[發明專利]外科手術導航系統

有效

• 申請號: 201910972990.8
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110584783B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 邵鵬飛;吳柄萱;劉鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張靜

本發明公開了一種外科手術導航系統，本發明技術方案將相機組件和投影儀組件一體集成為同軸光路系統的信息采集與投影設備，可以用于采集位置標定組件的圖像信息以及在患者待手術部位投影病灶圖像，可以通過上位機對所述圖像信息進行數據處理，以確定所述患者體內病灶位置，確定投影位置，基于所述投影位置，控制所述投影儀組件在所述待手術部位的設定位置投影所述病灶圖像。這樣，在手術過程中通過所述外科手術導航系統，可以直接在患者待手術部位投影病灶圖像，無需醫生術中比對顯示器中的圖像，使用更為方便，可以更為準確的定位病灶位置。

技術領域

本發明涉及醫療影像和醫療器械技術領域，更具體的說，涉及一種外科手術導航系統。

背景技術

顱腦惡性腫瘤，如腦膠質瘤等，是致死率很高的一種原發腫瘤，外科手術切除是最有效的治療手段之一。過去由于電腦硬件、顯像設備以及圖像處理技術等因素的限制，手術中外科醫生只能通過計算機斷層掃描技術（CT、MRI等）獲得的斷層切片判斷患者腦內腫瘤的具體大小和位置，然后再進行手術切除。這種通過觀察斷層掃描切片定位并切除顱腦腫瘤的方式有很多缺點：首先由于腫瘤部位和正常腦組織的顏色、觸感差別不大，故腫瘤的定位很大程度上取決于外科醫生對神經解剖和臨床手術的經驗，其次腫瘤與正常腦組織的邊界難以確定，不能完全切除腫瘤會顯著增大復發率，若切除過多則會損傷正常腦組織，故手術成功率和預后狀況并不理想。

隨著計算機硬件、醫學圖像處理、斷層掃描三維重建等技術的發展，上世紀九十年代腦外科手術的方式發生了巨大變化，一些基于現代計算機和顯示器的神經外科導航系統逐漸出現。這些系統可以將重建的三維腫瘤模型以二維圖像的方式顯示在顯示器上，術中醫生助手可以通過鍵鼠操作改變三維模型的觀察視角，極大提升了導航定位的直觀性。醫生不需要僅憑借斷層切片和臨床經驗判斷腫瘤的大小和位置，而是可以借助三維重建的腫瘤模型判斷切除范圍。

但是，現有外科手術導航系統只能由顯示器上的圖像單向傳遞給外科醫生，仍然需要醫生術中調整視角參考顯示器顯示圖像，顯示器顯示的圖像無法直觀在患者當前待手術部位形成直觀的比對，不便于使用。

發明內容

有鑒于此，本申請提供了一種外科手術導航系統，可以直接在患者待手術部位投影病灶圖像，無需醫生術中調整視角比對顯示器中的圖像，使用更為方便，可以更為準確的定位病灶位置。

一種外科手術導航系統，所述外科手術導航系統包括：

位置標定組件；

信息采集與投影設備，所述信息采集與投影設備包括一體集成的相機組件以及投影儀組件，所述相機組件用于通過鏡頭組件采集所述位置標定組件的圖像信息，所述投影儀組件用于通過所述鏡頭組件在患者待手術部位投影病灶圖像；

上位機，所述上位機用于獲取所述圖像信息，基于所述圖像信息確定所述患者在當前姿態下體內病灶的位置，確定投影位置，基于所述投影位置，控制所述投影儀組件在所述待手術部位的設定位置投影所述病灶圖像。

優選的，在上述外科手術導航系統中，所述相機組件至少包括相機CMOS芯片；

所述投影儀組件至少包括投影儀DMD芯片；

所述鏡頭組件包括多個共光軸的光學透鏡；

所述相機CMOS芯片的光路與所述投影儀DMD芯片的光路通過一分光片耦合到同一所述鏡頭組件的光軸。

優選的，在上述外科手術導航系統中，所述分光片與所述鏡頭組件的光軸具有預設夾角；

所述鏡頭組件采集的表征所述圖像信息的光線透過所述分光片后，沿著相同傳播方向入射至所述相機CMOS芯片；

所述投影儀DMD芯片出射的表征所述病灶圖像的光線通過所述分光片的反射，改變傳播方向后，沿著所述鏡頭組件的光軸照射到所述待手術部位的設定位置。