[發明專利]多模影像超聲引導手術導航系統

有效

• 申請號: 201310675876.1
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103735312A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 王建軍;樊建平;伍世賓;朱青松;謝耀欽
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00;A61B8/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 沈祖鋒;郝明琴

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，具體涉及一種多模影像超聲引導手術導航系統。

背景技術

醫學影像通過內窺鏡裝置、超聲裝置、計算機斷層掃描（CT）裝置、磁共振成像（MRI）裝置、正電子發射斷層掃描（PET）裝置等進行獲取。不同的醫學成像模式有著各自不同的特點并呈現人體各種不同特征的生理信息；不同的醫學成像模式同時又互相彌補對方的不足，如超聲成像對軟組織的分辨性能較好，對硬質器官（如骨頭）分辨性能不理想；CT成像對硬質器官的分辨能力較強，對軟組織分辨能力不足。

單模態圖像不能完整地反映人體信息，為了更完整全面反映人體組織的形態和功能信息，有必要將不同醫學成像設備獲得的多模態圖像進行融合，得到更全面更可靠的圖像信息，以輔助醫生完成臨床診斷。

醫生在手術前可以憑借病人醫學影像材料用于診斷，在手術時，如果缺乏實時手術區域的生理信息，則很可能造成手術失誤。因此引入手術導航系統，用于在術中為醫生提供手術區域的人體組織或器官信息，并提供手術器械的定位信息，供醫生進行手術參考。

傳統的手術導航有兩類：第一類是依靠醫生觀看術前CT、MRI影像進行術中導航，此類缺乏配準輔助，通常不能實現為醫生實時提供導航信息的要求；第二類是使用在病人身上敷貼標記物的方式，根據術中對標記物的追蹤，實現對人體的定位，從而進行基本的手術導航，并依據術前的影像信息進行手術導航。

第一類傳統手術導航系統缺點：1、術中僅提供術前影像信息供視覺參考，醫生無法獲取實時的術中影像信息；2、醫生無法獲取手術器械相對于病人的位置信息，僅靠醫生經驗無法保障手術的安全。

第二類傳統手術導航系統缺點：1、系統必須要求標記物對于術前造影和術中追蹤均有效；2、術中僅提供術前的影像供醫生參考，醫生無法獲取實時的手術參考信息；3、病人的器官變形、移動將會對整個導航系統造成較大的誤差，穩定性較差。

在專利申請號201110202475.5“超聲手術導航系統及超聲手術導航方法”中，提出一種通過定位器同時追蹤手術器械和超聲探頭，在此基礎上將超聲獲取的實時醫學圖像信息在三維空間中進行呈現，并提供手術器械的定位信息。

專利申請號201110202475.5“超聲手術導航系統及超聲手術導航方法”的缺點在于：1、系統只在三維空間中體現二維的實時信息，對于醫生手術沒有很大的意義；2、系統不能在術中利用術前豐富的影像信息，使得醫生脫離術前診斷時所參考的影像信息；3、該方案以定位系統為中心，缺乏術中影像的豐富化呈現，不利于醫生術中判斷。

發明內容

本發明在于解決現有技術存在的上述技術問題，提供一種多模影像超聲引導手術導航系統。

本發明的技術方案包括一種多模影像超聲引導手術導航系統，包括術前數據模塊、超聲影像系統、定位模塊、顯示模塊，所述超聲影像系統獲取術前影像數據并存儲到所述術前數據模塊，所述超聲影像系統提取所述術前數據模塊中存儲的術前影像數據構建人體三維模型數據，并將所述人體三維模型數據存儲到所述術前數據模塊；所述定位模塊采集手術器械和所述超聲影像系統中超聲探頭的位姿信息并將所述位姿信息傳送至所述超聲影像系統；所述超聲影像系統提取存儲在所述術前數據模塊中的人體三維模型數據，并將所述位姿信息與所述人體三維模型數據匹配；所述顯示模塊獲取所述超聲影像系統匹配的信息并顯示。

優選地，所述術前數據模塊包括術前影像數據庫、輸入輸出單元，所述術前影像數據庫存儲經所述輸入輸出單元傳送的術前影像數據和人體三維模型數據；所述輸入輸出單元將所述術前影像數據庫中的所述術前影像數據和人體三維模型數據傳送至所述超聲影像系統。

優選地，所述超聲影像系統包括超聲探頭、圖形工作站、圖像顯示輸出單元，所述超聲探頭獲取術前影像數據及用于術中手術區域造影，所述術前影像數據經所述圖形工作站傳送到所述術前數據模塊，所述圖形工作站提取所述術前數據模塊中存儲的術前影像數據構建人體三維模型數據，并將所述人體三維模型數據傳送到所述術前數據模塊；所述圖形工作站獲取所述定位模塊采集的位姿信息并將所述位姿信息與所述人體三維模型數據匹配，使所述超聲探頭與所述人體三維模型數據的位姿關聯；所述圖像顯示輸出單元將所述圖形工作站匹配的信息傳送到所述顯示模塊。

優選地，術前影像數據采集自所述超聲影像系統的超聲探頭、外部內窺鏡裝置、超聲影像裝置、計算機斷層掃描裝置、磁共振成像裝置、正電子發射斷層掃描裝置中的一種或多種。