[發明專利]一種手術導航裝置、系統、標定方法、介質及電子設備

有效

• 申請號: 202110282432.6
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113143463B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 趙語云;高塬;劉積昊;謝叻;鄭國焱
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/10
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 徐秋平

1.一種手術導航裝置，其特征在于，所述手術導航裝置包括：

CT圖像獲取模塊，用于獲取患者的CT圖像；

三維模型構建模塊，與所述CT圖像獲取模塊相連，用于根據所述患者的CT圖像獲取手術區域的三維模型；

第一坐標獲取模塊，用于獲取第一坐標，所述第一坐標是指所述手術區域在患者坐標系中的坐標，所述患者坐標系是指基于所述患者的坐標系；

第二坐標獲取模塊，與所述第一坐標獲取模塊相連，用于將所述第一坐標轉換為第二坐標，所述第二坐標是指所述手術區域在一投影儀坐標系中的坐標，所述投影儀坐標系是指基于一投影儀的坐標系；

投影控制模塊，與所述三維模型構建模塊和所述第二坐標獲取模塊相連，用于根據所述第二坐標控制所述投影儀將所述手術區域的三維模型投射至所述手術區域；

其中，所述第二坐標獲取模塊包括：

第一變換矩陣獲取單元，用于獲取第一變換矩陣，所述第一變換矩陣是指所述患者坐標系與一參考架坐標系之間的變換矩陣，所述參考架坐標系是指基于一第一參考架的坐標系，所述第一參考架用于固定于所述患者身上；

第二變換矩陣獲取單元，用于獲取第二變換矩陣，所述第二變換矩陣是指所述參考架坐標系與一空間定位儀坐標系之間的變換矩陣，所述空間定位儀坐標系是指基于一空間定位儀的坐標系；

第三變換矩陣獲取單元，用于獲取第三變換矩陣，所述第三變換矩陣是指所述空間定位儀坐標系與所述投影儀坐標系之間的變換矩陣；

坐標變換單元，與所述第一變換矩陣獲取單元、所述第二變換矩陣獲取單元、所述第三變換矩陣獲取單元和所述第一坐標獲取模塊相連，用于根據所述第一變換矩陣、所述第二變換矩陣和所述第三變換矩陣對所述第一坐標進行變換，以得到所述第二坐標。

2.根據權利要求1所述的手術導航裝置，其特征在于，所述第一變換矩陣獲取單元包括：

第三坐標獲取子單元，用于獲取多個特征點在所述患者坐標系中的坐標；

第四坐標獲取子單元，用于獲取所述多個特征點在所述參考架坐標系中的坐標；

變換矩陣獲取子單元，與所述第三坐標獲取子單元和所述第四坐標獲取子單元相連，用于根據所述多個特征點在所述患者坐標系中的坐標以及所述多個特征點在所述參考架坐標系中的坐標進行配準，進而獲取所述第一變換矩陣。

3.根據權利要求1所述的手術導航裝置，其特征在于：

所述第一參考架包括多個反光球，所述空間定位儀根據所述第一參考架上的反光球獲取所述第二變換矩陣；和/或

所述投影儀上固定有第二參考架，所述第二參考架包括多個反光球，所述空間定位儀根據所述第二參考架上的反光球獲取所述第三變換矩陣。

4.根據權利要求1-3任一項所述的手術導航裝置，其特征在于：所述手術導航裝置還包括標定模塊，所述標定模塊與所述投影儀相連，用于對所述投影儀進行標定。

5.根據權利要求4所述的手術導航裝置，其特征在于，所述投影控制模塊還用于控制所述投影儀向一平面投射一標定圖案；所述標定模塊包括：

標定點坐標獲取單元，用于獲取所述標定圖案中多個標定點在空間定位儀坐標系中的三維坐標；

標定點坐標轉換單元，與所述標定點坐標獲取單元相連，用于將所述多個標定點在空間定位儀坐標系中的三維坐標轉換為所述多個標定點在所述投影儀坐標系中的三維坐標；透視投影矩陣獲取單元，與所述標定點坐標轉換單元相連，用于根據所述多個標定點在所述投影儀坐標系中的三維坐標與所述多個標定點的二維像素坐標獲取一透視投影矩陣；

投影參數獲取單元，與所述透視投影矩陣獲取單元相連，用于根據所述透視投影矩陣對所述投影儀進行標定，以獲取所述投影儀在所述投影儀坐標系中的投影參數。

6.一種手術導航系統，其特征在于：

所述手術導航系統包括權利要求1-5任一項所述的手術導航裝置；并且

所述手術導航系統還包括投影儀、空間定位儀、第一參考架、第二參考架和/或探針。