專利名稱：結合c型臂與導引系統的定位方法
技術領域：
本發明涉及一種手術影像定位方法，特別是涉及ー種借由結合C型臂與導引系統的定位方法。
背景技術：
傳統的骨科手術中，決定病患往后活動范圍的最大主因，往往取決于骨釘擺放位置的精確度，然而骨骼間的相對位置為立體分布，且骨骼堅硬及不透光的特性有別于皮肉， 使得手術過程中醫生無法以肉眼觀看得知骨骼的方位，因此現行的骨科手術中，都需先經由X光照射以取得多張骨骼的影像圖片后，醫生再借由影像圖片進一步決定手術路徑或骨釘擺放的位置。C型臂是X光影像設備的一種，其具有高機動性的特點，且夠能于手術過程中不斷更新影像，是目前最為普遍使用的X光影像設備。然而手術過程中，醫生僅憑借著臨床經驗以規劃手術路徑或骨釘位置，會有精準度不足的疑慮，因此需借由C型臂不斷拍攝影像圖片，以確保手術器械或骨釘擺放位置的精確度，再加上C型臂拍攝過程中需不斷微調以取得較佳的影像圖片，所以往往導致一次手術下來需要拍攝幾十張的X光影像圖片。然而，在大量拍攝X光影像圖片吋，會使得人體暴露于巨量的輻射線下，不但會對病患造成直接的傷害，也容易使醫護人員長期暴露在X光下，而導致嚴重的后遺癥。因此，如何有效減少拍攝X光影像圖片的次數，并降低病患或是醫護人員暴露于大量的輻射線下的機會實在是目前急需解決的問題。由此可見，上述現有的手術影像定位方法在方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一歩改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般方法又沒有適切的方法能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。因此如何能創設ー種新的結合C型臂與導引系統的定位方法，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前業界極需改進的目標。有鑒于上述現有的手術影像定位方法存在的缺陷，本發明人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設 ー種新的結合C型臂與導引系統的定位方法，能夠改進一般現有的手術影像定位方法，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，并經過反復試作樣品及改進后，終于創設出確具實用價值的本發明。
發明內容
本發明的主要目的在干，克服現有的手術影像定位方法存在的缺陷，而提供ー種新的結合C型臂與導引系統的定位方法，所要解決的技術問題是使其通過定位器與導引系統的結合，并配合多個坐標系統的轉換，以取得C型臂上影像校正器與標的物間的相對空間位置，使得結合導引系統的C型臂具有精準的定位功能，井能借由兩次拍攝即取得所欲拍攝點的影像圖片，非常適于實用。
本發明的另一目的在干，提供ー種新的結合C型臂與導引系統的定位方法，所要解決的技術問題是使其借由結合導引系統與C型臂配合使用，以減少手術過程中拍攝的次數，進而降低病患或醫護人員的輻射線暴露量，從而更加適于實用。本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的其包括以下步驟提供具有一影像校正器的一 C型臂，其中該影像校正器包含有一校正平面及一第一定位器；取得一坐標轉換關系式，其借由量測該校正平面的一中心點及該第一定位器的距離，以取得該中心點及該第一定位器間的該坐標轉換關系式；取得一相對空間關系式，借由該導引系統取得該第一定位器及一標的物上的一第二定位器間的該相對空間關系式；移動該C型臂，通過計算該坐標轉換關系式及該相對空間關系式以取得該中心點及該第二定位器的相對空間位置，并移動該C型臂使該影像校正器正對于該第二定位器的定位點；進行第一次拍攝，其針對該第二定位器的定位點進行拍攝，其中該中心點對應于該C型臂所拍攝的顯像區域的影像中心；標示一欲拍攝點，在該顯像區域上標示出該欲拍攝點；以及進行第二次拍攝，其借由移動該C型臂進而調整該顯像區域的位置，使該欲拍攝點移動至該影像中心并進行拍攝。本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進ー步實現。前述的結合C型臂與導引系統的定位方法，其中所述的該影像校正器又包括一圓形板，并借由多個支架使該校正平面及該圓形板平行設置，而該第一定位器則貼附于上述支架上。前述的結合C型臂與導引系統的定位方法，其中所述的該第一定位器及該第二定位器為具有反射組件的定位器或具有光源的定位器。前述的結合C型臂與導引系統的定位方法，其中所述的該第一次拍攝的影像中心對應于該第二定位器的定位點。前述的結合C型臂與導引系統的定位方法，其中所述的取得該坐標轉換關系式包括下列步驟取得該第一定位器的一第一坐標系統；取得該校正平面的一第二坐標系統； 以及根據該第一坐標系統及該第二坐標系統，以定義出該坐標轉換關系式。前述的結合C型臂與導引系統的定位方法，其中所述的取得該相對空間關系式包括下列步驟取得該第一定位器的一第一坐標系統；取得該第二定位器的一第三坐標系統；以及根據該第一坐標系統及該第三坐標系統求得該相對空間關系式，其借由該導引系統定位該第一坐標系統及該第三坐標系統，再計算以求得該相對空間關系式。前述的結合C型臂與導引系統的定位方法，其中所述的移動該C型臂是借由手動操縱該C型臂。前述的結合C型臂與導引系統的定位方法，其中所述的移動該C型臂是借由自動操縱該C型臂本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上可知，為達到上述目的，本發明提供了一種結合C型臂與導引系統的定位方法，其包括下列步驟提供具有一影像校正器的一 C型臂，其中影像校正器包含有一校正平面及一第一定位器；取得一坐標轉換關系式，其是借由量測校正平面的一中心點及第一定位器的距離，以取得中心點及第一定位器間的坐標轉換關系式；取得一相對空間關系式，借由導引系統取得第一定位器及一標的物上的一第二定位器間的相對空間關系式；移動C型臂，通過計算坐標轉換關系式及相對空間關系式以取得中心點及第ニ定位器的相對空間位置，并移動C型臂使影像校正器正對于第二定位器的定位點；進行第一次拍攝，其是針對第二定位器的定位點進行拍攝，其中中心點是對應于C型臂所拍攝的顯像區域的影像中心；標示一欲拍攝點，在顯像區域上標示出欲拍攝點；以及進行第二次拍攝，其是借由移動C型臂進而調整顯像區域的位置，使欲拍攝點移動至影像中心并進行拍攝。借由上述技術方案，本發明結合C型臂與導引系統的定位方法至少具有下列優點及有益效果1、結合導引系統的C型臂具有精準定位的功能，能在兩次拍攝內即取得欲拍攝點的影像圖片。2、借由本定位方法的實施，可提升影像擷取的準確度，進而減少拍攝的次數及人體所吸收的輻射線量。綜上所述，本發明包括下列步驟提供具有影像校正器的C型臂；取得坐標轉換關系式；取得相對空間關系式；移動C型臂；進行第一次拍攝；標示欲拍攝點；以及進行第二次拍攝。本發明的定位方法借由坐標轉換關系式與相對空間關系式，通過計算其空間關系并定位后進行第一次拍攝，接續標示感興趣的欲拍攝點后，再進行二次拍攝，因此只需兩次拍攝即可將傷處調整至拍攝定位，借此可減少拍攝次數，進而降低暴露于X光下的輻射線量。本發明在技術上有顯著的進步，具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設計。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
圖1為本發明實施例的一種結合C型臂與導引系統的定位方法流程圖。圖2為本發明結合C型臂與導引系統的定位方法實施例的一種結合C型臂與導引系統的示意圖。圖3為本發明結合C型臂與導引系統的定位方法實施例的ー種影像校正器的示意圖。圖4為本發明結合C型臂與導引系統的定位方法實施例的ー種取得坐標轉換關系式的流程圖。圖5為本發明結合C型臂與導引系統的定位方法實施例的ー種取得相對空間關系式的流程圖。圖6為本發明結合C型臂與導引系統的定位方法實施例的一種顯像區域的示意圖。10:C型臂11:接收端12:發射端20:導引系統30 影像校正器 31 校正平面31a:中心點32 第一定位器33:圓形板34:支架
5
35 夾具40 標的物41 第二定位器41a 定位點50 顯像區域51 影像中心52 欲拍攝點Fl 第一坐標系統F2 第二坐標系統F3 第三坐標系統
具體實施例方式為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的結合C型臂與導引系統的定位方法其具體實施方式
、方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。圖1為本發明實施例的一種結合C型臂與導引系統的定位方法流程圖。圖2為本發明實施例的一種結合C型臂10與導引系統20的示意圖。圖3為本發明實施例的ー種影像校正器30的示意圖。圖4為本發明實施例的ー種取得坐標轉換關系式的流程圖。圖5 為本發明實施例的ー種取得相對空間關系式的流程圖。圖6為本發明實施例的一種顯像區域50的示意圖。請參閱圖1所示，本實施例為ー種結合C型臂10與導引系統20的定位方法，其包括下列步驟提供具有一影像校正器的一 C型臂(SlO)；取得一坐標轉換關系式(S20)；取得一相對空間關系式(S30)；移動C型臂(S40)；進行第一次拍攝(S50)；標示一欲拍攝點 (S60)；以及進行第二次拍攝(S70)。提供具有一影像校正器的一 C型臂(SlO)請參閱圖2所示，影像校正器30可用以輔助校正C型臂10拍攝時所產生的影像變形，因此影像校正器30裝設于C型臂10的接收端11處，而相應于C型臂10的發射端12則放置有一標的物40，在本實施例中標的物40 即為病患的傷處。請參閱圖3所示，影像校正器30包含有一校正平面31、一第一定位器32、一圓形板33及多個支架34，其中校正平面31及圓形板33上皆鑲有多個鋼珠(圖未示)以作為校正影像變形的輔助標記，而第一定位器32為具有反射組件的定位器或具有光源的定位器， 導引系統20可通過發射光線至第一定位器32并接收被第一定位器32的反射組件反射的光線，又或接收第一定位器32光源所發射的光線，以準確地得知第一定位器32在空間中的相對位置。再者，影像校正器30通過ー夾具35以夾設于C型臂10的接收端11處(請同時參閱圖2、，并借由多個支架34使圓形板33與校正平面31平行設置，而第一定位器32則貼附于支架；34上，因此第一定位器32設置于影像校正器30的側邊。取得一坐標轉換關系式(S20)如圖2及圖3所示，由于影像校正器30為剛體結構，故校正平面31與第一定位器32的相對距離是固定的，因此可借由量測校正平面31的一中心點31a及第一定位器32的距離，以取得中心點31a及第一定位器32間的坐標轉換關系式。請參閱圖4所示，更進一歩詳述，取得坐標轉換關系式包括下列步驟取得第一定位器的一第一坐標系統(S21)；取得校正平面的一第二坐標系統(S22)；以及定義坐標轉換關系式(S23)。
取得第一定位器的一第一坐標系統(S21)如圖2所示，是以第一定位器32為主體并定義出一第一坐標系統F1。取得校正平面的一第二坐標系統(S22)又以校正平面31為主體且定義出一第二坐標系統F2。定義坐標轉換關系式(S23):借由量測第一定位器32與校正平面31的中心點31a 的距離，再根據第一坐標系統Fl及第ニ坐標系統F2間的相對坐標，進而定義出坐標轉換關系式F2 = Tl. F1，其中Tl為坐標轉換矩陣。以圖2為例，假設經量測獲知校正平面31的中心點31a在第一坐標系統Fl中的坐標值為053，255，150)，則經過坐標轉換關系式的轉換后，可計算得知中心點31a在第二坐標系統F2上的坐標值為(100，50，50)，因此能夠通過坐標轉換關系式，輕易地轉換空間中任一點使其以第一坐標系統Fl或第二坐標系統F2的坐標值表示。取得一相對空間關系式(S30)請同時參閱圖2，醫護人員在進行拍攝前會先將ー 第二定位器41裝設于標的物40上，在本實施例中即病患的傷處，其中第二定位器41同樣為具有反射組件的定位器或具有光源的定位器。接著，再借由導引系統20取得第一定位器 32及第ニ定位器41在空間中的相對位置，并通過計算以取得第一定位器32及第ニ定位器 41的相對空間關系式。請參閱圖5所示，進ー步詳述，取得相對空間關系式包括下列步驟取得第一定位器的一第一坐標系統(S31)；取得第二定位器的一第三坐標系統(S32)；以及計算相對空間關系式(S33)。取得第一定位器的一第一坐標系統(S31)如圖2所示，是以第一定位器32為主體并定義出第一坐標系統Fl。取得第二定位器的一第三坐標系統(S32)又以第二定位器41為主體且定義出一第三坐標系統F3。計算相對空間關系式(S33)借由導引系統20以光學定位出第一定位器32及第 ニ定位器41的相對空間距離，再根據第一坐標系統Fl及第三坐標系統F3，以計算求得相對空間關系式Fl = T2. F3，其中T2為相對空間矩陣。同樣以圖2為例，假設第二定位器41所插設的定位點41a在第三坐標系統F3的坐標值為(120，58，100)，先經由相對空間關系式使定位點41a轉換至第一坐標系統Fl中的坐標值為(210，225，300)，再通過坐標轉換關系式再次轉換定位點41a至第二坐標系統F2， 并求得定位點41a在第二坐標系統F2的坐標值為(105，65，102)。因此空間中任一點，可通過坐標轉換關系及相對空間關系式的結合，進而推算出其在第一坐標系統F1、第二坐標系統F2或第三坐標系統F3的坐標值。移動C型臂(S40)通過上述坐標轉換關系式及相對空間關系式的計算并結合兩式，可進ー步將第二定位器41的定位點41a與校正平面31的中心點31a轉換至相同坐標系統的坐標值，以取得校正平面31的中心點31a及第ニ定位器41的相對空間位置，并據此通過移動C型臂10使影像校正器30正對于第二定位器41。也就是說，可根據校正平面31 的中心點31a與第二定位器41的相對空間位置而移動C型臂10，并使得C型臂10上的影像校正器30的中心點31a正對于第二定位器41的定位點41a。此外，C型臂10可借由手動操縱以移動之，或借由儀器以自動操縱C型臂10的移動方位。
以圖2為例，假設第二定位器41的定位點41a在第三坐標系統F3的坐標值為 (120，58，100)，經相對空間關系式與坐標轉換關系式的計算后可求得定位點41a在第二坐標系統F2的坐標值為(105，65，102)，而又假設C型臂10開機時影像校正器30的中心點 31a在第二坐標系統F2的坐標值為(80，60，20)，則需進一步移動C型臂10到第二坐標系統F2下坐標值為(105，65，20)的位置，以使得中心點31a與定位點41a上下對應。進行第一次拍攝(S50):請同時參閱圖2及圖6，C型臂10針對第二定位器41的定位點41a處進行拍攝，由于C型臂10的拍攝區域是通過影像校正器30投影于傷處，因此校正平面31的中心點31a對應于C型臂10所拍攝的顯像區域50中的影像中心51，又因為移動C型臂10后使校正平面31的中心點31a與第二定位器41的定位點41a上下對應，因此中心點31a-第二定位器41的定位點41a-影像中心51三點是位于同一垂直軸上。標示ー欲拍攝點(S60)如圖6所示，由于本實施例精準的定位方法，使得進行第一次拍攝后所得到顯像區域50的影像圖片可清晰顯示傷處的細節，因此醫護人員可再進一步在顯像區域50上標示出感興趣的欲拍攝點52。進行第二次拍攝(S70)再次移動C型臂10并針對欲拍攝點52來調整顯像區域50 的位置，使影像中心51移動至欲拍攝點52，并讓欲拍攝點52重疊于影像中心51的位置，以使得欲拍攝點52能位于顯像區域50的影像中心51方便清楚觀之，即可進行第二次拍攝。因此，在定位過程中遂可通過上述的定位方法，先取得硬設備中影像校正器30、第一定位器32及第ニ定位器41在空間中的坐標系統轉換關系式及相對空間關系式，藉此移動C型臂10以精準地定位拍攝區域，并通過第一次拍攝時所得的細節圖片，進一步在顯像區域50中標示欲拍攝點52，再次移動C型臂10以微調顯像區域50中顯示的影像圖片。如上所述，僅需通過兩次拍攝即可準確地取得欲拍攝點52的影像圖片，因此可借由本實施例的定位方法達到降低拍攝張數，并進而減少人體暴露于輻射線的暴露量。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述掲示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種結合C型臂與導引系統的定位方法，其特征在于其包括以下步驟提供具有一影像校正器的一 C型臂，其中該影像校正器包含有一校正平面及一第一定位器；取得一坐標轉換關系式，其借由量測該校正平面的一中心點及該第一定位器的距離， 以取得該中心點及該第一定位器間的該坐標轉換關系式；取得一相對空間關系式，借由該導引系統取得該第一定位器及一標的物上的一第二定位器間的該相對空間關系式；移動該C型臂，通過計算該坐標轉換關系式及該相對空間關系式以取得該中心點及該第二定位器的相對空間位置，并移動該C型臂使該影像校正器正對于該第二定位器的定位 進行第一次拍攝，其針對該第二定位器的定位點進行拍攝，其中該中心點對應于該C 型臂所拍攝的顯像區域的影像中心；標示ー欲拍攝點，在該顯像區域上標示出該欲拍攝點；以及進行第二次拍攝，其借由移動該C型臂進而調整該顯像區域的位置，使該欲拍攝點移動至該影像中心并進行拍攝。
2.根據權利要求1所述的結合C型臂與導引系統的定位方法，其特征在于該影像校正器又包括一圓形板，并借由多個支架使該校正平面及該圓形板平行設置，而該第一定位器則貼附于上述支架上。
3.根據權利要求1所述的結合C型臂與導引系統的定位方法，其特征在于該第一定位器及該第二定位器為具有反射組件的定位器或具有光源的定位器。
4.根據權利要求1所述的結合C型臂與導引系統的定位方法，其特征在于該第一次拍攝的影像中心對應于該第二定位器的定位點。
5.根據權利要求1所述的結合C型臂與導引系統的定位方法，其特征在于取得該坐標轉換關系式包括下列步驟取得該第一定位器的一第一坐標系統；取得該校正平面的一第二坐標系統；以及根據該第一坐標系統及該第二坐標系統，以定義出該坐標轉換關系式。
6.根據權利要求1所述的結合C型臂與導引系統的定位方法，其特征在于取得該相對空間關系式包括下列步驟取得該第一定位器的一第一坐標系統；取得該第二定位器的一第三坐標系統；以及根據該第一坐標系統及該第三坐標系統求得該相對空間關系式，其借由該導引系統定位該第一坐標系統及該第三坐標系統，再計算以求得該相對空間關系式。
7.根據權利要求1所述的結合C型臂與導引系統的定位方法，其特征在于移動該C型臂是借由手動操縱該C型臂。
8.根據權利要求1所述的結合C型臂與導引系統的定位方法，其特征在于移動該C型臂是借由自動操縱該C型臂。
全文摘要
本發明是有關于一種結合C型臂與導引系統的定位方法，其包括下列步驟提供具有影像校正器的C型臂；取得坐標轉換關系式；取得相對空間關系式；移動C型臂；進行第一次拍攝；標示欲拍攝點；以及進行第二次拍攝。本發明的定位方法借由坐標轉換關系式與相對空間關系式，通過計算其空間關系并定位后進行第一次拍攝，接續標示感興趣的欲拍攝點后，再進行二次拍攝，因此只需兩次拍攝即可將傷處調整至拍攝定位，借此可減少拍攝次數，進而降低暴露于X光下的輻射線量。
文檔編號A61B6/00GK102579061SQ20111000968
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月12日 優先權日2011年1月12日
發明者吳啟斌, 吳明昌, 陳彥竹, 黃炳峰 申請人:元創生技股份有限公司