阅读说明：本技术 与电磁导航系统配套使用的器械的自动识别方法 (Automatic identification method of instrument used in cooperation with electromagnetic navigation system ) 是由 王炳强 孙世民 孙之建 于 2020-11-20 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种与电磁导航系统配套使用的器械的自动识别方法,包括将跟踪装置固定在手术器械末端的连接部上；将位置读取装置放置在磁场发生器的磁场范围内；使手术器械处在位置读取装置的读取范围内,通过跟踪装置读取手术器械末端的位置信息；将手术器械前部尖端与位置读取装置配合使用,读取手术器械前部尖端的位置信息；将两个位置信息发送到电磁导航系统中；电磁导航系统将接收到的数据与预先存储的数据相匹配,当匹配成功时,在电磁导航系统中显示对应手术器械的器械图标；查看显示的器械图标是否为所需手术器械,是则继续导航所计划的手术。上述方法使用统一的跟踪装置及位置读取装置,利用手术器械几何布局差异,可区分识别多种手术器械。(The invention provides an automatic identification method of an instrument matched with an electromagnetic navigation system, which comprises the following steps of fixing a tracking device on a connecting part at the tail end of a surgical instrument; placing the position reading device within the magnetic field of the magnetic field generator; the surgical instrument is positioned in the reading range of the position reading device, and the position information of the tail end of the surgical instrument is read through the tracking device; the front tip of the surgical instrument is matched with a position reading device for use, and the position information of the front tip of the surgical instrument is read; transmitting the two position information to an electromagnetic navigation system; the electromagnetic navigation system matches the received data with the pre-stored data, and when the matching is successful, instrument icons corresponding to the surgical instruments are displayed in the electromagnetic navigation system; and if the displayed instrument icon is checked whether the instrument icon is the required surgical instrument, the planned operation is continued to be navigated. The method uses a uniform tracking device and a position reading device, and can distinguish and identify various surgical instruments by using the geometric layout difference of the surgical instruments.)

与电磁导航系统配套使用的器械的自动识别方法

技术领域

本发明涉及器械识别技术领域，尤其涉及一种与电磁导航系统配套使用的器械的自动识别方法，这里的器械指的是手术器械。

背景技术

在耳鼻喉手术过程中，需要更换不同的手术器械完成不同的手术动作。在传统手术中，需要助手根据医生指令将所需器械交给医生，由医生目测确认是否为所需器械，方可继续手术。在导航手术中，使用多个手术器械，要能被区分开并准确定位，需要在每一个手术器械上设计不同的线圈位置加以区分，这种做法有一定难度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本申请提出了一种与电磁导航系统配套使用的器械的自动识别方法，其使用统一的跟踪装置以及位置读取装置，利用手术器械几何布局的差异，可区分识别多种手术器械。

为了实现上述目的，本申请提出了一种与电磁导航系统配套使用的器械的自动识别方法，包括以下步骤：

步骤1、将跟踪装置固定在手术器械末端设有的连接部上，所述跟踪装置用于与电磁导航系统配套使用，用于读取所述手术器械末端的位置信息；

步骤2、将位置读取装置放置在磁场发生器的磁场范围内，其中所述磁场发生器通过控制单元连接到所述电磁导航系统中，所述位置读取装置用于与电磁导航系统配套使用，用于读取所述手术器械前部尖端的位置信息；

步骤3、使所述手术器械处在所述位置读取装置的读取范围内，此时，所述跟踪装置处在磁场发生器的磁场范围内，通过所述跟踪装置读取手术器械末端的位置信息；将所述手术器械前部尖端与所述位置读取装置相配合使用，并且将所述手术器械前部尖端停留在所述位置读取装置中预设位置处预设的时间，使得所述位置读取装置读取所述手术器械前部尖端的位置信息；

步骤4、所述位置读取装置与跟踪装置分别将读取到的手术器械的位置信息，通过接口单元传送到控制单元，所述控制单元将得到的位置信息发送到电磁导航系统中；

步骤5、所述电磁导航系统对接收到的数据进行分析处理：将接收到的数据与电磁导航系统中预先存储的数据相匹配，其中预先存储的数据中，包括若干组数据，一组数据对应着一种手术器械的末端位置信息和前部尖端位置信息，当匹配失败时，输出错误警告；当匹配成功时，在电磁导航系统中显示对应手术器械的器械图标；

步骤6、查看显示的器械图标是否为所需手术器械，如果显示正确，继续导航所计划的手术；如果显示错误，更换手术器械重新进行识别。

在一些实施例中，将每种手术器械的前部尖端与用于连接跟踪装置的连接部的直线连线距离记作识别距离，任意两个手术器械的识别距离的差值的绝对值大于等于3mm。

在一些实施例中，所述跟踪装置包括外壳、内衬部和卡扣，其中所述内衬部上设有两个不在同一水平面上的第一线圈槽，所述两个第一线圈槽之间的锐角夹角在10°～80°，每个第一线圈槽内均安装有第一电磁线圈，在所述内衬部上还设有与所述两个第一线圈槽相连通的第一凹槽，所述第一凹槽内设有第一缠线柱，从第一电磁线圈引出的第一线圈电线在第一缠线柱上进行缠绕，所述第一线圈电线经设置在所述内衬部上的第一走线槽以及设置在所述外壳上的第二走线槽引出，所述第一线圈电线用于与接口单元相连接；所述外壳的上端呈开口状，在所述外壳内设有容置腔，所述容置腔用于放置所述内衬部，所述外壳内设有卡槽，所述卡槽与设置在所述内衬部上的卡爪配合使用，以将所述内衬部固定在所述外壳上；在所述外壳的下端面处设有用于连接手术器械的连接孔，所述连接孔用于与设置在所述手术器械上的连接部配合使用，所述外壳的两个侧表面上对称的设有两个第一滑道，在所述外壳的两个侧表面上还对称的设有两个第二滑道，所述第一滑道与设置在所述卡扣内壁上的第一滑块配合使用，所述第二滑道与设置在所述卡扣内壁上的第二滑块配合使用，所述卡扣套在所述外壳上且相对于所述外壳能够进行前后滑动，在所述外壳上还设有限位凸台，以防止所述卡扣滑出所述外壳，在所述卡扣的内壁上还对称的设有两个第二凹槽，所述第二凹槽处在第一滑块和第二滑块的下方，用于固定手术器械。

在一些实施例中，在所述卡扣上还设有推把。

在一些实施例中，所述第二凹槽用于与设置在手术器械上的定位导柱配合使用，当滑动所述卡扣，所述定位导柱进入所述第二凹槽内时，沿着所述定位导柱的前进方向，所述第二凹槽的槽宽逐渐变小，通过所述第二凹槽将所述定位导柱卡紧，以将所述手术器械与所述跟踪装置固定在一起。

在一些实施例中，所述位置读取装置包括底座和底座盖，所述底座和底座盖连接在一起，在所述底座中设有两个不在同一水平面的第二线圈槽，所述两个第二线圈槽之间的夹角为10～80°，每个第二线圈槽内均安装有第二电磁线圈，在底座中还设有第二缠绕柱，从第二电磁线圈引出的第二线圈电线在第二缠绕柱上进行缠绕，从设置在所述底座上的出线孔引出，所述第二线圈电线用于与接口单元相连接；在所述底座的外表面上还设有识别槽，所述识别槽用于配合手术器械的前部尖端使用。

在一些实施例中，所述识别槽所处的位置区域对应着两个第二线圈槽之间的区域。

本申请的该方案的有益效果在于上述与电磁导航系统配套使用的器械的自动识别方法，其使用统一的跟踪装置以及位置读取装置，利用手术器械几何布局的差异，可区分识别多种手术器械，该方法具有跟踪装置以及位置读取装置通用性强，手术器械识别速度快的优点。

附图说明

图1示出了实施例中与电磁导航系统配套使用的器械的自动识别系统的原理图。

图2示出了实施例中跟踪装置的结构示意图。

图3示出了实施例中跟踪装置的局部爆炸结构示意图。

图4示出了实施例中内衬部的结构示意图，其中(a)为一个角度的结构示意图，(b)为另一个角度的结构示意图。

图5示出了实施例中外壳的结构示意图，其中(a)为一个角度的结构示意图，(b)为另一个角度的结构示意图。

图6示出了实施例中卡扣的结构示意图。

图7示出了实施例中位置读取装置的结构示意图。

图8示出了实施例中底座的结构示意图，其中(a)是一个角度的结构示意图，(b)是另一个角度的结构示意图。

图9示出了实施例中底座盖的结构示意图，其中(a)是一个角度的结构示意图，(b)是另一个角度的结构示意图。

图10示出了实施例中位置读取装置与手术器械配合使用状态图。

图11示出了多种手术器械的结构示意图。

附图标记：101-磁场发生器，102-位置读取装置，103-跟踪装置，104-控制单元，105-接口单元，106-电磁导航系统，107-手术器械，108-连接部，109-读取范围，1-外壳，2-内衬部，3-卡扣，11-连接孔，12-第一滑道，13-限位凸台，14-第二滑道，15-卡槽，16-第二走线槽，21-第一线圈槽，22-第一缠线柱，23-卡爪，24-第一走线槽，25-第一电磁线圈，26-第一线圈电线，27-第一凹槽，31-第二滑块，32-第一滑块，33-第二凹槽，34-推把，4-底座，5-底座盖，41-识别槽，42-第一连接孔，43-第二连接孔，44-第二缠绕柱，45-连接凹槽，46-出线孔，47-第二线圈槽，48-第二电磁线圈，51-第三连接孔，52-第四连接孔，53-连接凸起。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步的说明。

如图1所示，本申请所涉及的与电磁导航系统配套使用的器械的自动识别方法包括以下步骤：

步骤1、将跟踪装置103固定在手术器械107末端设有的连接部108上，所述跟踪装置103用于与电磁导航系统106配套使用，用于读取所述手术器械107末端的位置信息。

步骤2、将位置读取装置102放置在磁场发生器101的磁场范围内，其中所述磁场发生器101通过控制单元104连接到所述电磁导航系统106中，所述位置读取装置102用于与电磁导航系统106配套使用，用于读取所述手术器械107前部尖端的位置信息。

步骤3、使所述手术器械107处在所述位置读取装置102的读取范围109内，如图10所示，此时，所述跟踪装置103处在磁场发生器101的磁场范围内，通过所述跟踪装置103读取手术器械107末端的位置信息；将所述手术器械107前部尖端与所述位置读取装置102相配合使用，并且将所述手术器械107前部尖端停留在所述位置读取装置102中预设位置处预设的时间，例如停留3秒钟，使得所述位置读取装置102读取所述手术器械107前部尖端的位置信息。

步骤4、所述位置读取装置102与跟踪装置103分别将读取到的手术器械107的位置信息，通过接口单元105传送到控制单元104，所述控制单元104将得到的位置信息发送到电磁导航系统106中。

步骤5、所述电磁导航系统106对接收到的数据进行分析处理：将接收到的数据与电磁导航系统106中预先存储的数据相匹配，其中预先存储的数据中，包括若干组数据，一组数据对应着一种手术器械的末端位置信息和前部尖端位置信息，当匹配失败时，输出错误警告；当匹配成功时，在电磁导航系统106中显示对应手术器械的器械图标。

具体的手术器械的样式多种多样，如图11所示，其前部尖端与用于连接跟踪装置103的连接部108的直线连线距离各不相同，将该直线连线距离记作识别距离，想要识别出多种手术器械，需要任意两个手术器械的识别距离的差值的绝对值大于等于3mm，例如，第一种手术器械的识别距离是amm，第二种手术器械的识别距离是bmm，则需要|a-b|≥3mm，这样的话，通过本申请所涉及的方法就可以实现这两种手术器械的自动识别。

步骤6、查看显示的器械图标是否为所需手术器械，如果显示正确，继续导航所计划的手术；如果显示错误，更换手术器械重新进行识别。

在本实施例中，所述跟踪装置103的结构如下，如图2-6所示，包括外壳1、内衬部2和卡扣3，其中所述内衬部2上设有两个不在同一水平面上的第一线圈槽21，所述两个第一线圈槽21交叉设置，二者之间的锐角夹角在10°～80°，每个第一线圈槽21内均安装有第一电磁线圈25，所述第一电磁线圈25可用医用胶进行固定，在所述内衬部2上还设有与所述两个第一线圈槽21相连通的第一凹槽27，所述第一凹槽27内设有第一缠线柱22，从第一电磁线圈25引出的第一线圈电线26在第一缠线柱22上进行缠绕，至少缠绕一圈，所述第一线圈电线26经设置在所述内衬部2上的第一走线槽24以及设置在所述外壳1上的第二走线槽16引出，所述第一线圈电线26用于与接口单元105相连接。

所述外壳1的上端呈开口状，在所述外壳1内设有容置腔，所述容置腔用于容纳所述内衬部2的部分结构，即第一电磁线圈25等相关结构，所述外壳1内设有卡槽15，所述卡槽15与设置在所述内衬部2上的卡爪23配合使用，以便将所述内衬部2固定在所述外壳1上；在所述外壳1的下端面处设有用于连接手术器械107的连接孔11，所述连接孔11用于与设置在所述手术器械107上的连接部108配合使用，使用时，将所述连接部108插入连接孔11中。

所述外壳1的两个侧表面上对称的设有两个第一滑道12，在所述外壳1的两个侧表面上还对称的设有两个第二滑道14，所述第一滑道12与设置在所述卡扣3内壁上的第一滑块32配合使用，所述第二滑道14与设置在所述卡扣3内壁上的第二滑块31配合使用，所述卡扣3套在所述外壳1上且相对于所述外壳1能够进行前后滑动，在所述外壳1上还设有限位凸台13，以防止所述卡扣3滑出所述外壳1，在本实施例中，所述限位凸台13用于限制第二滑块31的滑动范围；为了方便使卡扣3在外壳1上滑动，在所述卡扣3上还设有推把34。在所述卡扣3的内壁上还对称的设有两个第二凹槽33，所述第二凹槽33处在第一滑块32和第二滑块31的下方，用于固定手术器械107。在本实施例中，所述第二凹槽33用于与设置在手术器械107上的定位导柱配合使用，滑动所述卡扣3，使得所述定位导柱进入所述第二凹槽33内，所述第二凹槽33的槽宽逐渐变小，直至通过所述第二凹槽33将所述定位导柱卡紧，进而使得所述手术器械107与所述跟踪装置固定在一起。

在本实施例中，所述位置读取装置102的结构如下，如图7-9所示，包括底座4和底座盖5，所述底座4和底座盖5连接在一起，在本实施例中，所述底座4上设有连接凹槽45，在所述底座盖5上设有与所述连接凹槽45配合使用的连接凸起53，将所述连接凸起53和连接凹槽45通过医用胶连接，进而将所述底座4和底座盖5连接在一起。

在所述底座4中设有两个不在同一水平面的第二线圈槽47，所述两个第二线圈槽47之间的夹角为10～80°，每个第二线圈槽47内均安装有第二电磁线圈48，所述第二电磁线圈48可用医用胶进行固定，在底座4中还设有第二缠绕柱44，从第二电磁线圈48引出的第二线圈电线在第二缠绕柱44上进行缠绕，从设置在所述底座4上的出线孔46引出，所述第二线圈电线用于与接口单元105相连接。

在所述底座4上设有用于连接手术器械的底座连接孔，在本实施例中，在所述底座4上设有两个用于连接手术器械的底座连接孔，分别记作第一连接孔42和第二连接孔43，在所述底座盖5的相应位置处设有与所述底座连接孔配合使用的底座盖连接孔，在本实施例中，在所述底座盖5上设有第三连接孔51和第四连接孔52，当所述底座4和底座盖5连接在一起时，各个底座连接孔和各个底座盖连接孔一一对应，用于连接手术器械。这样的结构设计，可以使所述位置读取装置102独立使用，将已知种类功能的手术器械直接连接在所述位置读取装置102上，之后将所述位置读取装置102连接电磁导航系统，便可以读取手术器械的位置信息。

在所述底座4的外表面上还设有识别槽41，所述识别槽41用于配合手术器械的前部尖端使用，在本实施例中，所述识别槽41所处的位置区域对应着两个第二线圈槽47之间的区域。在使用时，将手术器械107的前部尖端抵在所述识别槽41处，停留预设的时间，则位置读取装置102会读取手术器械107的前部尖端位置信息。

本申请所涉及的与电磁导航系统配套使用的器械的自动识别方法，其使用统一的跟踪装置以及位置读取装置，利用手术器械几何布局的差异，可区分识别多种手术器械，该方法具有跟踪装置以及位置读取装置通用性强，手术器械识别速度快的优点。