专利名称：一种骨科手术中实时定位导航仪器的制作方法目前在骨科手术中，内固定物的准确植入是医疗安全的重要环节。以椎弓根钉内固定手术为例，近年来，椎弓根钉内固定术中所发生的血管神经损伤等并发症的发生率一直居高不下。既往所开展的椎弓根钉内固定导航方式多不理想，例如，导向仪器可以协助限定植钉角度，但是体积较大，应用不方便。影像导航是目前的主流，国内多采用连续X线照相术及c-arm荧光透视确定植钉情况，其放射线损害较大，手术时间较长，操作过程烦琐。也有人应用以X线为基础的计算 机导航，如ニ维虚拟X线透视导航技术和三维虚拟X线透视导航技术；还有人开始应用术前CT图像导航，将术前螺旋CT检查所获取数据输入影像引导外科系统；术中固定患者，以棘突、横突及关节突等为标志，在单个或多个椎体自由注册其标志点，将椎体与图像相匹配；在进行椎弓根钉内固定时，金属工具的位置就被数码摄像仪采集并叠加至上述图像，使术者能够看到并及时调整其方向及位置。由于皮肤肌肉的活动、呼吸活动、患者术中体位的变动等因素皆可导致所注册标志点的失真，从而使椎弓根钉的方向及位置错误，损伤周围结构。鉴于此，产生了应用术前CT图像进行目标跟踪的三维图像导航，无须固定患者，在注册后，应用同步记录仪记录患者术中所发生的一切运动，输入并叠加至上述图像，排除术中诸活动因素的干扰，为术者提供较为精确图像。另外，在影像导航中还有应用术中专用的CT设备即时导航者，可简化注册、増加注册精确度，消除术中椎体节段性运动的干扰。其缺点是需要专门配置手术室CT设备，需要特制的手术床，花费大，并存在一定的人机工程学问题。应用三维旋转X线图像配合核磁共振图像导航，既适于骨又适于软组织的手术导航。综上，前述影像导航可以随时显示进钉位置及方向，但是价格昂贵、难以普及推广。电生理监测包括术中电刺激肌电图和体感诱发电位(SSEP)的监测。前者应用直接电刺激椎弓根钉诱发出相应部位的肌电图反应。监测电极植入可能被不良钉干扰的肌肉内，逐渐增加对钉子的刺激电压，直至出现肌电图反应。当椎弓根破裂时阈值较正常者明显降低。但是由于对钉子刺激部位的不同，其结果相差很大。后者SSEP常用于脊髓、神经根的手术中监测，能够辅助发现新的神经损伤及术中生命体征的早期变化。当术中解剖结构不清时可以协助判断所遇到的各种组织，而用于后路脊椎关节固定术及椎弓根钉内固定较少。由于很多因素都会影响SSEP的測量结果，故认为其评价作用有限。国外有应用椎弓根电阻法判断术中是否发生椎弓根皮质破裂者，但由于电极置放位置的差异、患者神经损害的程度、手术台上台下配合等情况的影响，假阴性发生率较高，有时即使钉子穿破椎弓根壁损伤了周围组织也不会被发现。国内有人应用生物电阻抗式椎弓根导向仪进行术中监测者，但是因为测试电流十分微弱，电极板必须紧贴于所测椎弓根邻近，例如3-5cm，的肌肉上，并用手套薄膜将其隔离后用拉钩拉紧，否则难以测出椎弓根阻抗值。上述电生理监测方法难以随时显示钉尖与周围组织的关系，因此不能进行即时导航。因此，由上述可知，现有技术存在诸多弊端，业界急需开发ー种新型的骨科手术中实时定位导航仪器，以克服现有技术的不足。
本发明要解决的技术问题在于提供ー种新型的骨科手术中实时定位导航仪器，能够克服上述现有技术的不足。为解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案ー种骨科手术中实时定位导航仪器，包括激振钻头，用于对被术者的皮质骨或松质骨进行钻动；声信号采集系统，用于在所述激振钻头钻动的同时收集声信号；声信号分析系统，用于对所述声信号采集系统提供的声信号进行分析处理。优选的，所述骨科手术中实时定位导航仪器还包括倾角传感系统，用于设定安全倾斜角度范围值，当所述激振钻头在矢状面和横断面上的倾斜角度超过该范围值时产生报自目 I R ノ K、ο优选的，所述声信号分析系统包括皮质骨数据库，根据预先收集的皮质骨的声信号建立；松质骨数据库，根据预先收集的松质骨的声信号建立；分析器，用于对预先收集的皮质骨和松质骨的声波频谱特征进行分析，建立皮质骨和松质骨的鉴别标准。进ー步的，所述分析器采用Mel分析软件和声波似然度分析软件综合对预先收集的皮质骨和松质骨的声波频谱特征进行分析。此外，所述皮质骨数据库、松质骨数据库及分析器集成一体设置。优选的，所述声信号分析系统还包括鉴别器，用于根据预先建立的皮质骨和松质骨的鉴别标准对所述声信号采集系统提供的声信号进行鉴别；声信号-图像转换器，用于将所述鉴别器的鉴别结果转换成图像信号并显示；声信号放大系统，用于对所述鉴别器的鉴别结果进行放大并播放。其中所述声信号-图像转换器还包括主机和显示屏，用于显示皮质骨、松质骨的图像以及所述激振钻头的倾斜角度。优选的，所述声信号分析系统还包括声信号报警处理器，用于当所述鉴别器的鉴别结果为皮质骨信号时产生报警信息。进ー步的，所述骨科手术中实时定位导航仪器还包括报警器，用于当收到所述倾角传感系统产生的报警信息时或者当收到所述声信号报警处理器产生的报警信息时进行蜂鸣报警。优选的，所述骨科手术中实时定位导航仪器还包括指示器，用于通过不同的指示标识分别指示所述激振钻头位于皮质骨内或松质骨内。本发明提供的骨科手术中实时定位导航仪器，能够对松质骨、皮质骨的声信号进 行分析、鉴别，实现术中操作骨组织的即时判断，保证手术安全。如此则可避免术中患者、医生接受太多的射线损伤、同时可以避免影像飘逸、实现即时导航。此外，针对业界现有情况，本发明骨科手术中实时定位导航仪器的应用和推广，可以极大地降低医疗费用，减少进ロ国外导航系统的开支，取得良好的社会和经济效益。使用本发明可以使术者能够随时得知手术操作部位的组织特征，比既往的导航方法更加安全、并发症发生率更低、手术疗效会更好，且无放射线损害，可减轻手术副损伤。因此，本发明具有即时、简单、低廉、易于推广等诸多优点。以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，以使本发明的特性和优点更为明显。
图I所示为根据本发明实施例提供的骨科手术实时定位导航仪器的框架结构示意图； 图2所示为根据本发明实施例提供的骨科手术实时定位导航仪器的具体结构示意图。

进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。另外，为了更好的说明本发明，在下文的
中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。下面将通过多个实施例对本发明的具体实现进行详细阐述。如图I所示为本发明实施例提供的骨科手术中实时定位导航仪器的框架结构示意图。所述骨科手术中实时定位导航仪器包括激振钻头110、声信号采集系统120和声信号分析系统130。其中，所述激振钻头110，用于对被术者的皮质骨或松质骨进行钻动；所述声信号采集系统120，用于在所述激振钻头110钻动的同时收集声信号；所述声信号分析系统130，用于对所述声信号采集系统120提供的声信号进行分析处理。在一个实施例中，所述骨科手术中实时定位导航仪器还可以进ー步包括倾角传感系统140，用于设定安全倾斜角度范围值，当所述激振钻头110在矢状面和横断面上的倾斜角度超过该范围值时产生报警信息。此外，所述骨科手术中实时定位导航仪器还可以包括指示器，用于通过不同的指示标识分别指示所述激振钻头110位于皮质骨内或松质骨内。在另ー个实施例中，所述声信号分析系统130可以包括皮质骨数据库、松质骨数据库、分析器。其中，所述皮质骨数据库可以是根据预先收集的皮质骨的声信号建立的；同样的，所述松质骨数据库是根据预先收集的松质骨的声信号建立。而分析器则用于对预先收集的皮质骨和松质骨的声波频谱特征进行分析，建立皮质骨和松质骨的鉴别标准。进ー步的，所述分析器可以采用Mel分析软件和声波似然度分析软件综合对预先收集的皮质骨和松质骨的声波频谱特征进行分析，这样可以提高安全性能。此外，所述皮质骨数据库、松质骨数据库及分析器在实际应用中可以集成一体设置，例如制成声波分析识别芯片。在另ー个实施例中，所述声信号分析系统130还可以包括鉴别器、声信号-图像转换器132、声信号放大系统131。其中，所述鉴别器用于根据预先建立的皮质骨和松质骨的鉴别标准对所述声信号采集系统120提供的声信号进行鉴别。所述声信号-图像转换器132，用于对所述鉴别器的鉴别结果转换成图像信号并显示。所述声信号放大系统131，用于对所述鉴别器的鉴别结果进行放大并播放，例如可以通过扬声器1310进行播放。其中所述声信号-图像转换器132还包括主机和显示屏，用于显示皮质骨、松质骨的图像以及所述激振钻头的倾斜角度。进ー步的，所述声信号分析系统130还包括声信号报警处理器133，用于当所述鉴别器的鉴别结果为皮质骨信号时产生报警信息。在一个实施例中，所述骨科手术中实时定位导航仪器还包括报警器150，用于当收到所述倾角传感系统140产生的报警信息时或者当收到所述声信号报警处理器133产生的报警信息时进行蜂鸣报警。下面针对声信号分析系统对声信号进行分析处理的具体过程进行详细说明。本发明主要应用Mel分析方法、似然度分析方法对皮质骨和松质骨的声波频谱特征进行分析，分别说明如下(I)Mel分析方法大量研究表明，人耳对声音的频率分辨能力是不均匀的，对低频部分的分辨率较高，对高频部分的分频率较低。人耳的这种频率分辨特性可以用Mel频率来描述，Mel频率与实际频率的变换关系为


本发明公开了一种骨科手术中实时定位导航仪器，包括激振钻头，用于对被术者的皮质骨或松质骨进行钻动；声信号采集系统，用于在所述激振钻头钻动的同时收集声信号；声信号分析系统，用于对所述声信号采集系统提供的声信号进行分析处理。本发明具有即时、简单、低廉、易于推广等诸多优点。