[發明專利]一種腹部外科精準手術引導系統及方法

在審

• 申請號: 201710635231.3
• 申請日: 2017-07-30
• 公開（公告）號: CN107198568A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 趙松凌;張小文;鄒浩;李越華;戈佳云
• 申請（專利權）人: 趙松凌
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及腹部外科手術，具體涉及一種腹部外科精準手術引導系統及方法。

背景技術

腹部外科手術，特別是針對肝膽胰的腹部外科手術多年來已經取得了極大的發展，從早期的開腹手術發展到了腹腔鏡手術以及最新的達芬奇機器人手術。然而，即使是最新的達芬奇機器人手術，也僅僅是在腹腔鏡手術上做了視野、手術微量運動等精確控制方面的提升，這類改進的優越性充分體現在以下幾個方面：利用電子信息的特點，可以實現遠程控制和遠程操作；利用機械手臂來執行人手的操作可以避免術者手部顫動帶來的負面影響；利用雙視野攝像鏡頭擴大了術者視野，實現了初步的裸眼三維顯示，使之更逼近開腹手術的視野。

以上提升雖然極大地提高了術者實施微小動作的精確性和穩定性，但是并沒有徹底地改變外科醫生手術的基本現狀：術者能看到的病患器官仍然僅僅是器官體表，無法利用斷層掃描影像來準確定位器官內部的各類關鍵組織以及器官內部的病灶點。由此，并沒有從實質上對術者的手術提升根本的改變。如何利用病患的斷層掃描數據，使術者在手術過程中能夠精確定位病灶點，有效避開血管等關鍵管道，是一項亟待解決的問題。

為解決以上問題，專利201710064456.8公開了一種腹部外科精準手術系統及方法，公開了用經由CT、MRI斷層影像重建得到的三維模型影像與腹腔鏡影像疊加的腹部外科精準手術系統及方法。在該技術方案中，以腔鏡腹部器官影像表面關鍵點與三維模型影像表面關鍵點作為兩種影像鎖定的基本參考點，只要兩種影像的關鍵點鎖定，即可使模型影像與腔鏡影像同步旋轉移動，達到術中精確定位的目的。在實際操作中，通常在肝臟的邊緣選擇關鍵點，由于肝臟屬于柔性器官，術中由于操作的原因，在肝臟邊緣組織不可避免地會出現相對于肝臟其他部位的相對位置移動，導致術中器官腔鏡影像與實體模型影像不一致而產生兩種影像難以鎖定的情況，只有在肝臟器官不出現柔性變形的條件下才能有效鎖定兩種影像。這在較大程度上限制了術中精確定位的實現。

發明內容

為解決以上問題，本發明公開了一種腹部外科精準手術引導系統及方法。

本發明的技術方案是：一種腹部外科精準手術引導系統及方法，包含微型3D影像采集和實時生成模塊、術中精準引導系統處理計算機、全高清彩色顯示器、由CT、MRI等斷層掃描影像經三維重建得到的病患腹部器官3D實體模型、3D影像關鍵特征點與3D實體模型影像關鍵特征點識別、鎖定和跟蹤的方法，其特征在于，所述微型3D影像采集和實時生成模塊的輸出端與術中精準引導系統處理計算機的輸入端相連接，全高清彩色顯示器的輸入端與術中精準引導系統處理計算機的輸出端相連結，由CT、MRI等斷層掃描影像經三維重建得到的病患腹部器官3D實體模型存儲于術中精準引導系統處理計算機的大容量外部存儲器中。

本發明所述的一種腹部外科精準手術引導系統及方法，其特征在于，所述微型3D影像采集和實時生成模塊包含近紅外攝像頭、全高清彩色攝像頭、近紅外激光投影儀、高速低功耗視覺處理單元；近紅外攝像頭的輸出端與高速低功耗視覺處理單元的輸入端相連接，全高清彩色攝像頭的輸出端與高速低功耗視覺處理單元的輸入端相連接，近紅外激光投影儀的控制端與高速低功耗視覺處理單元的輸出控制端相連結，近紅外攝像頭、全高清彩色攝像頭、近紅外激光投影儀、高速低功耗視覺處理單元焊接安裝于同一塊電路板上。

本發明所述的一種腹部外科精準手術引導系統及方法，其特征在于，所述微型3D影像采集和實時生成模塊的近紅外攝像頭的響應波長范圍為700-1000nm。

本發明所述的一種腹部外科精準手術引導系統及方法，其特征在于，所述微型3D影像采集和實時生成模塊的近紅外激光投影儀的波長范圍為700-980nm。

本發明所述的一種腹部外科精準手術引導系統及方法，其特征在于：依據以下步驟實現3D影像關鍵特征點與3D實體模型影像關鍵特征點識別、鎖定和跟蹤：

步驟1 腹部手術過程中，在門靜脈處注射吲哚箐綠，注射之后 ，用3D影像采集和實時生成模塊采集門靜脈及周圍組織的近紅外3D熒光影像；

步驟2 將采集得到的近紅外3D熒光影像導入術中精準引導系統處理計算機；

步驟3 在全高清彩色顯示器上選取由步驟2得到的門靜脈近紅外3D熒光影像上至少3個關鍵點（i=1,2,3）作為門靜脈3D熒光影像上的關鍵標識點Xi,Yi,Zi；

步驟4 存儲門靜脈近紅外3D熒光影像關鍵標點的Xi,Yi,,Zi坐標；