[發(fā)明專利]一種基于計(jì)算機(jī)視覺的人工耳蝸植入手術(shù)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310273539.X
• 申請(qǐng)日: 2013-07-02
• 公開（公告）號(hào): CN103330616A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬芙蓉;胡磊;張紹興;欒勝;朱云峰;柯嘉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)第三醫(yī)院
• 主分類號(hào): A61F11/04
• 分類號(hào): A61F11/04
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關(guān)暢

1.一種基于計(jì)算機(jī)視覺的人工耳蝸植入手術(shù)系統(tǒng)，它包括一計(jì)算機(jī)、一頭部固定支架、一粗調(diào)被動(dòng)臂和一雙平面機(jī)器人；所述頭部固定支架用于手術(shù)時(shí)對(duì)患者頭部進(jìn)行支撐固定；所述粗調(diào)被動(dòng)臂的一端固定在手術(shù)床上，另一端連接所述雙平面機(jī)器人的后端部，所述雙平面機(jī)器人的前端部夾持一電鉆；其特征在于：還包括一CT掃描機(jī)和一光電導(dǎo)航設(shè)備，所述CT掃描機(jī)用于術(shù)前對(duì)患者頭部進(jìn)行CT掃描，獲取患者耳蝸的CT數(shù)據(jù)，并將CT數(shù)據(jù)下載后傳入所述計(jì)算機(jī)；所述光電導(dǎo)航設(shè)備連接所述計(jì)算機(jī)，在配準(zhǔn)時(shí)，所述光電導(dǎo)航設(shè)備用于采集實(shí)際空間參考點(diǎn)的位置，在導(dǎo)航時(shí)，所述光電導(dǎo)航設(shè)備用于跟蹤所述電鉆在實(shí)際空間位置；

所述計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)置有一VTKPlatform配準(zhǔn)導(dǎo)航平臺(tái)，所述VTKPlatform配準(zhǔn)導(dǎo)航平臺(tái)包括圖像可視化單元、圖像切割單元、空間配準(zhǔn)單元、規(guī)劃單元和導(dǎo)航單元；所述圖像可視化單元用于將患者的CT數(shù)據(jù)讀入、重建和顯示，提供一個(gè)可視化的虛擬三維環(huán)境；所述圖像切割單元用于對(duì)患者的CT數(shù)據(jù)進(jìn)行切割，獲取手術(shù)區(qū)域數(shù)據(jù)，剪裁掉非手術(shù)區(qū)域的冗余數(shù)據(jù)；所述空間配準(zhǔn)單元用于將CT圖像空間和實(shí)際空間聯(lián)系起來，將實(shí)際空間的操作映射到CT圖像空間，生成配準(zhǔn)矩陣；所述規(guī)劃單元用于在CT圖像空間對(duì)植入人工耳蝸的手術(shù)路徑進(jìn)行規(guī)劃；所述導(dǎo)航單元在所述光電導(dǎo)航設(shè)備的跟蹤下，將實(shí)際空間的電鉆的位置和姿態(tài)通過所述配準(zhǔn)矩陣映射到CT圖像空間，并結(jié)合患者耳蝸面繪制模型，根據(jù)規(guī)劃路徑引導(dǎo)醫(yī)生完成人工耳蝸的植入手術(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于計(jì)算機(jī)視覺的人工耳蝸植入手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于：所述圖像可視化單元包括數(shù)據(jù)讀入模塊、數(shù)據(jù)重建模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊；所述數(shù)據(jù)讀入模塊用于讀取CT數(shù)據(jù)，并將CT數(shù)據(jù)的DICOM格式轉(zhuǎn)換成三維圖像數(shù)據(jù)格式；所述數(shù)據(jù)重建模塊采用Marching?Cube算法對(duì)三維數(shù)據(jù)場(chǎng)進(jìn)行等值面提取，通過不同閾值設(shè)置重建出患者耳蝸的三維形體。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于計(jì)算機(jī)視覺的人工耳蝸植入手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于：所述空間配準(zhǔn)單元包括手術(shù)器械導(dǎo)入與標(biāo)定單元、CT圖像空間點(diǎn)云獲取模塊、實(shí)際空間點(diǎn)云獲取模塊和配準(zhǔn)矩陣計(jì)算單元；所述手術(shù)器械導(dǎo)入與標(biāo)定單元用于導(dǎo)入模擬電鉆模型，并完成模擬電鉆模型與CT空間的標(biāo)定；所述CT圖像空間點(diǎn)云獲取模塊用于在CT圖像空間采集所有目標(biāo)點(diǎn)位置點(diǎn)云P；所述實(shí)際空間點(diǎn)云獲取模塊用于在實(shí)際空間中采集參考點(diǎn)位置點(diǎn)云Q；所述配準(zhǔn)矩陣計(jì)算單元用于獲取實(shí)際空間點(diǎn)云Q映射到CT圖像空間點(diǎn)云P的配準(zhǔn)矩陣。

4.如權(quán)利要求2所述的一種基于計(jì)算機(jī)視覺的人工耳蝸植入手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于：所述空間配準(zhǔn)單元包括手術(shù)器械導(dǎo)入與標(biāo)定單元、CT圖像空間點(diǎn)云獲取模塊、實(shí)際空間點(diǎn)云獲取模塊和配準(zhǔn)矩陣計(jì)算單元；所述手術(shù)器械導(dǎo)入與標(biāo)定單元用于導(dǎo)入模擬電鉆模型，并完成模擬電鉆模型與CT空間的標(biāo)定；所述CT圖像空間點(diǎn)云獲取模塊用于在CT圖像空間采集所有目標(biāo)點(diǎn)位置點(diǎn)云P；所述實(shí)際空間點(diǎn)云獲取模塊用于在實(shí)際空間中采集參考點(diǎn)位置點(diǎn)云Q；所述配準(zhǔn)矩陣計(jì)算單元用于獲取實(shí)際空間點(diǎn)云Q映射到CT圖像空間點(diǎn)云P的配準(zhǔn)矩陣。

5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種基于計(jì)算機(jī)視覺的人工耳蝸植入手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于：所述規(guī)劃單元通過調(diào)整目標(biāo)點(diǎn)和進(jìn)針點(diǎn)的位置在CT空間中對(duì)手術(shù)路徑進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃，并通過三維立體圖像觀察此軌跡是否與耳蝸相切且從面神經(jīng)以及鼓索神經(jīng)中間的狹縫穿過而不損傷這兩條重要神經(jīng)，其中，目標(biāo)點(diǎn)用于表示手術(shù)期望的電鉆隧道和耳蝸的相切點(diǎn)，進(jìn)針點(diǎn)用于表示電鉆最開始與皮膚和骨骼接觸的點(diǎn)，這兩個(gè)點(diǎn)確定了電鉆隧道的位置。