[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

本發明提供一種手術導航裝置、系統、標定方法、介質及電子設備。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；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；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。所述手術導航裝置能夠將所述手術區域的三維模型投射至所述手術區域的實際位置，無需術者時刻關注計算機的顯示屏幕。

技術領域

本發明涉及手術導航領域，特別是涉及一種手術導航裝置、系統、標定方法、介質及電子設備。

背景技術

醫生在進行傳統外科手術時，經常會因為患者皮膚肌肉的遮擋而無法直接觀察到患者皮下的組織結構。因此，醫生很難準確地判斷手術目標區域的具體位置。并且，在進行穿刺手術時，因為術者無法觀察到臟器內的血管分布，因而可能會在手術中誤傷到器官內的血管，造成對患者的二次創傷。

隨著計算機技術的發展，手術導航技術越來越多地應用于實際臨床外科手術當中。使用手術導航技術輔助手術時，術者通常需要根據術前影像數據規劃手術路徑，在術中通過追蹤定位技術追蹤手術器械即可在計算機三維虛擬圖像中可視化手術目標區域、周圍危機器官以及手術器械等的虛擬物體模型。然而，發明人在實際應用中發現，傳統手術導航技術只能在計算機屏幕上顯示目標手術區域與手術器械，術者在手術時需要時刻注視計算機屏幕，這不僅容易分散術者的注意力，而且計算機中的虛擬場景很難和顯示手術場景相結合，術者難以直觀地感受到虛擬模型與實際物體間的位置關系。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種手術導航裝置、系統、標定方法、介質及電子設備，用于解決現有手術導航技術中的虛擬物體模型只能在計算機屏幕上進行顯示的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明的第一方面提供一種手術導航裝置；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。

于所述第一方面的一實施例中，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。

于所述第一方面的一實施例中，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。