基于智能硬件和云计算技术的脊柱微创手术支撑系统

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体是基于智能硬件和云计算技术的脊柱微创手术支撑系统。

背景技术

人们在工作和生活中有时需要长时间保持某一个固定的姿势，例如，在治疗某些疾病或者在实施手术时，就需要固定患者的体位，以精确地对准病灶部位进行治疗或手术。对于需要实施麻醉的患者，固定体位尤为重要。这是因为：患者麻醉后会暂时失去意识而无法自主地保持其体位。因此，就需要借助一种装置来固定患者的体位并使其在规定的时间内保持不变。

为了解决上述问题，专利公开号CN112569074B公开了侧卧位脊柱微创手术智能化固定装置及其使用方法，包括两个相对称的支架，两个所述支架相互靠近的一侧均转动连接有第一转轴，两个所述第一转轴相互靠近的一端固定连接有同一个床板。

上述侧卧位脊柱微创手术智能化固定装置及其使用方法，通过调节患者体位方便医生进行微创手术，但脊柱的运动节点较多，仅通过调整床板角度难以将脊柱调整至适合手术的曲度。

发明内容

为了解决现有技术中难以将患者脊柱调整到适合手术的曲度的问题，本发明的目的是提供基于智能硬件和云计算技术的脊柱微创手术支撑系统，能够调整患者脊柱的生理曲度，方便医生进行操作。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：基于智能硬件和云计算技术的脊柱微创手术支撑系统，包括脊柱曲度调整组件、摄像机、投影器和控制器；

脊柱曲度调整组件包括支撑床，支撑床上排列有若干顶块，支撑床内设有用于驱动顶块的气缸组；

摄像机和投影器均位于支撑床外侧并倾斜放置，摄像机和投影器的作用范围覆盖支撑床；

控制器用于输入患者的脊柱CT图像，将脊柱CT图像进行三维重建生产脊柱模型，医生通过脊柱模型制定微创手术方案，将手术操作位置标记在脊柱模型上；

控制器用于在手术前通过摄像机拍摄的图像、脊柱CT图像和脊柱模型对患者当前脊柱曲度进行拟合，根据手术操作位置标记进行投影，引导医生操作；

控制器用于在获取脊柱曲度调整组件驱动数据，根据驱动数据变化调节脊柱模型姿态，调整投影的手术操作位置标记的位置。

采用上述方案后实现了以下有益效果：患者需要预先进行CT扫描，确定病变部位，利用脊柱CT图像进行三维重建生产脊柱模型，进行手术方案制定，并依照制定的手术方案，将手术操作位置标记在脊柱模型上，手术操作位置标记例如微创开口的数量、位置和长度等。

患者趴在支撑床上并进行麻醉，之后开始将患者脊柱与脊柱模型进行拟合定位，确保投影位置的准确度。脊柱CT图像在成像时包含有患者体表的轮廓信息，因此在拟合时脊柱CT图像能够结合摄像机拍摄的图像对脊柱模型定位。之后将手术操作位置标记投影在患者体表，使医生能够根据投影进行手术操作。控制器会监听脊柱曲度调整组件的驱动数据，并根据驱动数据改变脊柱模型姿态，从而使投影位置能够根据脊柱曲度调整组件的运动进行调整。脊柱曲度调整组件上的顶块能够受控制而上下移动，使支撑床表面形成多种曲度，从而主动的改变麻醉后的患者的脊柱曲度。医生调整患者的脊柱曲度，使脊柱曲度调整组件能够方便微创手术进行。

与现有技术相比，通过脊柱曲度调整组件能够调节患者的脊柱曲度，使患者的脊柱曲度能够更方便微创手术进行；利用投影的方式，将制定的微创手术方案操作位置标记投影至患者身体表面，使手术过程能够依照制定的方案准确进行，并随着脊柱曲度调整组件的调节而变化投影位置，方便手术过程中随时调整患者姿态。

进一步，控制器在拟合时控制脊柱曲度调整组件不断改变患者的脊柱曲度，使患者的脊柱曲度更接近于CT图像内脊柱曲度。

有益效果：患者在CT扫描时的姿态和在支撑床上的姿态不同，通过不断改变患者的脊柱曲度能够使患者在支撑床上的姿态逐步贴合患者CT扫描时的姿态，降低拟合难度并提高拟合准确度。

进一步，控制器在拟合后控制脊柱曲度调整组件改变患者的脊柱曲度，根据患者脊柱关键点移动情况与脊柱模型运动反馈进行对比校正。

有益效果：在拟合后通过控制脊柱曲度调整组件调整患者曲度后与脊柱模型运动反馈进行对比校正拟合结果，提高拟合的准确性。

进一步，控制器信号连接有显示屏，控制器用于将摄像机采集图像内的手术操作位置标记区域进行放大，显示屏显示放大后的区域。

有益效果：显示屏显示放大后的区域使医生能够更精准依赖手术操作位置标记进行操刀。

进一步，控制器在对比校正后将脊柱关键点投影至患者背部表面，医生核对无误后完成拟合。

有益效果：将脊柱关键点投影至患者背部表面方便医生结合患者状态确定拟合准确性，确保拟合准确以减少手术创口错误而引发的医疗事故。

进一步，支撑床上开设有呼吸口。

有益效果：患者趴在支撑床时面向支撑床难以呼吸，而侧头又会影响脊柱曲度。呼吸口能够在患者面向支撑床时提供空气供患者呼吸。

进一步，控制器用于根据摄像机拍摄的图像换算患者脊柱长度，在控制脊柱曲度调整组件时，根据患者脊柱长度控制驱动的顶块数量。

有益效果：不同患者的身材不同，因此脊柱长度不同。当患者脊柱长度较短时，容易使调整患者脊柱仅能够接触到部分顶块，使患者脊柱曲度变形不充分。通过获取患者的脊柱长度，调节驱动顶块的数量，减少由患者脊柱长度过短带来的。

进一步，支撑床上固定连接有弹性膜，弹性膜覆盖于顶块上。

有益效果：顶块之间的缝隙可能会藏污纳垢，可能会导致患者感染。弹性膜在保持顶块能够运动的同时，将顶块之间的缝隙遮挡，使细菌病菌难以藏在顶块之间的缝隙内，减少患者感染的风险。

附图说明

图1为本发明实施例的示意图。

图2为支撑床的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：支撑床1、顶块2、气缸组3、呼吸口4、弹性膜5。

实施例一

实施例基本如附图1和附图2所示：

基于智能硬件和云计算技术的脊柱微创手术支撑系统，包括脊柱曲度调整组件、摄像机、投影器和控制器，摄像机的型号为MJSXJ15CM，投影器的型号为RigalB1，控制器包括主机和云计算服务器，主机的型号为XXYTS2023PC01，云计算服务器的型号为SR258；

脊柱曲度调整组件包括支撑床1，支撑床1上排列有若干顶块2，支撑床1内螺栓固定有用于驱动顶块2的气缸组3，气缸组3包括多个型号为SC100X75；

摄像机和投影器均位于支撑床1外侧并倾斜放置，摄像机和投影器的作用范围覆盖支撑床1；

控制器用于输入患者的脊柱CT图像，将脊柱CT图像进行三维重建生产脊柱模型，医生通过脊柱模型制定微创手术方案，将手术操作位置标记在脊柱模型上；

控制器用于在手术前通过摄像机拍摄的图像、脊柱CT图像和脊柱模型对患者当前脊柱曲度进行拟合，根据手术操作位置标记进行投影，引导医生操作；

控制器用于在获取脊柱曲度调整组件驱动数据，根据驱动数据变化调节脊柱模型姿态，调整投影的手术操作位置标记的位置。

具体实施过程如下：患者需要预先进行CT扫描，确定病变部位，利用脊柱CT图像进行三维重建生产脊柱模型，进行手术方案制定，并依照制定的手术方案，将手术操作位置标记在脊柱模型上，手术操作位置标记例如微创开口的数量、位置和长度等。

患者趴在支撑床1上并进行麻醉，之后开始将患者脊柱与脊柱模型进行拟合定位，确保投影位置的准确度。脊柱CT图像在成像时包含有患者体表的轮廓信息，因此在拟合时脊柱CT图像能够结合摄像机拍摄的图像对脊柱模型定位。之后将手术操作位置标记投影在患者体表，使医生能够根据投影进行手术操作。控制器会监听脊柱曲度调整组件的驱动数据，并根据驱动数据改变脊柱模型姿态，从而使投影位置能够根据脊柱曲度调整组件的运动进行调整。脊柱曲度调整组件上的顶块2能够受控制而上下移动，使支撑床1表面形成多种曲度，从而主动的改变麻醉后的患者的脊柱曲度。医生调整患者的脊柱曲度，使脊柱曲度调整组件能够方便微创手术进行。

控制器包括主机和云计算服务器，将服务拆解到主机和云计算服务器上，使功能集成在云计算服务器上，医院仅需通过主机连接云计算服务器接口获取服务即可，对主机的硬件要求低，从而降低部署的成本。

本发明通过脊柱曲度调整组件能够调节患者的脊柱曲度，使患者的脊柱曲度能够更方便微创手术进行；利用投影的方式，将制定的微创手术方案操作位置标记投影至患者身体表面，使手术过程能够依照制定的方案准确进行，并随着脊柱曲度调整组件的调节而变化投影位置，方便手术过程中随时调整患者姿态。

实施例二

与上述实施例的区别在于：控制器在拟合时控制脊柱曲度调整组件不断改变患者的脊柱曲度，使患者的脊柱曲度更接近于CT图像内脊柱曲度。

具体实施过程如下：患者在CT扫描时的姿态和在支撑床1上的姿态不同，通过不断改变患者的脊柱曲度能够使患者在支撑床1上的姿态逐步贴合患者CT扫描时的姿态，降低拟合难度并提高拟合准确度。

实施例三

与上述实施例的区别在于：控制器在拟合后控制脊柱曲度调整组件改变患者的脊柱曲度，根据患者脊柱关键点移动情况与脊柱模型运动反馈进行对比校正。

具体实施过程如下：在拟合后通过控制脊柱曲度调整组件调整患者曲度后与脊柱模型运动反馈进行对比校正拟合结果，提高拟合的准确性。

实施例四

与上述实施例的区别在于：控制器信号连接有显示屏，显示屏的型号为TS2200，控制器用于将摄像机采集图像内的手术操作位置标记区域进行放大，显示屏显示放大后的区域。

具体实施过程如下：显示屏显示放大后的区域使医生能够更精准依赖手术操作位置标记进行操刀。

实施例五

与上述实施例的区别在于：控制器在对比校正后将脊柱关键点投影至患者背部表面，医生核对无误后完成拟合。

具体实施过程如下：将脊柱关键点投影至患者背部表面方便医生结合患者状态确定拟合准确性，确保拟合准确以减少手术创口错误而引发的医疗事故。

实施例六

与上述实施例的区别在于：支撑床1上开设有呼吸口4。

具体实施过程如下：患者趴在支撑床1时面向支撑床1难以呼吸，而侧头又会影响脊柱曲度。呼吸口4能够在患者面向支撑床1时提供空气供患者呼吸。

实施例七

与上述实施例的区别在于：控制器用于根据摄像机拍摄的图像换算患者脊柱长度，在控制脊柱曲度调整组件时，根据患者脊柱长度控制驱动的顶块2数量。

具体实施过程如下：不同患者的身材不同，因此脊柱长度不同。当患者脊柱长度较短时，容易使调整患者脊柱仅能够接触到部分顶块2，使患者脊柱曲度变形不充分。通过获取患者的脊柱长度，调节驱动顶块2的数量，减少由患者脊柱长度过短带来的。

实施例八

与上述实施例的区别在于：支撑床1上粘接固定有弹性膜5，弹性膜5覆盖于顶块2上。

具体实施过程如下：顶块2之间的缝隙可能会藏污纳垢，可能会导致患者感染。弹性膜5在保持顶块2能够运动的同时，将顶块2之间的缝隙遮挡，使细菌病菌难以藏在顶块2之间的缝隙内，减少患者感染的风险。以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。