【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于脊柱介入手术导航，具体是指一种基于光学定位追踪的贴片式超声系统。
技术介绍
1、需要通过脊柱介入手术干预来纠正脊柱畸形并维持其结构稳定，其中脊柱融合手术是常见的一种手段。在当前的临床实践中，图像导航系统(igs)提供了关键的手术辅助功能。目前的手术当行中，需要繁复的手动操作，不仅需要较长的手术暴露时间，也受限于有限的配准精度。目前，术中超声在脊柱手术中面临着定位误差高、鲁棒性不足和配准时间长等挑战。
技术实现思路
1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种基于光学定位追踪的贴片式超声系统，通过将贴片超声与红外反光球结合，应用在术中导航中，能够简化术前ct与术中超声的定位配准过程，提升手术精度与效率。
2、本专利技术采取的技术方案如下：本专利技术提供一种基于光学定位追踪的贴片式超声系统，包括追踪装置、追踪体和超声设备，所述追踪体为定位球，所述定位球设于定位架上，定位架和定位球可以为不同的结构布局，应对不同的手术场景，所述超声设备包括超声贴片和外设超声系统，所述定位球固定在超声贴片上，定位球以一定间距和取向进行固定，以机械连接或贴合的方式固定再贴片表面，保证小球不会影响超声贴片的超声成像功能。
3、定位球可以被追踪装置检测实时追踪，可以精确确定超声探头在三维空间中的位置和取向。
4、进一步地，所述超声贴片从上至下依次包括弹性贴合层、电极层、背衬层、压电层、电极层和弹性贴合层，所述压电层材料采用pzt或pvdf，所述弹性贴
5、进一步地，所述外设超声系统包括数模转换器、功率放大器和信号处理单元。通过贴片超声可以再术中实时获取深部软组织的超声影像。
6、进一步地，为了使得定位球在ct中具有高对比度，所述定位球采用高x射线衰减材质。
7、进一步地，所述追踪装置为双目视觉摄像机，所述双目视觉摄像机上设有高分辨率(2-12mp)和高帧率(≥30fps)的红外摄像头，以捕捉清晰的定位球图像并减少运动模糊，且摄像头应配有红外滤波器，注于定位球的红外反射波段(850-940nm)以增强视觉对比度；并配置均匀照明的红外光源，确保工作区域内光线均匀，避免过亮或过暗区域影响定位精度。设备需进行精确的摄像头标定，包括内参和外参标定，确保准确的三维定位，并确保设备的稳定安装。
8、进一步地，为了使定位球在双目视觉中清晰可追踪，对定位球表面进行修饰，选择对红外光有较高反射率的材料，对表面磨砂或喷砂形成漫反射，可以在定位球表面涂一层用于红外反光的涂层。
9、进一步地，所述定位球最少设置三个，三个定位球构成一个刚体坐标系，实现三维定位和姿态追踪。小球应均匀分布在超声贴片表面，且确保非共线、非共面，以避免定位解的不唯一性。布局时需避免小球被遮挡，可以被双目视觉系统轻易追踪。
10、进一步地，所述双目视觉摄像机上设有显示屏、彩色摄像头、定位激光。
11、采用上述方案本专利技术取得的有益效果如下：本方案提供一种基于光学定位追踪的贴片式超声系统，通过将贴片超声与红外反光球结合，应用在术中导航中，能够简化术前ct与术中超声的定位配准过程，提升手术精度与效率。具体而言，在术前ct扫描中，红外反光小球的位置能够被精确识别；在术中，贴片超声探头的空间位置通过实时追踪这些红外小球来确定。借助双目视觉系统，通过捕捉反光球的三维坐标，可以将术前ct图像准确定位在手术全局坐标系中。同时，反光球也能精确定位贴片探头的位置，从而获取超声图像在全局三维空间中的相对位置。通过这种方法，可以将实时超声图像精准地配准到术前的ct图像中，避免了传统手术过程中复杂的手动配准步骤。
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1.一种基于光学定位追踪的贴片式超声系统，其特征在于，包括追踪装置、追踪体和超声设备，所述追踪体为定位球，所述定位球设于定位架上，所述超声设备包括超声贴片和外设超声系统，所述定位球固定在超声贴片上。
2.根据权利要求1中的基于光学定位追踪的贴片式超声系统，其特征在于，所述超声贴片从上至下依次包括弹性贴合层、电极层、背衬层、压电层、电极层和弹性贴合层，所述压电层材料采用PZT或PVDF，所述弹性贴合层采用PDMS或硅胶，所述压电材料设有电路引线，电路引线采用柔性电路，封装采用环氧树脂等耐水、电绝缘材料。
3.根据权利要求2中的基于光学定位追踪的贴片式超声系统，其特征在于，所述外设超声系统包括数模转换器、功率放大器和信号处理单元。
4.根据权利要求1中的基于光学定位追踪的贴片式超声系统，其特征在于，所述定位球采用高X射线衰减材质。
5.根据权利要求1中的基于光学定位追踪的贴片式超声系统，其特征在于，所述追踪装置为双目视觉摄像机，所述双目视觉摄像机上设有分辨率为2-12MP和帧率≥30FPS的红外摄像头，且摄像头应配有红外滤波器，注于定位
6.根据权利要求4中的基于光学定位追踪的贴片式超声系统，其特征在于，定位球表面进行修饰为对红外光有较高反射率的材料，表面磨砂或喷砂形成漫反射，定位球表面涂有用于红外反光的涂层。
7.根据权利要求6中的基于光学定位追踪的贴片式超声系统，其特征在于，所述定位球最少设置三个。
8.根据权利要求1中的基于光学定位追踪的贴片式超声系统，其特征在于，所述双目视觉摄像机上设有显示屏、彩色摄像头、定位激光。
...【技术特征摘要】
1.一种基于光学定位追踪的贴片式超声系统，其特征在于，包括追踪装置、追踪体和超声设备，所述追踪体为定位球，所述定位球设于定位架上，所述超声设备包括超声贴片和外设超声系统，所述定位球固定在超声贴片上。
2.根据权利要求1中的基于光学定位追踪的贴片式超声系统，其特征在于，所述超声贴片从上至下依次包括弹性贴合层、电极层、背衬层、压电层、电极层和弹性贴合层，所述压电层材料采用pzt或pvdf，所述弹性贴合层采用pdms或硅胶，所述压电材料设有电路引线，电路引线采用柔性电路，封装采用环氧树脂等耐水、电绝缘材料。
3.根据权利要求2中的基于光学定位追踪的贴片式超声系统，其特征在于，所述外设超声系统包括数模转换器、功率放大器和信号处理单元。
4.根据权利要求1中的基于光学定位追踪的贴片式超声系统，其特征在于，所述定位球采用高x射线...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈川，
申请(专利权)人：维象南通医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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