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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810554364.2 (22)申请日 2018.06.01 (71)申请人 苏州介观智造新材料有限公司 地址 215104 江苏省苏州市吴中经济开发 区越溪街道吴中大道2588号5幢515室 (72)发明人 赖俊凯 陈献堂 (74)专利代理机构 南京汇盛专利商标事务所 (普通合伙) 32238 代理人 张立荣 (51)Int.Cl. A61B 17/34(2006.01) (54)发明名称 一种基于皮表投影来调整穿刺角度的装置 及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于皮。
2、表投影来调整穿 刺角度的装置及方法， 该基于皮表投影来调整穿 刺角度的装置包括投影仪、 穿刺管、 影像采集器 和穿刺管控制设备， 所述投影仪的光束照射方向 是接受穿刺的物体表面， 所述穿刺管位于投影仪 与接受穿刺的物体表面之间， 穿刺管有足够的调 整空间， 穿刺管阻挡部分的投影光束， 在接受穿 刺的物体表面形成具有特殊几何特征的投影图， 所述控制设备控制穿刺管向接受穿刺的物体表 面推进， 所述接受穿刺的物体为人体或动物。 通 过上述方式， 本发明能够解决医师入针的一些临 床问题， 提升临床医师穿刺的精准性。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 108742792 A 2018.11.0。
3、6 CN 108742792 A 1.一种基于皮表投影来调整穿刺角度的装置， 其特征在于： 该基于皮表投影来调整穿 刺角度的装置包括投影仪、 穿刺管、 影像采集器和穿刺管控制设备， 所述投影仪的光束照射 方向是接受穿刺的物体表面， 所述穿刺管位于投影仪与接受穿刺的物体表面之间， 穿刺管 有足够的调整空间， 穿刺管阻挡投影仪的部分光束， 穿刺管在接受穿刺的物体表面形成具 有特殊几何特征的投影图， 影像采集器采集具有特殊几何特征的投影图， 所述穿刺管控制 设备控制穿刺管向接受穿刺的物体表面推进， 所述接受穿刺的物体为人体或动物。 2.一种基于皮表投影来调整穿刺角度的方法， 其特征在于： 步骤一， 。
4、将穿刺管置于投影 仪与接受穿刺的物体表面之间， 穿刺管有足够的调整空间， 步骤二， 穿刺管阻挡投影仪的部 分光束， 穿刺管在接受穿刺的物体表面形成具有特殊几何特征的投影图， 步骤三， 影像采集 器采集具有特殊几何特征的投影图并传送给穿刺管控制设备， 步骤四， 穿刺管控制设备将 具有特殊几何特征的投影图与目标几何特征图做比对， 步骤五， 穿刺管控制设备根据比对 结果调整穿刺管的角度， 并向接受穿刺的物体表面推进， 步骤二至步骤五为一个穿刺调整 周期， 穿刺管控制设备控制穿刺管向接受穿刺的物体表面推进时此周期循环发生， 直到穿 刺的过程结束。 3.根据权利要求2所述的一种基于皮表投影来调整穿刺角度。
5、的方法， 其特征在于： 所述 目标几何特征图预先存储于穿刺管控制设备。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 108742792 A 2 一种基于皮表投影来调整穿刺角度的装置及方法 技术领域 0001 本发明涉及医疗器械领域， 特别是涉及一种基于皮表投影来调整穿刺角度的装置 及方法。 背景技术 0002 在心脑介入、 腔镜手术、 肿瘤微创治疗、 与各种无创手术都以穿刺为起始点， 很多 场景需要入针 （与出针） 角度的精准性。 但医师目前只能凭经验去控制入针角度， 虽然有一 些角度导引设备， 但它们多属于器械性定位， 操作不方便， 消毒工作繁琐， 而且无法用于小 面积部位的穿刺。 另外如果穿。
6、刺物体频繁移动体位， 现有的导引技术也无法有效定位角度。 0003 微创医学的发展迅速， 微创流程已经多见诸临床， 如心脑介入、 腔镜手术、 肿瘤微 创治疗、 各种无创手术等。 而经皮穿刺是前述流程所共享的同一个始点过程。 很多临床场景 都需要经皮穿刺的精准性。 目前为止， 操作医师多凭经验。 常常导致进针不准确， 影响治疗 的精确度。 有时需要重复多次进针， 严重时会导致误穿， 给患者带来极大的痛苦和风险。 0004 穿刺进针涉及穿刺的位置、 入针的深度、 与入针的角度。 为了实现精准定位， 业界 发明了栅栏定位器。 例如赵宝平， 张晓宁， 高宗科等揭露一个经皮肺穿刺活检应用的栅栏定 位器 。
7、（临床军医杂志， 2008， 36(4):589-5910） 。 再例如美国专利号US5,196,019公开了一种 简易的可手持的穿刺针定位仪。 这些栅栏定位器在选择穿刺点上起了良好作用。 入针深度 的准确性可以藉由影像学设备 （如CT机） 所实现。 但穿刺入针的角度精准全凭医师的经验。 0005 虽然市场上已有导引穿刺角度的辅助设备， 但它们有缺点。 例如毛毳， 李永华， 刘 国红， 薛志亮， 李明超， 张建平揭露一款穿刺角度定位器 （实用放射学杂志2013年12月第29 卷第12期） ， 主要应用场景是CT导引的病灶穿刺。 在临床上， 有些病灶点所在的扫描层面是 在CT机架倾斜的角度下抓取。
8、得到的。 但该角度设定器缺乏相对角度的校准能力， 其缺点是： 1） 只适合CT机架垂直于病床的零度情况下使用， 如果是倾斜CT扫描， 则无法有效。 2） 零组件 多， 包含基座、 转角分度盘、 与固定穿刺针组件， 拆卸与组装费时， 3） 表面多螺纹， 钻孔， 凹 槽， 与镂刻标尺， 消毒工作极为繁琐， 4） 不适用于小面积部位的穿刺。 再例如专利 CN1939234A揭露一款手持式穿刺引导仪， 其特色是采用气泡水平仪以弥补上述设备在相对 角度的定位缺失， 虽然它解决了倾斜CT的应用场景问题， 但是在其它缺点问题上， 与上述的 设备是一样的。 0006 其它的角度导引设备多属于器械性定位， 操作。
9、不方便， 消毒工作繁琐， 而且无法用 于小面积的穿刺。 发明内容 0007 本发明主要解决的技术问题是提供一种基于皮表投影来调整穿刺角度的装置及 方法， 能够解决医师入针的一些临床问题， 提升临床医师穿刺的精准性。 0008 为解决上述技术问题， 本发明采用的一个技术方案是： 提供一种基于皮表投影来 调整穿刺角度的装置， 该基于皮表投影来调整穿刺角度的装置包括投影仪、 穿刺管、 影像采 说 明 书 1/3 页 3 CN 108742792 A 3 集器和穿刺管控制设备， 所述投影仪的光束照射方向是接受穿刺的物体表面， 所述穿刺管 位于投影仪与接受穿刺的物体表面之间， 穿刺管有足够的调整空间， 。
10、穿刺管阻挡投影仪的 部分光束， 穿刺管在接受穿刺的物体表面形成具有特殊几何特征的投影图， 影像采集器采 集具有特殊几何特征的投影图， 所述穿刺管控制设备控制穿刺管向接受穿刺的物体表面推 进， 所述接受穿刺的物体为人体或动物。 0009 一种基于皮表投影来调整穿刺角度的方法， 其特征在于： 步骤一， 将穿刺管置于投 影仪与接受穿刺的物体表面之间， 穿刺管有足够的调整空间， 步骤二， 穿刺管阻挡投影仪的 部分光束， 穿刺管在接受穿刺的物体表面形成具有特殊几何特征的投影图， 步骤三， 影像采 集器采集具有特殊几何特征的投影图并传送给穿刺管控制设备， 步骤四， 穿刺管控制设备 将具有特殊几何特征的投影。
11、图与目标几何特征图做比对， 步骤五， 穿刺管控制设备根据比 对结果调整穿刺管的角度， 并向接受穿刺的物体表面推进， 步骤二至步骤五为一个穿刺调 整周期， 穿刺管控制设备控制穿刺管向接受穿刺的物体表面推进时此周期循环发生， 直到 穿刺的过程结束。 0010 优选的是， 所述目标几何特征图预先存储于穿刺管控制设备。 0011 本发明的有益效果是： 本发明一种基于皮表投影来调整穿刺角度的装置及方法， 能够解决医师入针的一些临床问题， 提升临床医师穿刺的精准性。 附图说明 0012 图1是本发明一种基于皮表投影来调整穿刺角度的装置及方法的第一结构示意 图； 图2是本发明一种基于皮表投影来调整穿刺角度的。
12、装置及方法的第二结构示意图； 图3是本发明一种基于皮表投影来调整穿刺角度的装置及方法的各种几何特征图。 具体实施方式 0013 下面结合附图对本发明较佳实施例进行详细阐述， 以使发明的优点和特征能更易 于被本领域技术人员理解， 从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。 0014 请参阅图1、 图2和图3， 本发明实施例包括： 一种基于皮表投影来调整穿刺角度的装置及方法， 该基于皮表投影来调整穿刺角度的 装置包括投影仪1、 穿刺管2、 影像采集器3和穿刺管控制设备4， 所述投影仪的光束照射方向 是接受穿刺的物体表面5， 所述穿刺管2位于投影仪1与接受穿刺的物体表面5之间， 穿刺管2 有足够。
13、的调整空间， 穿刺管2阻挡投影仪1的部分光束， 穿刺管2在接受穿刺的物体表面5形 成具有特殊几何特征的投影图6， 影像采集器3采集具有特殊几何特征的投影图6， 所述穿刺 管控制设备4控制穿刺管2向接受穿刺的物体表面5推进， 所述接受穿刺的物体为人体或动 物。 0015 一种基于皮表投影来调整穿刺角度的方法， 其特征在于： 步骤一， 将穿刺管2置于 投影仪1与接受穿刺的物体表面5之间， 穿刺管2有足够的调整空间， 步骤二， 穿刺管2阻挡投 影仪1的部分光束， 穿刺管2在接受穿刺的物体表面5形成具有特殊几何特征的投影图8， 步 骤三， 影像采集器3采集具有特殊几何特征的投影图8并传送给穿刺管控制设。
14、备4， 步骤四， 穿刺管控制设备4将具有特殊几何特征的投影图8与目标几何特征图9做比对， 步骤五， 穿刺 说 明 书 2/3 页 4 CN 108742792 A 4 管控制设备4根据比对结果调整穿刺管2的角度， 并向接受穿刺的物体表面5推进， 步骤二至 步骤五为一个穿刺调整周期， 穿刺管控制设备4控制穿刺管2向接受穿刺的物体表面5推进 时此周期循环发生， 直到穿刺的过程结束， 连续性的调整周期具有优势之一就是接受穿刺 的人或动物无需被紧密固定住， 即使接受穿刺的人或动物发生移动或起伏 （如在车上实施 穿刺） ， 穿刺管2仍能维持正确的穿刺角度； 所述目标几何特征图9预先存储于穿刺管控制设 备。
15、4。 0016 本发明一种基于皮表投影来调整穿刺角度的装置及方法实施时， 投影仪1投射一 个方形图到接受穿刺的物体表面5， 穿刺管2位于投影仪光束照射的路径上， 因穿刺管2阻挡 投影仪1的光束， 在投影的方形图上出现一条线6。 影像采集器4采集接受穿刺的物体表面5 具有特殊几何特征的投影图8， 并将之传输给穿刺管控制设备4， 穿刺管控制设备4根据对比 图7来调整穿刺管2的角度， 调整比对细节如下： 首先， 控制穿刺管2在某一个角度， 因控制管 2阻挡投影仪1的光束， 形成具有特殊几何特征的投影图8； 其次， 将所采集的具有特殊几何 特征的投影图8与目标几何特征图9对比分析形成对比图7， 并以此。
16、来调整穿刺管2的角度； 以上为一次角度调整流程。 在进针或退针的过程中， 角度调整流程持续发生， 直到穿刺的过 程结束； 当投影仪1发送出与接受穿刺的物体表面5互相适配的特异结构图时， 如图2中接受穿 刺的物体表面5呈现峰谷交错的起伏形状， 投影仪1则将结构图分割为二部分， 分别投影使 光束落在临近的二个波峰部位， 以确保影像采集器3能够采集完整而有效的具有特殊几何 特征的投影图8， 来满足角度运算所需。 0017 本发明一种基于皮表投影来调整穿刺角度的装置及方法， 能够解决医师入针的一 些临床问题， 提升临床医师穿刺的精准性。 本发明采用图像建模技术做为角度计算与角度 控制的底层技术。 其优。
17、势是精准度高、 技术成熟、 算法简易、 而且设备成本低。 3D建模与3D测 量的方法有多种， 其它方法大都需要复杂的探头感应设备， 实施困难。 投影图像建模只需使 用光栅投影仪与深度摄像机， 而目前的智能手机都已有置入， 开发成本低， 未来应用前景良 好。 心脑介入、 腔镜手术、 肿瘤微创治疗、 与各种无创手术都以穿刺为起始点， 很多场景需要 入针 （与出针） 角度的精准性。 但医师目前只能凭经验去控制入针与出针的角度， 容易失误。 一旦失误， 就需要重新入针， 延误治疗， 增加风险， 也给病人带来困扰。 本发明适用于多样实 施场景， 即使受穿刺的人或动物处在于非固定位置 （如移动或起伏） ，。
18、 本发明能够辅助搭配 其它的设备， 以完成精准的穿刺； 不涉及复杂的零组件， 消毒维护容易， 适合高周转、 高流量 的单位所使用； 适用于身体各积部位的穿刺任务， 即使操作面积狭小， 仍然能保持穿刺的精 准度； 适用于对动物的穿刺， 同一个算法模型可用于人与动物； 能够结合手术机器人一起使 用。 本发明可应用于人体微创医疗、 动物微创医疗、 取样和植入。 人体微创医疗： 包含心脑介 入、 腔镜手术、 肿瘤微创治疗、 各种无创手术等。 而经皮穿刺是几乎所有微创流程所共有的 流程。 动物微创医疗： 包含各大小型尺寸的动物， 包含宠物或非宠物类， 也包含实验室与动 物房取样和植入。 0018 以上所述仅为本发明的实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换， 或直接或间接运用在其他相关的技 术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。 说 明 书 3/3 页 5 CN 108742792 A 5 图1 图2 说 明 书 附 图 1/2 页 6 CN 108742792 A 6 图3 说 明 书 附 图 2/2 页 7 CN 108742792 A 7 。