一种基于神经外科的AR导航系统

1.一种基于神经外科的AR导航系统，包括智能终端(100)，所述智能终端(100)内安装有基于神经外科的AR导航APP；其特征在于，还包括支撑架(200)，用于固定智能终端(100)；
其中，所述支撑架(200)包括：
底座(210)；
支撑柱(220)，沿竖直方向设置于所述底座(210)上；
第一调节杆(230)，其端部与所述支撑柱(220)沿水平方向和竖直方向转动连接；
第二调节杆(240)，其一端与所述第一调节杆(230)的另一端沿水平方向转动连接；
以及固定座(250)，所述固定座(250)与所述第二调节杆(240)的另一端沿竖直方向转动连接，所述智能终端(100)设置于所述固定座(250)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于神经外科的AR导航系统，其特征在于，所述第一调节杆(230)的端部设置有套筒(231)，所述套筒(231)的内径大于所述支撑柱(220)的外径，所述套筒(231)套设于所述支撑柱(220)上，所述套筒(231)上还设置有第一紧固螺栓(232)，用于所述调节套筒(231)与支撑柱(220)之间的间隙，以限制调节套筒(231)转动及上下移动，或者是使调节套筒(231)脱离转动及上下移动的限制。
3.根据权利要求2所述的一种基于神经外科的AR导航系统，其特征在于，所述第一紧固螺栓(232)的外端部还设置有第一旋钮(233)。
4.根据权利要求1所述的一种基于神经外科的AR导航系统，其特征在于，所述第一调节杆(230)另一端有竖直向上设置的第一连接柱(234)，所述第一连接柱(234)的上端设置有转动轴(235)，所述第二调节杆(240)的端部有竖直向下设置的第二连接柱(241)，所述第二连接柱(241)的下端开设有供所述转动轴(235)嵌入的安装槽(242)，所述第二连接柱(241)的侧壁上还设置有内端部伸入至所述安装槽(242)内的第二紧固螺栓(243)，转动所述第二紧固螺栓(243)，所述第二紧固螺栓(243)的端部向所述转动轴(235)靠近或者远离，用于限制第二连接柱(241)转动，或者使第二连接柱(241)脱离转动限制。
5.根据权利要求4所述的一种基于神经外科的AR导航系统，其特征在于，所述第二紧固螺栓(243)的外端部还设置有第二旋钮(244)。
6.根据权利要求4所述的一种基于神经外科的AR导航系统，其特征在于，所述第一连接柱(234)上设置有第一刻度环(236)，所述第二连接柱(241)上设置有与第一刻度环(236)相对应的第二刻度环(245)。
7.根据权利要求1所述的一种基于神经外科的AR导航系统，其特征在于，所述底座(210)包括：
支撑板(211)，具有两块且并排设置；
连接板(212)，两端分别与两所述支撑板(211)相连，所述支撑柱(220)设置于所述连接板(212)上；
其中，两所述支撑板(211)的底部两端还分别设置有自锁滚轮(213)。
8.根据权利要求7所述的一种基于神经外科的AR导航系统，其特征在于，所述支撑柱(220)上还设置有把手(221)。
9.根据权利要求1‑8任一项所述的一种基于神经外科的AR导航系统，其特征在于，所述智能终端(100)为智能手机或平板电脑。

一种基于神经外科的AR导航系统\n技术领域\n[0001] 本实用新型属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于神经外科的AR导航系统。\n背景技术\n[0002] 如何准确地对颅内病变进行体表定位，是神经外科医生每天需要面对的问题。随着神经导航的出现，颅内病变准确定位问题得到彻底解决。神经导航(neuronavigation)是将导航(navigation)的概念和原理应用于神经外科手术中，凭借电脑图像处理和手术器械追踪定位技术，能辅助外科医生优化手术入路、精确操作范围，这样的手术称为神经导航手术(navigated neurosurgery)在世界各地神经外科手术治疗中已得到广泛的应用。\n[0003] 神经导航使神经外科医生能准确定位颅内病变，并可在术中探查病变切除程度，是现代神经外科手术十分依赖的设备之一。但目前的神经导航设备较为庞大、售价昂贵，且其定位流程较繁琐，急诊手术使用部分受到限制。随着智能终端的功能越来越丰富及AR技术发展，以智能终端为载体的AR技术亦逐渐运用到医学领域。\n[0004] 神经外科应用型AR导航系统(Sigan)是基于Android平台的软件开发编写的一个适用性广泛安卓APP，在无框架神经导航保驾护航下，以患者的CT或MR等影像片做为基础，利用Sigan系统将患者的影像特别是病变部位进行多重曝光以及进行半透明化处理，然后在该系统进行术前病灶的定位及手术入路的规划即将3D打印人颅脑病变模型(1:1比例)与该系统的半透明化处理的影像进行重叠比对即可对3D打印人颅脑病变模型进行病灶定位，同时也可以事先在该系统上进行模拟手术入路的制定。其次，将病灶定位和手术入路准确性与无框架神经导航进行对比研究，以验证sigan系统导航的精确性。\n[0005] 具体的，“Sigan”AR导航软件是一款基于多重曝光技术的AR软件，可实现AR影像自由旋转、缩放、平移等操作，也能改变模型的透明度，该软件在智能终端上使用时智能终端的大屏幕不仅能在屏幕上绘图进行手术入路及切口规划，定位时还能有比手机更好的视觉效果。用“Sigan”定位的优势在于：①直接将CT、MR载入智能终端，定位时通过可移动智能终端及图片、旋转图片与病人头部匹配。②通过体表轮廓与安卓平板中的图像进行重叠匹配，不仅能提高匹配速度，还能极大提高定位的准确性。③以往手机定位软件大部分都要投影后与标记物进行重叠，实际操作中因角度偏差导致定位困难，定位用时过长，“Sigan导航系统”使用多重曝光结合体表轮廓进行重叠的方法，能在精确的实际患者头颅进行匹配完成定位。④以往手机软件分辨率、屏幕比例不一，软件复用率差。而“Sigan”系统是基于安卓平板上开发的，能适配大部分安卓平板也能拥有比手机更好的视野效果。⑤本研究首先在3D打印人颅脑病变模型(1:1比例)验证Sigan系统的准确性和实用性。⑥最后，通过与传统无框架的神经导航进行比对研究，着重对比病灶部位的定位功能及手术入路规划功能，验证Sigan导航系统的准确性。\n[0006] 导航系统主要由安装有“Sigan”AR导航软件的智能终端以及用于固定该智能终端的固定架组成，为方便携带以及节约成本，为此需要对现有的一些固定架进行改进。\n实用新型内容\n[0007] 本实用新型的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种基于神经外科的AR导航系统，该导航系统不仅携带方便，操作上也更为方便。\n[0008] 有鉴于此，本实用新型提供一种基于神经外科的AR导航系统，包括智能终端，智能终端内安装有基于神经外科的AR导航APP；以及支撑架，用于固定智能终端；\n[0009] 其中，支撑架包括：\n[0010] 底座；\n[0011] 支撑柱，沿竖直方向设置于底座上；\n[0012] 第一调节杆，其端部与支撑柱沿水平方向和竖直方向转动连接；\n[0013] 第二调节杆，其一端与第一调节杆的另一端沿水平方向转动连接；\n[0014] 以及固定座，固定座与第二调节杆的另一端沿竖直方向转动连接，智能终端设置于固定座上。\n[0015] 在本技术方案中，首先将CT、MR影像图导入到智能终端上，或者是采用拍照的方式，将CT、MR影像图上传至智能终端，接着通过AR导航APP软件进行处理，将该CT、MR影像图命名好，将病人的名字及日期打印在上面，下一步就是将CT、MR影像图像半透明化，随后，再通过支撑架固定住智能终端，由软件的校准功能辅助医师进行校准，固定完成后，医生可以在智能终端上运用绘图功能进行手术入路规划，精准锁定病灶部位。\n[0016] 为方便智能终端的角度调节，为此支撑架包括底座、支撑柱、第一调节杆、第二调节杆以及固定座，将智能终端安装在固定座上后，通过第一调节杆能够起到升降调节以及大幅度上下调节固定座的目的，通过第二调节杆则是起到沿水平方向微调固定座的目的，对于将固定座沿竖直方向与第二调节杆转动连接，则是以便于对智能终端的上下角度进行调节。采用上述的支撑架来代替造价高的机械臂，能够有效的节约成本，而且还方便携带。\n[0017] 在上述技术方案中，进一步的，第一调节杆的端部设置有套筒，套筒的内径大于支撑柱的外径，套筒套设于支撑柱上，套筒上还设置有第一紧固螺栓，用于调节套筒与支撑柱之间的间隙，以限制调节套筒转动及上下移动，或者是使调节套筒脱离转动及上下移动的限制。\n[0018] 在本技术方案中，为方便调节第一调节杆，为此在第一调节杆的端部设置有套筒，并且还设置有第一紧固螺栓，第一紧固螺栓是螺纹连接在套筒上的，并且其端部能够伸入到套筒内，因套筒的内径大于支撑柱的外径，因此能够使得第一调节杆沿水平方向以及竖直方向进行移动，当然在需要固定时，则可通过旋转第一紧固螺栓，使得第一紧固螺栓的端部抵紧在支撑柱上，使得套筒的内壁逐渐的抵紧在支撑柱的外壁上，在摩擦力的作用下，使得套筒被稳固的固定在支撑柱上。该结构简单，实用性强，而且有效的节省了生产成本。\n[0019] 在上述任一技术方案中，进一步的，第一紧固螺栓的外端部还设置有第一旋钮。\n[0020] 在本技术方案中，为方便旋转第一紧固螺栓，为此还在第一紧固螺栓上设置有第一旋钮，第一旋钮可采用塑料材料制成，其外表面设置成梅花状，不需要工具，通过手即可转动第一紧固螺栓，非常方便。\n[0021] 在上述任一技术方案中，进一步的，第一调节杆另一端有竖直向上设置的第一连接柱，第一连接柱的上端设置有转动轴，第二调节杆的端部有竖直向下设置的第二连接柱，第二连接柱的下端开设有供转动轴嵌入的安装槽，第二连接柱的侧壁上还设置有内端部伸入至安装槽内的第二紧固螺栓，转动第二紧固螺栓，第二紧固螺栓的端部向转动轴靠近或者远离，用于限制第二连接柱转动，或者使第二连接柱脱离转动限制。\n[0022] 在本技术方案中，为方便转动第二调节杆，为此在第一调节杆上设置有第一连接柱，第二调节杆上设置有第二连接柱，且第一连接柱上的转动轴转动的设置在第二连接柱的安装槽内，通过沿水平方向的外力即可推动第二调节杆进行转动，当然，为了使得第二调节杆能够被锁住，使其能够不被不轻易的移动，为此还设置有第二紧固螺栓，通过转动第二紧固螺栓，在第二紧固螺栓的端部抵紧在转动轴上后，即可限制住第二调节杆的移动，在需要进行调节时，只需再将第二紧固螺栓再反向拧动即可。\n[0023] 在上述任一技术方案中，进一步的，第二紧固螺栓的外端部还设置有第二旋钮。\n[0024] 在本技术方案中，为方便旋转第二紧固螺栓，为此还在第二紧固螺栓上设置有第二旋钮，第二旋钮可采用塑料材料制成，其外表面设置成梅花状，不需要工具，通过手即可转动第二紧固螺栓，非常方便。\n[0025] 在上述任一技术方案中，进一步的，第一连接柱上设置有第一刻度环，第二连接柱上设置有与第一刻度环相对应的第二刻度环。\n[0026] 在本技术方案中，第二调节杆是用于微调固定座的，为能够更为精准的对固定座进行调节，为此在第一连接柱上设置有第一刻度环，在第二连接柱上设置有第二刻度环，其中，第一刻度环是用于起到参考作用的，通过调节第一刻度环与第二刻度环之间的差度，即可实现精准的微调。\n[0027] 在上述任一技术方案中，进一步的，底座包括：\n[0028] 支撑板，具有两块且并排设置；\n[0029] 连接板，两端分别与两支撑板相连，支撑柱设置于连接板上；\n[0030] 其中，两支撑板的底部两端还分别设置有自锁滚轮。\n[0031] 在本技术方案中，为减轻底座的重量，为此将其分为两块支撑板以及一块连接板，该结构稳固性强，而且不易使支撑柱发生倾倒；在支撑板的底部还设置有自锁滚轮，以便于医护人员更为方便的推动支撑架移动。\n[0032] 在上述任一技术方案中，进一步的，支撑柱上还设置有把手。\n[0033] 在本技术方案中，通过在支撑柱上设置把手，以方便医护人员手握。\n[0034] 在上述任一技术方案中，进一步的，智能终端为智能手机或平板电脑。\n[0035] 在本技术方案中，对于智能终端而言，可采用清晰度较高的智能手机或者是平板电脑，当然，为了医护人员更为直观的观测，最好是采用尺寸较大的平板电脑来作为智能终端。\n附图说明\n[0036] 图1是本实用新型的结构示意图；\n[0037] 图2是图1中A处的放大图；\n[0038] 图3是图1中B处的放大图；\n[0039] 图4是本实用新型套筒和第一紧固螺栓的连接结构示意图；\n[0040] 图5是本实用新型第一连接柱和第二连接柱的连接结构示意图；\n[0041] 图中附图标记为：100、智能终端；200、支撑架；210、底座；211、支撑板；212、连接板；213、自锁滚轮；220、支撑柱；221、把手；230、第一调节杆；231、套筒；232、第一紧固螺栓；\n233、第一旋钮；234、第一连接柱；235、转动轴；236、第一刻度环；240、第二调节杆；241、第二连接柱；242、安装槽；243、第二紧固螺栓；244、第二旋钮；245、第二刻度环；250、固定座。\n具体实施方式\n[0042] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。\n[0043] 在本申请的描述中，需要说明的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。\n[0044] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。\n[0045] 需要说明的是，在本申请的描述中，术语方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。\n[0046] 需要说明的是，在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。\n[0047] 实施例1：\n[0048] 如图1所示，本实施例提供了一种基于神经外科的AR导航系统，包括智能终端100，智能终端100内安装有基于神经外科的AR导航APP；以及支撑架200，用于固定智能终端100；\n[0049] 其中，支撑架200包括：\n[0050] 底座210；\n[0051] 支撑柱220，沿竖直方向设置于底座210上；\n[0052] 第一调节杆230，其端部与支撑柱220沿水平方向和竖直方向转动连接；\n[0053] 第二调节杆240，其一端与第一调节杆230的另一端沿水平方向转动连接；\n[0054] 以及固定座250，固定座250与第二调节杆240的另一端沿竖直方向转动连接，智能终端100设置于固定座250上。\n[0055] 在本技术方案中，首先将CT、MR影像图导入到智能终端100上，或者是采用拍照的方式，将CT、MR影像图上传至智能终端100，接着通过AR导航APP软件进行处理，将该CT、MR影像图命名好，将病人的名字及日期打印在上面，下一步就是将CT、MR影像图像半透明化，随后，再通过支撑架200固定住智能终端100，由软件的校准功能辅助医师进行校准，固定完成后，医生可以在智能终端100上运用绘图功能进行手术入路规划，精准锁定病灶部位。\n[0056] 为方便智能终端100的角度调节，为此支撑架200包括底座210、支撑柱220、第一调节杆230、第二调节杆240以及固定座250，将智能终端100安装在固定座250上后，通过第一调节杆230能够起到升降调节以及大幅度上下调节固定座250的目的，通过第二调节杆240则是起到沿水平方向微调固定座250的目的，对于将固定座250沿竖直方向与第二调节杆\n240转动连接，则是以便于对智能终端100的上下角度进行调节。采用上述的支撑架200来代替造价高的机械臂，能够有效的节约成本，而且还方便携带。\n[0057] 在本实施例中，具体的，智能终端100为智能手机或平板电脑。\n[0058] 在本技术方案中，对于智能终端100而言，可采用清晰度较高的智能手机或者是平板电脑，当然，为了医护人员更为直观的观测，最好是采用尺寸较大的平板电脑来作为智能终端100。\n[0059] 如图1和图2所示，在本实施例中，具体的，第一调节杆230的端部设置有套筒231，套筒231的内径大于支撑柱220的外径，套筒231套设于支撑柱220上，套筒231上还设置有第一紧固螺栓232，用于调节套筒231与支撑柱220之间的间隙，以限制调节套筒231转动及上下移动，或者是使调节套筒231脱离转动及上下移动的限制。\n[0060] 在本技术方案中，为方便调节第一调节杆230，为此在第一调节杆230的端部设置有套筒231，并且还设置有第一紧固螺栓232，第一紧固螺栓232是螺纹连接在套筒231上的，并且其端部能够伸入到套筒231内，因套筒231的内径大于支撑柱220的外径，因此能够使得第一调节杆230沿水平方向以及竖直方向进行移动，当然在需要固定时，则可通过旋转第一紧固螺栓232，使得第一紧固螺栓232的端部抵紧在支撑柱220上，使得套筒231的内壁逐渐的抵紧在支撑柱220的外壁上，在摩擦力的作用下，使得套筒231被稳固的固定在支撑柱220上。该结构简单，实用性强，而且有效的节省了生产成本。\n[0061] 如图1、图3和图5所示，在本实施例中，具体的，第一调节杆230另一端有竖直向上设置的第一连接柱234，第一连接柱234的上端设置有转动轴235，第二调节杆240的端部有竖直向下设置的第二连接柱241，第二连接柱241的下端开设有供转动轴235嵌入的安装槽\n242，第二连接柱241的侧壁上还设置有内端部伸入至安装槽242内的第二紧固螺栓243，转动第二紧固螺栓243，第二紧固螺栓243的端部向转动轴235靠近或者远离，用于限制第二连接柱241转动，或者使第二连接柱241脱离转动限制。\n[0062] 在本技术方案中，为方便转动第二调节杆240，为此在第一调节杆230上设置有第一连接柱234，第二调节杆240上设置有第二连接柱241，且第一连接柱234上的转动轴235转动的设置在第二连接柱241的安装槽242内，通过沿水平方向的外力即可推动第二调节杆\n240进行转动，当然，为了使得第二调节杆240能够被锁住，使其能够不被不轻易的移动，为此还设置有第二紧固螺栓243，通过转动第二紧固螺栓243，在第二紧固螺栓243的端部抵紧在转动轴235上后，即可限制住第二调节杆240的移动，在需要进行调节时，只需再将第二紧固螺栓243再反向拧动即可。\n[0063] 实施例2：\n[0064] 本实施例提供了一种基于神经外科的AR导航系统，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。\n[0065] 如图2和图4所示，在本实施例中，第一紧固螺栓232的外端部还设置有第一旋钮\n233。为方便旋转第一紧固螺栓232，为此还在第一紧固螺栓232上设置有第一旋钮233，第一旋钮233可采用塑料材料制成，其外表面设置成梅花状，不需要工具，通过手即可转动第一紧固螺栓232，非常方便。\n[0066] 如图3和图5所示，在本实施例中，第二紧固螺栓243的外端部还设置有第二旋钮\n244。为方便旋转第二紧固螺栓243，为此还在第二紧固螺栓243上设置有第二旋钮244，第二旋钮244可采用塑料材料制成，其外表面设置成梅花状，不需要工具，通过手即可转动第二紧固螺栓243，非常方便。\n[0067] 实施例3：\n[0068] 本实施例提供了一种基于神经外科的AR导航系统，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。\n[0069] 如图3所示，在本实施例中，第一连接柱234上设置有第一刻度环236，第二连接柱\n241上设置有与第一刻度环236相对应的第二刻度环245。\n[0070] 在本技术方案中，第二调节杆240是用于微调固定座250的，为能够更为精准的对固定座250进行调节，为此在第一连接柱234上设置有第一刻度环236，在第二连接柱241上设置有第二刻度环245，其中，第一刻度环236是用于起到参考作用的，通过调节第一刻度环\n236与第二刻度环245之间的差度，即可实现精准的微调。\n[0071] 实施例4：\n[0072] 本实施例提供了一种基于神经外科的AR导航系统，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。\n[0073] 如图1所示，在本实施例中，底座210包括：\n[0074] 支撑板211，具有两块且并排设置；\n[0075] 连接板212，两端分别与两支撑板211相连，支撑柱220设置于连接板212上；\n[0076] 其中，两支撑板211的底部两端还分别设置有自锁滚轮213。\n[0077] 在本技术方案中，为减轻底座210的重量，为此将其分为两块支撑板211以及一块连接板212，该结构稳固性强，而且不易使支撑柱220发生倾倒；在支撑板211的底部还设置有自锁滚轮213，以便于医护人员更为方便的推动支撑架200移动。\n[0078] 如图1所示，在本实施例中，优化的，支撑柱220上还设置有把手221。\n[0079] 在本技术方案中，通过在支撑柱220上设置把手221，以方便医护人员手握。\n[0080] 上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征是可以相互组合的，本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

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