考位置，并令该参考位置为导航模块200的零位，便于在导航模块200的导航下使导针310移动至其目标进针位置。
导航模块200与显影结构100可拆卸连接，示例性地，导航模块200与显影结构100之间可以采用如卡接、粘接、磁吸等方式实现连接，以便于对导航模块200和显影结构100进行安装与拆卸。当然，导航模块200也可采用除卡接、粘接、磁吸以外的其他方式与显影结构100可拆卸连接，在此不作具体限制。
不同部位的髓内钉如股骨、胫骨、肱骨髓内钉等定位进钉点的场景类似，此处以股骨近端髓内钉手术为例进行骨科手术定位方法的详细阐述。
具体到如图3所示的实施例中，待手术目标的待手术部位为股骨，在手术前，可将显影结构100放置于待手术目标之上，可利用X射线透视图像来查看股骨的具体位置和角度等信息，可得出参考位置和导针310的目标进针位置的相对位置信息。导针310的目标进针位置包括目标进针方向，参考位置包括参考方向，以目标进针方向为例进行说明，可在X射线透视图像下得出参考方向和导针310的目标进针方向之间的相对角度θ0，以便导航模块200用于导针310的目标进针位置的导航。
具体地，可以在X射线透视图像下确定位置标识120上与股骨干轴线对应的标识，通常情况下，理想的进针方向是股骨干轴线外偏5°的方向，如此，可根据位置标识120上与股骨干轴线对应的标识，并外偏5°，进而在导航模块200的导航下确定导针310的目标进针方向，可提高第一次打入的导针310的进针方向的准确性，一定程度上可减少待手术目标与医生的透视次数和辐射量，缩短手术时间。
需要说明的是，在手术过程中，为了便于手术的操作，一般都是令待手术目标和待手术部位保持水平，此时，手术操作也需要在水平面内来进行，股骨近端髓内钉手术中患者常用体位为仰卧位，在皮肤切口之后打入导针310之前，将显影结构100放置在患侧股骨近端体表，此时显影结构100保持相对水平，并可利用X射线透视图像得出导针310的目标进针方向和参考方向之间的相对角度θ0，然后在导航模块200的导航下使骨科手术工具300相对于参考方向偏转θ0(偏转过程中使骨科手术工具300保持水平)，进而可使骨科手术工具300中的导针310大致呈水平设置并沿该目标进针方向打入待手术部位，如此，可提高第一次打入的导针310的进针方向的准确性，一定程度上可减少待手术目标与医生的透视次数和辐射量，缩短手术时间。
可选地，位置标识120可以是与本体110一体成型制作的，也可以是两者分别制作后再进行连接的，在此不作具体限制。
上述显影结构100可辅助医生快速准确地获取髓内钉主钉的目标进钉方向，为真实人体特定解剖结构的测量提供“量尺”，将医生主观的定性判断转变为客观的定量测量。
在一些实施例中，可选地，请参阅图1及图2，位置标识120包括角度刻度，至少一个角度刻度围绕安装部111分布。在手术前，可将显影结构100设置于待手术目标之上，可利用医学影像(如X射线透视图像)来查看待手术部位的具体位置和角度等信息，以角度刻度为参照，可更容易地找出导针310的目标进针方向，以便在导航模块200的导航下使导针310大致呈水平设置并沿其目标进针方向打入待手术部位。
在一些实施例中，本体110上设有多个角度刻度，多个角度刻度包括基准角度刻度，以及布设于基准角度刻度至少一侧的非基准角度刻度，非基准角度刻度包括正角度刻度和/或负角度刻度。
如此，方便根据需要读取正角度刻度或负角度刻度，可以以基准角度刻度为参照，并找出多个角度刻度中与待手术部位相对应的正角度刻度或负角度刻度，更方便读取对应的角度刻度，也能更方便地找出导针310的目标进针方向。
可以在X射线透视图像下确定多个角度刻度中与股骨干轴线对应的角度刻度，进而根据该角度刻度找出导针310的目标进针方向。具体到如图1-3所示的实施例中，基准角度刻度为0°的刻度线，正角度刻度和负角度刻度分居于0°的刻度线的两侧。与股骨干轴线对应的角度刻度为20°的刻度线，找出的导针310的目标进针方向即为相对于20°的刻度线外偏5°的方向，进而得出θ0为20°+5°＝25°，可在导航模块200的导航下使导针310相对于参照方向偏转θ0(25°)，进而能使导针310大致呈水平设置并沿其目标进针方向(相对于20°的刻度线外偏5°的方向)打入待手术部位。
在一些实施例中，非基准角度刻度包括以基准角度刻度为参考基准对称布设于基准角度刻度的两侧的正角度刻度和负角度刻度。如此，能更方便地找出导针310的目标进针方向。
当然，多个角度刻度的分布也可以是其他方便读取角度刻度的读数的排布，在此不作具体限制。
在一些实施例中，请参阅图1及图2，安装部111和多个角度刻度均设置于所述本体110的第一表面1101，方便设置在安装部111的导航模块200以角度刻度为参照进行导针进针点的导航。具体地，以基准角度刻度所在方向作为参照方向，并以基准角度刻度为参照找出导针310的目标进针方向，如此，可在导航模块200的导航下更方便地使导针310沿其目标进针方向打入待手术部位。
在一些实施例中，请参阅图1及图2，安装部111包括安装槽，导航模块200至少部分地容置于安装槽。
可在安装槽内放置导航模块200，便于导航模块200与显影结构100配合使用，可以理解，多个角度刻度围绕于安装槽，以便导航模块200以基准角度刻度所在方向为参照方向而更好地确定导针310的目标进针方向。
在一些实施例中，请参阅图1及图2，安装槽包括平行于第一表面1101的底壁和连接于底壁的侧壁，导航模块200可拆卸地连接于安装槽的底壁。
如此，可将导航模块200安装在安装槽内，以便导航模块200与显影结构100配合使用。
可选地，侧壁在平行于第一表面1101的平面内的投影构造为封闭的曲线。
在一些实施例中，导航模块200卡接于安装槽，如此，可实现导航模块200与显影结构100的卡合连接，此结构相对简单，导航模块200与显影结构100的安装、拆卸更方便。此时，多个角度刻度环绕安装槽设置，则当导航模块200安装于安装槽内时，也便于导航模块200与多个角度刻度中的其中一个相对应，并以此为参照，使用更方便。
在一些实施例中，导航模块200设有第一磁吸件，安装槽设有与第一磁吸件相对应的第二磁吸件，导航模块200与显影结构100借助于第一磁吸件和第二磁吸件磁吸连接。可提高导航模块200与显影结构100的连接可靠性，使导航模块200牢固地定位于安装槽，有利于提高得出的参考位置与进针目标进针位置之间的相对位置信息的准确性。在一些实施例中，请参阅图1及图2，安装槽在平行于第一表面1101的平面内的投影形成的图形为轴对称图形。轴对称图形的对称轴，与基准角度刻度在平行于第一表面1101内的投影的延长线共线设置。
可以理解，可使安装于安装槽的导航模块200以基准角度刻度为对象对中设置，如此，导航模块200能够更方便地以基准角度刻度所在方向作为参照方向，显影结构100也能够以基准角度刻度为参照找出导针310的目标进针方向，以便后续导针310在导航模块200的导航下相对于该参照方向进行调整，进而确定导针310的目标进针方向。
在一些实施例中，请参阅图1及图2，本体110的外周设有与第一表面1101连接的弧形边1102，多个角度刻度沿弧形边1102的延伸方向间隔布设。
如此，方便根据需要读取任一角度刻度。示例性地，多个角度刻度的分布呈扇形排列，类似于量角器的角度刻度的分布。
在一些实施例中，请参阅图1及图2，弧形边1102构造为圆弧状，便于多个角度刻度围绕弧形边1102的圆心呈圆周阵列分布。
在一些实施例中，请参阅图1，并结合参阅图4，本体110包括与第一表面1101相对设置的第二表面1103，其中，第一表面1101和第二表面1103构造为平面且彼此平行。如此，本体110能够借助于第二表面1103放置于待手术目标的待手术部位的上方。可利用第二表面1103使显影结构100更平稳地放置在患侧股骨近端体表，以更好地保证显影结构100保持相对水平，也能利用该显影结构100的位置标识120和医学影像更准确地得出参考位置和导针310的目标进针位置的相对位置信息。
第二表面1103可以是一个连续的平面，也可以由多个彼此独立的平面组成，在此不作具体限制。
在一些实施例中，位置标识120的材质包括钽，具体地，位置标识120采用钽丝制作，如此，位置标识120可在医学影像(如X射线透视图像)中可视化地显现，如此，就可以在医学影像(如X射线透视图像)下确定位置标识120上与待手术部位对应的标识，便于得出参考位置和导针310的目标进针位置的相对位置信息。
可选地，本体110采用透光材料制作，如此，在X射线照射下，采用透光材料制作的本体110不显影，不影响视线，示例性地，本体110采用碳纤材料制作。
可选地，显影结构100可为刚性结构，也可为柔性结构，在此不作限制。示例性地，显影结构100为集成有多个角度刻度(角度刻度可以为显影丝)的柔性贴纸，柔性贴纸的背面设计有胶贴结构，可粘贴于人体皮肤、手术床、C臂等任何透视可见的位置。
在一些实施例中，骨科手术工具300包括导针310、把持器和电钻320中的至少一个。
可使骨科手术工具300和导航模块200一起移动，如此，可在导航模块200的导航下，使导针310按照目标进针位置打入待手术部位。
请参阅图5，可将导针310固定于导航模块200，并借助于导航模块200的导航徒手将导针310按照目标进针位置打入待手术部位；请参阅图6，也可将导航模块200通过磁吸的方式直接安装于把持器或者电钻320上，并通过把持器或者电钻320将导针310按照目标进针位置打入待手术部位；也可采用其他使骨科手术工具300和导航模块200一起移动的方式，在此不作具体限制。
在一些实施例中，可在导航模块200的导航下，使导针310按照预期的进针点位置打入待手术部位，如前述所述，导针310用于建立髓内钉主钉通道，可以理解，导航模块200可用于对髓内钉进钉点进行导航。
在一些实施例中，请参阅图1及图2，本申请一实施例提供了的骨科手术工具导航装置10，包括上述的显影结构100和导航模块200。
请参阅图7-9，导航模块200包括指示组件，指示组件用于指示导航模块200所处的当前位置与导航模块200预先所处的参考位置之间的相对位置信息。其中，导航模块200处于参考位置时，通过安装部111与显影结构100可拆卸地连接。
显影结构100用于辅助、配合导航模块200，以更好地利用导航模块200确定导针310的目标进针位置。具体地，在使用过程中，位置标识120能够对导航模块200和待手术部位的位置信息起到标识作用，以便在医学影像下得出参考位置与目标进针位置之间的相对位置信息，例如，两者之间的间距、两者之间的夹角等。
导航模块200用于实现定位、导航的作用，导航模块200用于指示导航模块200所处当前位置与导航模块200所处参考位置之间的相对位置信息。例如，导航模块200可以分别获取自身处于参考位置时的位置信息，以及自身处于当前位置时的位置信息，综合这两个位置信息计算得出其当前位置与参考位置之间的相对位置信息。导航模块200也可以记录自身由参考位置运动至当前位置时所发生的位置变化，通过该位置变化计算得出其当前位置与参考位置之间的相对位置信息。需要说明的是，以上的位置信息、相对位置信息等均包括但不限于角度信息、位移信息、坐标信息等。
为了便于导航模块200的工作，可以将导航模块200的参考位置设置为零位，即导航模块200处于参考位置时，其所记录的数据归零，如此，当导航模块200运动至当前位置时，便于直接得出当前位置与参考位置之间的相对位置信息。
骨科手术工具导航装置10使用时，将本体110通过安装部111与导航模块200可拆卸地连接，此时，导航模块200位于参考位置，并将本体110放置于待手术目标的待手术部位的上方，使位置标识120和待手术部位均能够在医学影像中可视化地显现，可根据该医学影像得出参考位置与目标进针位置之间的相对位置信息。随后，由于导航模块200可以指示其当前位置与参考位置之间的相对位置信息，只需在导航模块200的指示下，移动导航模块200，当导航模块200所指示出的相对位置信息与得出的参考位置与目标进针位置之间的相对位置信息相符合时，导针310可在导航模块200的导航下到达导针310的目标进针位置，实现了在手术过程中的定位。
在一些实施例中，请参阅图1及图2，位置标识120包括角度刻度，导航模块200设有用于指示其当前位置与参考位置之间的偏离角度的角度传感器。
请参阅图10，相对位置信息包括导航模块200所处当前位置与参考位置之间的偏离角度θ1，导航模块200位于参考位置时，可在医学影像下得出参考方向和导针310的目标进针方向之间的相对角度θ0。只需在导航模块200的指示下，移动导航模块200，当导航模块200所指示出的偏离角度θ1与得出的θ0相符合时，即可确定导针310的目标进针方向，实现在手术过程中的方向定位。
具体到如图3及4的实施例中，将显影结构100放置在患侧股骨近端体表，此时显影结构100保持相对水平，并将导航模块200与显影结构100连接，此时导航模块200处于参考位置，参考位置的参照方向对应的是基准角度刻度所在方向(基准角度刻度0°的刻度线)，导航模块200指示的角度信息也对应为0°(如图10的左图所示)，可利用医学影像得出参考方向和导针310的目标进针方向之间的相对角度θ0(示例性地，如图3所示，X射线透视图像中，股骨干轴线平行于20°的刻度线，依此可计算目标进针方向与参照方向之间的相对角度为20+5°＝25°，即得θ0＝25°)，随后，可在导航模块200的指示下，移动导航模块200，当导航模块200所指示出的当前位置与参考位置之间的偏离角度θ1与θ0(θ0＝25°)相符合时，即可实现在手术过程中的方向定位，具体地，可使导航模块200向目标进针方向旋转，直至导航模块200所指示出的当前位置与参考位置之间的偏离角度θ1达到25°(图10中，给出了导航模块200所指示出的当前位置与参考位置之间的偏离角度θ1为18°的示例)，如此，可确定导针310的目标进针方向，实现在手术过程中的方向定位。
在一些实施例中，可选地，导航模块200用于指示其当前位置与参考位置之间的相对位置信息，相对位置信息除了包括角度信息外，相对位置信息还包括相对位移，导航模块200设有用于指示其当前位置与参考位置之间的相对位移的位移传感器。导航模块200可以通过位移传感器来获取其当前位置与参考位置之间的相对位移，此时，导航模块200所指示出的相对位置信息就包括相对位移，使得导航模块200能够在手术过程中实现对位移的定位。需要说明的是，相对位移包括当前位置与参考位置之间沿x轴向、y轴向和z轴向的相对位移，具体到如图11所示的实施例中，相对位移包括导航模块200所处当前位置与参考位置之间沿z轴向的高度差Δ。
在一些实施例中，指示组件包括惯性传感器，惯性传感器用于指示导航模块200所处当前位置与参考位置之间的偏离角度θ1和/或相对位移。
具体到如图1-12所示的实施例中，可以将导航模块200中的角度传感器和位移传感器集成于一体，采用惯性传感器来一次性获取其当前位置与参考位置之间的偏离角度θ1，以及其当前位置与参考位置之间的相对位移。
如前述，在手术过程中，为了便于手术的操作，一般都是令待手术目标和待手术部位保持水平，此时，手术操作也需要在水平面内来进行，在一些实施例中，可选地，请参阅图12，导航模块200设有用于指示其所处平面相对于水平面的俯仰角α的水平仪。通过导航模块200上设置的水平仪，便于将导航模块200保持在水平面内，实现对手术过程中的俯仰角定位。
如图1所示，为了更加直观地体现出导航模块200所指示的相对位置信息，在一些实施例中，可选地，指示组件包括用于显示相对位置信息的显示组件220。相对位置信息包括导航模块200所处当前位置与参考位置之间的偏离角度θ1、导航模块200所处当前位置与参考位置之间的相对位移和/或导航模块200所处平面相对于水平面的俯仰角α。
其中，显示组件220的类型、形状、尺寸、安装的位置等均不限，以在实际使用过程中便于使用者观察为准。
在一些实施例中，角度刻度包括基准角度刻度，导航模块200上设有初始位置标记210，在参考位置，初始位置标记210对齐于基准角度刻度。通过该初始位置标记210，能够轻松地使导航模块200在参考位置时的参照方向对齐于基准角度刻度，也能更方便地借助医学影像得出参照方向与目标进针方向之间的相对角度θ0，并将其作为导针310(借助于导航模块200的导航)移动至进针目标进针位置的指引。
具体到如图1-4所示的实施例中，如前述，使用时，将显影结构100放置在患侧股骨近端体表，并使显影结构100保持相对水平，且将导航模块200与显影结构100连接，此时导航模块200处于参考位置，此时，初始位置标记210对齐于基准角度刻度，该基准角度刻度为角度刻度为0°的刻度线，表明参考位置对应的角度信息为0°，方便计算得出相对位置信息。
在一些实施例中，可将导航模块200安装于骨科手术工具300上，再将导针310在导航模块200的导航下打入待手术部位，如此，可利用导航模块200对导针310的目标进针位置进行定位、导航，有利于手术过程的顺利进行。
在一些实施例中，请参阅图5，骨科手术工具300包括导针310，导航模块200上设有用于安装导针310的固定部，以使导针310安装于固定部时，导针310的延伸方向能够平行于初始位置标记210的延伸方向。手术过程中，可以借助于固定部将导针310直接安装于导航模块200上，在导航模块200的导航下调整导针310的方向，直至导航模块200所处当前位置与参考位置之间的偏离角度θ1达到θ0，可将导针310沿其目标进针方向打入待手术部位，如此，可更方便地利用导航模块200对导针310的目标进针位置进行定位、导航，有利于手术过程的顺利进行。
固定部可以为设置于导航模块200底部的凹槽，也可以是其他能够使导针310固定于导航模块200的固定结构，只要能使导针310安装于固定部时，导针310的延伸方向能够平行于初始位置标记210的延伸方向。在此不作具体限制。
在另一些实施例中，骨科手术工具300包括把持器和电钻320，如图6所示，导航模块200与把持器和电钻320中的其中之一磁吸连接，以使导针310安装于把持器和电钻320中的其中之一时，导针310的延伸方向平行于初始位置标记210的延伸方向，同样地，可更方便地利用导航模块200对导针310的目标进针位置进行定位、导航，有利于手术过程的顺利进行。
如前述，不同部位的髓内钉如股骨、胫骨、肱骨髓内钉等定位进钉点的场景类似，此处以股骨近端髓内钉手术为例进行骨科手术定位方法的详细阐述。
股骨近端髓内钉手术中患者常用体位为仰卧位，在皮肤切口之后打入导针310之前，将显影结构100放置在患侧股骨近端体表，此时显影结构100位置保持相对水平。
导航模块200底面设计有触点，当该触点与显影结构100上对应触点接触后，导航模块200激活。导航模块200此时位于参考位置且位于零位，可使其内部的传感器记录当前零位作为导航模块200的移动基准，此时导航模块200的显示组件220上的高度差Δ显示为0，偏离角度θ1显示为0°，俯仰角α接近于0°。
请参阅图3，医生利用C臂拍摄股骨近端的正位片，基于医学影像(如X射线透视图像)，医生可从显影结构100的多个角度刻度中选择与股骨干轴线平行的角度刻度(图3中，与股骨干轴线平行的角度刻度为20°的刻度线)，并根据理想的进针方向是股骨干轴线外偏5°的方向，计算出得出参考方向和导针310的目标进针方向之间的相对角度θ0＝25°。
取下导航模块200并移开显影结构100，将导航模块200安装于骨科手术工具300，示例性地，骨科手术工具300可选用导针310，此处以徒手插入导针310的方式为例，导航模块200底部有凹槽，可将导针310直接固定在该凹槽上，导针310可在导航模块200的导航下打入待手术部位。当然，骨科手术工具300也可选用把持器或者电钻320，可将导航模块200通过磁吸的方式直接安装于把持器或者电钻320上(如图6所示)，并通过把持器或者电钻320插入导针(在导航模块200的导航下)。
患者仰卧时，患侧大转子顶点脊状轮廓线大体沿着竖直方向，可被医生从切口中手动触摸到。医生手持导航模块200(导航模块200上安装有导针310并使导针310大致处于水平状态)，导航模块200的显示组件220上的俯仰角α数值辅助医生查看导针310是否近似保持水平。
请参阅图13，将导针310尖端放于大转子顶点脊状轮廓最靠近腹侧的顶点A上，导航模块200可实时测量并显示其当前位置相对于基准零点位置的高度差Δ，高度差Δ举例显示为3；再将导针310尖端放于大转子顶点脊状轮廓最靠近背侧的顶点P上，此时导航模块200高度差Δ举例显示为11，医生近似水平手持导针310使其尖端在大转子顶点脊状轮廓上移动，导航模块200实时显示的高度差Δ则在3～11之间变化。若医生选择大转子顶点脊状轮廓的中点作为进针点，则当高度差Δ显示为(3+11)/2＝7时便是大转子顶点脊状轮廓的中点位置K，即可确定导针进针点；同理，若医生选择大转子顶点脊状轮廓前1/3处作为导针进针点，则当高度差Δ显示为5或者6时便可确定导针进针点。因此，本方案可适用于不同髓内钉产品进钉点位置选择上的特异化需求。
保持导针310尖端位于导针进针点不变，调整导针310的角度，导航模块200实时测量并显示其当前位置相对于参考位置(在参考位置，对应于角度刻度为0°的刻度线)的偏离角度θ1。如3所示，医学影像下得出参考方向和导针310的目标进针方向之间的相对角度θ0为25°，如图14所示，可使导针310从参照方向朝向目标进针方向偏转，直至导航模块200显示的θ1达到θ0(如图10所示，图10中的右图示出了θ1为18°的示意图，图10中的右图为利用导航模块200调整偏离角度θ1的过程示意图，图14中的右图中的虚线平行于导航模块200的初始位置标记210，该虚线对应的方向为参照方向)，进而可使导针310沿其目标进针方向设置，可实现导针310的方向定位。导针310的前倾角医生还可参考导航模块200显示的俯仰角α数值，调整合适后再插入导针310。
可见，上述显影结构100可辅助医生快速准确地获取导针310的目标进针方向，并作为导航模块200与真实人体的配准的媒介，可为医生提供进针方向的实时指引。
导航模块200完成如导针进针方向精准定位等功能，将医生基于自身主观经验对导针进针点和目标进针方向的把控进行量化并提供给医生作为辅助指导，解决临床中无法准确定位进针点以及精准把控进针方向的难题。
该骨科手术工具导航装置10可从根本上实现导针进针点和目标进针方向的精准定位，为医生提供实时的位置和角度信息，保证导针310打入一次成功，无需多次打入导针310进行调整。另外，骨科手术工具导航装置10整体小巧易用，可大大缩短手术时间，减少医生和患者的X射线辐射量，提高手术质量和效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (22)

1.一种显影结构，其特征在于，包括：本体；
所述本体上设有安装部和至少一个位置标识，所述至少一个位置标识分布于所述安装部周围；
所述位置标识能够在医学影像中可视化地显现；
所述安装部用于可拆卸地连接导航模块，所述导航模块用于对骨科手术工具进行导航。
2.根据权利要求1所述的显影结构，其特征在于，所述位置标识包括角度刻度，至少一个所述角度刻度围绕所述安装部分布。
3.根据权利要求2所述的显影结构，其特征在于，所述本体上设有多个所述角度刻度；
多个所述角度刻度包括基准角度刻度，以及布设于所述基准角度刻度至少一侧的非基准角度刻度；
所述非基准角度刻度包括正角度刻度和/或负角度刻度。
4.根据权利要求3所述的显影结构，其特征在于，所述安装部和多个所述角度刻度均设置于所述本体的第一表面。
5.根据权利要求4所述的显影结构，其特征在于，所述安装部包括安装槽，所述导航模块至少部分地容置于所述安装槽。
6.根据权利要求5所述的显影结构，其特征在于，所述安装槽包括平行于所述第一表面的底壁和连接于所述底壁的侧壁；
所述导航模块可拆卸地连接于所述安装槽的底壁。
7.根据权利要求5所述的显影结构，其特征在于，所述导航模块卡接于所述安装槽。
8.根据权利要求5所述的显影结构，其特征在于，所述导航模块设有第一磁吸件；
所述安装槽设有与所述第一磁吸件相对应的第二磁吸件；
所述导航模块与所述显影结构借助于所述第一磁吸件和所述第二磁吸件磁吸连接。
9.根据权利要求5所述的显影结构，其特征在于，所述安装槽在平行于所述第一表面的平面内的投影形成的图形为轴对称图形；
所述轴对称图形的对称轴，与所述基准角度刻度在所述第一表面内的投影的延长线共线设置。
10.根据权利要求4所述的显影结构，其特征在于，所述本体的外周设有与所述第一表面连接的弧形边，多个所述角度刻度沿所述弧形边的延伸方向间隔布设。
11.根据权利要求4所述的显影结构，其特征在于，所述本体包括与所述第一表面相对设置的第二表面；
其中，所述第一表面和所述第二表面构造为平面且彼此平行。
12.根据权利要求1-11任一项所述的显影结构，其特征在于，所述位置标识的材质包括钽。
13.根据权利要求1所述的显影结构，其特征在于，所述骨科手术工具包括导针、把持器和电钻中的至少一个。
14.根据权利要求1所述的显影结构，其特征在于，所述导航模块用于对髓内钉进钉点进行导航。
15.一种骨科手术工具导航装置，其特征在于，包括：
如权利要求1-14任一项所述的显影结构；
导航模块，包括指示组件，所述指示组件用于指示所述导航模块所处的当前位置与预先所处的参考位置之间的相对位置信息；
其中，所述导航模块处于所述参考位置时，通过所述安装部与所述显影结构可拆卸地连接。
16.根据权利要求15所述的骨科手术工具导航装置，其特征在于，所述位置标识包括角度刻度；所述导航模块设有用于指示其当前位置与参考位置之间的偏离角度的角度传感器；和/或
所述导航模块设有用于指示其当前位置与参考位置之间的相对位移的位移传感器。
17.根据权利要求16所述的骨科手术工具导航装置，其特征在于，所述角度刻度包括基准角度刻度；
所述导航模块上设有初始位置标记，在所述参考位置，所述初始位置标记对齐于所述基准角度刻度。
18.根据权利要求17所述的骨科手术工具导航装置，其特征在于，所述骨科手术工具包括导针；
所述导航模块上设有用于安装所述导针的固定部，以使所述导针安装于所述固定部时，所述导针的延伸方向平行于所述初始位置标记的延伸方向。
19.根据权利要求18所述的骨科手术工具导航装置，其特征在于，所述骨科手术工具包括把持器和电钻；
所述导航模块与所述把持器和所述电钻中的其中之一磁吸连接，以使所述导针安装于所述把持器和所述电钻中的其中之一时，所述导针的延伸方向平行于所述初始位置标记的延伸方向。
20.根据权利要求15所述的骨科手术工具导航装置，其特征在于，所述导航模块包括惯性传感器，所述惯性传感器用于指示所述导航模块所处当前位置与参考位置之间的偏离角度和/或相对位移。
21.根据权利要求15所述的骨科手术工具导航装置，其特征在于，所述导航模块设有用于指示其所处平面相对于水平面的俯仰角的水平仪。
22.根据权利要求15所述的骨科手术工具导航装置，其特征在于，所述指示组件包括用于显示所述相对位置信息的显示组件；
所述相对位置信息包括所述导航模块所处当前位置与参考位置之间的偏离角度、所述导航模块所处当前位置与参考位置之间的相对位移和/或所述导航模块所处平面相对于水平面的俯仰角。
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