本技术设计一种立体定向导航系统，特别是一种基于颅骨固定基座的立体定向导航系统。
背景技术：
1、在手术中，尤其是骨科手术，为了找准手术部位，一种传统方法是依靠医生多年的手术经验对手术部位进行确定，在患者身上放置定位针，然后使用x光透视机拍摄x光片，以获取横切面和纵切面的透视图，据此纠正定位针位置，这种方式需要医生具有极为丰富的经验，对医生要求较高，因此，对手术的推广应用具有一定的局限性，并且这种依靠医生经验确定手术部位的方式具有不确定性，存在一定的风险，一旦定位不准，则需重新进行。有时患者需要多次透视，最坏情况可达十几次，使得患者承受过多的辐射。
2、定位准确是任何神经外科手术的基本要求，传统方法是依据医生的解剖学知识和病灶的大致位置，确定手术切口的位置。由于定位精度有限，根据医生的个人经验，适当扩大切口以增加正确暴露病灶的概率，不仅增加创伤范围，也增加了误伤正常组织的风险。
3、为了提高手术定位的准确性，在ct定位扫描前头皮贴金属标记、自制简易测量尺、手机体表投影app等简易定位方法应运而生。此类技术因缺乏精确的配准方法，通常误差较大，可靠性低，只能作为基层医院在硬件条件较差时的权宜之用。
4、国内外公认较准确的技术有三种，彼此间有一定的传承关系，具体包括：有框架立体定向系统、无框架立体定向系统（俗称：神经导航）和神经外科机器人导航系统。
5、有框架立体定向系统是经典技术，需要ct扫描前将定向仪框架的基环部分通过四根立柱安装在头颅的止汗带区域。安装框架对于清醒患者既痛苦，又恐怖，医生操作也很麻烦，而昏迷患者因不能配合，对医生的技术要求更高；同时，立柱和框架的基环，还极易妨碍麻醉插管，一旦发生插管困难，极易造成患者窒息。若被迫拆除框架，则定位扫描获取的数据全部作废，患者又得带着麻醉机重新送去ct室扫描。这种传统技术虽然定位精度非常高，但操作流程上显而易见的缺陷，大大限制了它的临床应用。在欧美发达国家及国内一流医院，有框架立体定向系统常限用于脑起搏器植入（dbs）、立体定向脑电图电极植入（seeg）等极少数对定位精度要求特别高的手术，而一般手术的定位需求让位于另一种无框架立体定向系统（俗称：神经导航）。
6、神经导航无法续用有框架立体定向的定位算法，而是以患者鼻根为中心的体表轮廓或者头皮贴多枚人工标记点的方式，用激光非接触方式或探针接触方式采集上述标记的位置信息，实现头颅实体与图像虚体的配准。这种技术克服框架立体定向操作流程上的缺陷，但也放大了注册误差对定位误差的影响，且一旦发生误差，医生无法确认微调的方向，从而失去了传统框架技术高精度、高可靠性、容易纠错等诸多优势；其注册过程及术中定位并不比框架技术更方便且比较耗时，虽然比框架立体定向流程中节省了一点术前准备的时间，但它增加了手术时间，事实上并不是一个更好的解决方案。在经历数年的“过热”后，许多医院的设备多数时间处于闲置状态，市场行情尚不如传统框架立体定向，这个现状足以说明它的技术路径并不成功。
7、以法国rosa神经外科机器人为代表的第三代立体定向系统，国外有取代神经导航的趋势。它粗壮的机器臂，对手术器械的支撑方面，比导航有进步，可以视为向传统框架技术的回归，但稳定性仍然不如传统框架立体定向；更重要的，它沿用了神经导航同样的技术路径，仍采用体表轮廓或头皮贴人工标记的方式注册，从原理上分析，其定位精度与神经导航应该一致，同样无法撼动传统立体定向的“金标准”地位。并且它通过采集鼻根周围的面部轮廓实现“地形匹配”，当手术采用俯卧位时，机器人无法有效注册，因此不得不将后颅窝或脑干手术作为禁忌症，造成临床使用方面的不得已限制。
8、国内厂商仿制rosa的过程中，也采取了相同的技术路径，并没有从根本上解决注册方法的缺陷，且还面临国外厂商体表轮廓非接触式激光注册的技术门槛和专利限制。有国内厂商通过在颅骨上设置至少4个以上（通常为6个）的金属标识来提高注册精度，再加上术中三点头架固定的颅骨钉，头颅上累计达到7－9个创伤点，远多于传统框架立体定向3－4个创伤点，从临床应用的角度看，实际上得不偿失。合理推测，坚持目前神经外科机器人技术路径的前景不容乐观。
技术实现思路
1、基于上述原因，本实用新型提供一种基于颅骨固定基座的立体定向导航系统，该系统以颅骨固定的基座为中间耦合体，沿用经典立体定向的算法特点，可直接使用框架立体定向系统的定位板和定位算法，使其精度优势得已保留；在定位标识阶段（例如ct扫描以获得肿瘤位置），该基座可与标识系统耦合，通过耦合实现基座坐标与标识坐标的唯一映射关系；在手术阶段，该基座可耦合一配准系统，通过耦合实现基座坐标与配准系统的唯一映射关系。由此，即可建立标识系统与配准系统的间接耦合关系。
2、本实用新型所述的标识系统为用于标识病灶位置的系统。由于现有技术中通常采用ct技术进行断层扫描，该标识系统应当具有在ct下显影的标识体。将该标识系统耦合于基座后，颅内的病灶和颅外的标识体一同在ct序列图中显示。由此，通过颅外的标识体的位置，结合现有的定位算法，即可确定颅内的病灶位置。现有的适用于本实用新型的标识部件，包括但不限于：立体定向系统的定位板。使用时，只需要将该定位板通过一固定件耦合于基座。
3、由于本实用新型基座的设计，适用于本实用新型的标识系统可以更为简便灵活，例如：具有显影特性的标尺等等。
4、本实用新型所述的配准系统为用于配准手术器械的系统。以现有的立体定向系统为例，将定位弓直接耦合于基座，定位弓即构成本实用新型的耦合系统。定位弓配准其上的穿刺针等手术器械的工作坐标。进一步基于标识系统与配准系统的间接耦合关系，即可通过现有的坐标换算法，注册手术器械的工作坐标。
5、由以上1~2可知，本实用新型提供的系统可与现有框架立体定向系统耦合，可直接使用框架立体定向设备，却又克服了传统框架立体定向流程方面的缺陷，还可以与机械臂耦合，不仅可直接使用传统立体定向手术计划系统进行坐标计算和路径设计，又能使用机器臂，灵活地引导手术或切换靶点路径，从而实现了“三大技术”间的取长补短。
6、进一步地，本实用新型基座的耦合不仅仅局限于机械耦合（结构耦合），还可以利用现有的光学技术、电磁技术等实现耦合。尤其是与配准系统的耦合时，通过光学耦合或电磁耦合，将极大地方便当前高智能化的手术机器人。具体的，给现有的智能化手术机器人配备一红外探测器和一单片机（该红外探测器和单片机即构成本实用新型的配准系统），该红外探测器探测埋设于基座的红外探测点，单片机基于探测的红外信号配准智能手术机器人的工作坐标。
7、具体的，本实用新型采用技术方案如下:
8、一种基于颅骨固定基座的立体定向导航系统，至少包括：
9、一基座，与颅骨固定连接，所述基座具有基准坐标，所述基座上具有标识所述基准坐标的基准标识；
10、一标识系统，可拆卸地耦合于所述基座，且至少具有两根相交的标识线；
11、一配准系统，可拆卸地耦合于所述基座，用于注册手术器械的工作坐标。
12、使用时，先将基座耦合标识系统，在标识系统的标识辅助下，通过ct扫描，获得病灶的位置信息；而后将基座耦合配准系统，配准系统根据间接耦合关系注册手术器械的工作坐标。
13、进一步地，基座位于头颅顶盖部。
14、进一步地，基座为块体。
15、进一步地，块体具有用于耦合所述标识系统、配准系统的连接部，所述标识系统、配准系统具有耦合所述连接部的副连接部；所述配准系统通过副连接部与连接部的耦合实现基准坐标的跟踪。
16、进一步地，基准标识为连接部上的面或点。
17、进一步地，连接部为连接孔、连接柱、连接槽或球头。
18、进一步地，基座与头颅顶盖部通过一个以上螺钉固定连接。
19、进一步地，基准标识为光学标记点、电磁标记点。
20、进一步地，标识线呈“n”形，“v”形，“x”形，“l”形或“t”形。
21、进一步地，标识系统至少包括一个安装于所述基座的标尺板，所述标识线位于所述标尺板上。
22、进一步地，所述手术器械还包括定位设备，所述定位设备为：立体定向仪、机械臂；所述配准系统注册定位设备。
23、进一步地，所述配准系统采用光学跟踪、电磁跟踪或结构跟踪，与基座耦合。
24、与现有技术相比，本实用新型基于颅骨固定基座的立体定向导航方法和系统的有益效果在于：
25、（1）用于标识病灶的标识系统和用于对病灶进行手术的手术器械均配准于基座的基准坐标系，可以方便地获取病灶在基准坐标系中的位置，定位精准；尤其是，标识系统和控制所述手术器械的配准系统均可以通过结构耦合直接配准，操作简便，精准度高。
26、（2）基座采用的固定螺丝数量少，安装方便，不会妨碍麻醉插管，减少患者痛苦，提高麻醉安全性。
27、（3）标识板、定向仪均可以采用现有产品，节约成本，减轻医院更换使用新产品的负担。
1.一种基于颅骨固定基座的立体定向导航系统，其特征在于，至少包括：
2.根据权利要求1所述的立体定向导航系统，其特征在于，所述基座位于头颅顶盖部。
3.根据权利要求1所述的立体定向导航系统，其特征在于，所述基座为块体。
4.根据权利要求3所述的立体定向导航系统，其特征在于，所述块体具有用于耦合所述标识系统、配准系统的连接部，所述标识系统、配准系统具有耦合所述连接部的副连接部；所述配准系统通过副连接部与连接部的耦合实现与标识系统的间接耦合。
5.根据权利要求4所述的立体定向导航系统，其特征在于，所述基准标识为连接部上的面或点。
6.根据权利要求4所述的立体定向导航系统，其特征在于，所述连接部为连接孔、连接柱、连接槽或球头。
7.根据权利要求1—6任一项所述的立体定向导航系统，其特征在于，所述基座与颅骨通过一个以上螺钉固定连接。
8.根据权利要求1所述的立体定向导航系统，其特征在于，所述基准标识为光学标记点、电磁标记点。
9.根据权利要求1所述的立体定向导航系统，其特征在于，所述的标识线呈“n”形，“v”形，“x”形，“l”形或“t”形。
10.根据权利要求1所述的立体定向导航系统，其特征在于，所述标识系统至少包括一个标尺板，所述标识线位于所述标尺板上。
11.根据权利要求1所述的立体定向导航系统，其特征在于，所述手术器械包括定位设备，所述定位设备为：立体定向仪、机械臂；所述配准系统注册定位设备。
12.根据权利要求1所述的立体定向导航系统，其特征在于，所述配准系统采用光学跟踪、电磁跟踪或结构跟踪，与基座耦合。
