一种手术导航方法技术

本发明专利技术公开了一种手术导航方法，包括以下步骤：三维虚拟图像生成装置接受病人身体数据进行三维重建以得到虚拟模型；空间定位装置对设于病人身体上的识别特征进行识别，生成空间数据；空间数据处理终端接受空间数据，进行三维空间坐标的计算标定；光学式头戴显示器接受三维空间的坐标数据和虚拟模型后，通过增强现实技术将虚拟模型与病人身体部位融合，映射在其显示屏上，辅助进行手术导航。本发明专利技术利用图像模型数据，可以帮助医生选择最佳手术路径、提高定位精度，减小手术损伤、减少对临近组织损害，从而提高手术的成功率。

Surgical navigation method

The invention discloses a surgical navigation method, which comprises the following steps: 3D virtual image generation device to accept patient data reconstruction to obtain the virtual model; spatial positioning device to identify a patient's body feature, generation of spatial data; spatial data processing terminal to receive spatial data, calculate 3D coordinates calibration coordinate data; optical HMD receiving three-dimensional space and virtual model, through augmented reality virtual model and patient body fusion, mapping on its screen, aided surgery navigation. The invention utilizes image model data to help doctors select the best surgical path, improve the positioning accuracy, reduce the surgical injury and reduce the damage to adjacent tissue, thereby improving the success rate of operation.

【技术实现步骤摘要】
一种手术导航方法
本专利技术涉及医疗器械领域，更确切地说是一种手术导航方法。
技术介绍
医疗健康这个行业中，传统设备的简陋、资源的匮乏、医疗水平地域性差距、专业人才的欠缺等都是造成目前困顿的局面，也是促进新技术应用的双面盾。传统手术中导航与术中监护、介入治疗是在手术过程中进行荧光透视法、超声、MRI下，在图像的引导下进行定位。这导致了治疗过程完全依赖于医师的经验与技巧，造成了手术效果的不稳定性。同时，由于荧光透视法和MRI等技术，依赖或部分依赖于X射线照射，图像引导的过程中产生大量放射，对医师与病患均会造成不同程度的二次伤害。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种手术导航方法，其可以解决现有技术中的上述缺点。本专利技术采用以下技术方案：一种手术导航方法，包括以下步骤：1)三维虚拟图像生成装置接受病人身体数据进行三维重建以得到虚拟模型；2)空间定位装置对设于病人身体上的识别特征进行识别，生成空间数据；3)空间数据处理终端接受所述空间数据和虚拟模型，进行三维空间坐标的计算标定，生成三维空间的坐标数据；4)光学式头戴显示器接受所述三维空间的坐标数据和所述虚拟模型后，通过增强现实技术将所述虚拟模型与所述病人身体数据融合，映射在其显示屏上，辅助进行手术导航。空间定位装置对识别特征进行识别的包括红外线空间定位步骤，其包括：①在病人体表放置红外标记物以设置标记点；②获取病人体表的所述标记点的位置；③获取所述标记点的位置信息；④确定所述标记点的位置偏差；⑤病人的位置进行校准；⑥实时进行病人位置信息的获取；⑦通过所述位置信息生成红外空间数据。空间定位装置对识别特征进行识别的包括X射线空间定位步骤，其包括：①将手术床移至适当的位置；②设置成像的参数；③进行图像拍摄；④进行图像处理；⑤判断图像质量是否满意，若满意则保存，不满意则重新设置成像参数；⑥将生成的两张图像进行处理比对，然后生成X射线空间数据。空间定位装置还包括一手术导航图像识别装置，其将红外线空间数据和所述X射线空间数据进行处理组合。一种手术导航系统，包括：一三维虚拟图像生成装置，其用于将病人的病症数据转换成虚拟模型一空间定位装置，其用于进行空间定位，并将该空间定位生成空间坐标数据；一数据处理终端，数据处理终端分别与三维虚拟图像生成装置和空间定位装置连接，其用于接收三维虚拟图像生成装置的虚拟模型和空间定位装置的空间坐标数据，将进行三维空间坐标的计算标定生成三维空间的坐标数据；一光学式头带显示器，光学式头带显示器与数据处理终端连接，其用于接收三维空间的坐标数据和虚拟模型后，通过增强现实技术将虚拟模型与病人身体数据融合，映射在其显示屏上，辅助进行手术导航。空间定位装置包括红外线空间定位装置、X射线空间定位装置和手术导航图像识别装置。红外线空间定位装置包括红外探测器，X射线空间定位装置包括X射线球管，红外探测器设于手术床的前方，X射线球管为两个且分别位于所述手术床的后部两侧位置，且所述手术床前部的两侧还分别设有一非晶硅成像面板，所述非晶硅成像面板接收处于对角的X射线球管的X射线。所述手术床的两侧分别设有运动导轨，所述两个X射线球管分别固定于手术床两侧的运动导轨上。所述红外探测器包括热释电传感器，热释电传感器连接一放大滤波电路，且所述放大滤波电路连接一电压比较器，所述电压比较器连接一驱动电路，通过所述驱动电路进行信号输出。所述手术导航图像识别装置包括滤波电路、A/D和D/A转换电路、调制解调电路、编解码器、存储器、中央处理器、显示屏、3D光学组件及驱动电路，所述滤波电路连接到所述A/D和D/A转换电路，所述A/D和D/A转换电路连接到所述调制解调电路，所述调制解调电路连接到编解码器，所述编解码器连接到所述中央处理器，所述中央处理器分别与所述存储器和所述显示屏连接，所述显示屏连接到3D光学组件，所述3D光学组件连接到所述驱动电路；所述驱动电路包括光阀驱动控制电路和光阀驱动电路，光阀驱动控制电路包括一FPGA,且所述光阀驱动电路包括若干驱动子模块，所述显示屏为液晶显示屏,所述驱动子模块与液晶显示屏中的液晶光阀一一对应，且任意一驱动子模块单独驱动各自对应的液晶光阀。本专利技术的优点是：通过手术精准辅助平台的手术导航无须在介入环境下，将计算机处理的三维模型与实际手术进行定位匹配，通过计算机增强现实技术(AR)使得医生看到的图像既有实际图像，又有叠加了的三维图形。同时通过实时精准定位技术引导医生按照手术前模拟制定的手术方案，包括手术过程，进刀的部位，角度等来完成手术。本专利技术利用图像模型数据，可以帮助医生选择最佳手术路径、提高定位精度，减小手术损伤、减少对临近组织损害，从而提高手术的成功率。附图说明下面结合实施例和附图对本专利技术进行详细说明，其中：图1是本专利技术的方法流程示意图。图2是本专利技术的系统框图。图3是本专利技术的空间定位装置的结构示意图。图4是本专利技术的红外探测器的电路模块图。图5是图4中的电路图。图6是本专利技术的手术导航图像识别装置的电路图。图7是图6中的驱动电路的电路图。图8是图7中的半桥驱动器的电路图。具体实施方式下面结合附图进一步阐述本专利技术的具体实施方式：图1示出了根据本专利技术的实施例的一种手术导航方法，其包括以下步骤：S100,三维虚拟图像生成装置接受病人身体数据进行三维重建以得到虚拟模型；S200,空间定位装置对设于病人身体上的识别特征进行识别，生成空间数据；S300,空间数据处理终端接受空间数据，进行三维空间坐标的计算标定；S400,所述光学式头戴显示器接受三维空间的坐标数据和虚拟模型后，通过增强现实技术将虚拟模型与病人身体部位融合，映射在其显示屏上，辅助进行手术导航。空间定位装置对识别特征进行识别的包括红外线空间定位步骤，其包括：①在病人体表放置红外标记物以设置标记点；②获取病人体表的所述标记点的位置；③获取所述标记点的位置信息；④确定所述标记点的位置偏差；⑤病人的位置进行校准；⑥实时进行病人位置信息的获取；⑦通过所述位置信息生成红外空间数据。空间定位装置对识别特征进行识别的包括X射线空间定位步骤，其包括：①将手术床移至适当的位置；②设置成像的参数；③进行图像拍摄；④进行图像处理；⑤判断图像质量是否满意，若满意则保存，不满意则重新设置成像参数；⑥将生成的两张图像进行处理比对，然后生成X射线空间数据。空间定位装置还包括一手术导航图像识别装置，其将红外线空间数据和所述X射线空间数据进行处理组合。如图2所示，本专利技术还公开了一种手术导航系统，包括：一三维虚拟图像生成装置100，其用于将病人的病症数据转换成虚拟模型一空间定位装置200，其用于进行空间定位，并将该空间定位生成空间坐标数据；一数据处理终端300，数据处理终端分别与三维虚拟图像生成装置和空间定位装置连接，其用于接收三维虚拟图像生成装置的虚拟模型和空间定位装置的空间坐标数据，将进行三维空间坐标的计算标定生成三维空间的坐标数据；一光学式头带显示器400，光学式头带显示器与数据处理终端连接，其用于接收三维空间的坐标数据和虚拟模型后，通过增强现实技术将虚拟模型与病人身体数据融合，映射在其显示屏上，辅助进行手术导航。空间定位装置包括红外线空间定位装置、X射线空间定位装置和手术导航图像识别装置。红外线空间定位装置包括红外探测器1，X射线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手术导航方法，其特征在于，包括以下步骤：1)三维虚拟图像生成装置接受病人身体数据进行三维重建以得到虚拟模型；2)空间定位装置对设于病人身体上的识别特征进行识别，生成空间数据；3)空间数据处理终端接受所述空间数据和虚拟模型，进行三维空间坐标的计算标定，生成三维空间的坐标数据；4)光学式头戴显示器接受所述三维空间的坐标数据和所述虚拟模型后，通过增强现实技术将所述虚拟模型与所述病人身体数据融合，映射在其显示屏上，辅助进行手术导航。

【技术特征摘要】
1.一种手术导航方法，其特征在于，包括以下步骤：1)三维虚拟图像生成装置接受病人身体数据进行三维重建以得到虚拟模型；2)空间定位装置对设于病人身体上的识别特征进行识别，生成空间数据；3)空间数据处理终端接受所述空间数据和虚拟模型，进行三维空间坐标的计算标定，生成三维空间的坐标数据；4)光学式头戴显示器接受所述三维空间的坐标数据和所述虚拟模型后，通过增强现实技术将所述虚拟模型与所述病人身体数据融合，映射在其显示屏上，辅助进行手术导航。2.根据权利要求1所述手术导航方法，其特征在于，所述空间定位装置对设于病人身体上的识别特征进行识别包括红外线空间定位步骤，所述红外线空间定位步骤包括：①在病人体表放置红外标记物以设置标记点；②获取病人体表的所述标记点的位置；③获取所述标记点的位置信息；④确定所述标记点的位置偏差；⑤病人的位置进行校准；⑥实时进行病人位置信息的获取；⑦通过所述位置信息生成红外空间数据。3.根据权利要求1所述手术导航方法，其特征在于，所述空间定位装置对设于病人身体上的所述识别特征进行识别包括X射线空间定位步骤，其包括：①将手术床移至适当的位置；②设置成像的参数；③进行图像拍摄；④进行图像处理；⑤判断图像质量是否满意，若满意则保存，不满意则重新设置成像参数；⑥将生成的两张图像进行处理比对，然后生成X射线空间数据。4.根据权利要求3所述的手术导航方法，其特征在于，所述空间定位装置还包括一手术导航图像识别装置，所述手术导航图像识别装置用于将红外线空间数据和所述X射线空间数据进行处理组合。5.一种手术导航系统，其特征在于，包括：一三维虚拟图像生成装置，其用于将病人的病症数据转换成虚拟模型一空间定位装置，其用于进行空间定位，并将该空间定位生成空间坐标数据；一数据处理终端，数据处理终端分别与三维虚拟图像生成装置和空间定位装置连接，其用于接收三维虚拟图像生成装置的虚拟模型和空间定位装置的空间坐标数据，将进行三维空间坐标的计算标定生成三维空间的坐标数...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，
申请(专利权)人：上海霖晏网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31