一种基于增强现实的触觉可视化手术导航系统技术方案

本发明专利技术涉及手术导航技术领域。本发明专利技术涉及一种基于增强现实的触觉可视化手术导航系统。其包括手术导航路径获取单元、路径比对单元、震动提醒单元以及重新规划单元；手术导航路径获取单元用于获取患者解剖结构的三维模型，并采集手术需求的解剖位置，根据解剖位置结合三维模型进行手术导航分析，获取手术导航路径；震动提醒单元用于设定偏移反馈距离，并将路径比对单元获取的路径比对结果和偏移反馈距离进行距离比对，根据比对结果向AR设备发送震动信号，若偏移距离超出偏移反馈距离，即采集发送重新规划信号至重新规划单元；通过路径比对单元和震动提醒单元在手术过程中，严格控制实际手术路径与导航路径的偏移。际手术路径与导航路径的偏移。际手术路径与导航路径的偏移。

【技术实现步骤摘要】
一种基于增强现实的触觉可视化手术导航系统


[0001]本专利技术涉及手术导航
，具体地说，涉及一种基于增强现实的触觉可视化手术导航系统。

技术介绍

[0002]在使用AR辅助医生进行手术时，医生在跟随手术导航路径进行手术移动时，由于医生在手术过程中可能出现手术路径偏移，如果不能及时对手术路径偏移校正的话，偏移距离过大会导致手术器械误伤周围的重要结构，如血管、神经等，增加了潜在的损伤风险，同时在解剖过程中，患者可能因为病症发作出现体征变换，如果继续以患者正常的体征数据规划的路径进行手术移动的话，可能导致手术失败，对患者造成危险，为了减少这种情况，鉴于此，提出一种基于增强现实的触觉可视化手术导航系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于增强现实的触觉可视化手术导航系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，提供了一种基于增强现实的触觉可视化手术导航系统，括手术导航路径获取单元、路径比对单元、震动提醒单元以及重新规划单元；所述手术导航路径获取单元用于获取患者解剖结构的三维模型，并采集手术需求的解剖位置，根据解剖位置结合三维模型进行手术导航分析，获取手术导航路径；所述路径比对单元用于将手术导航路径获取单元获取的手术导航路径通过AR设备对医生手术进行导航并监测医生的实际手术路径，将实际手术路径和手术导航路径进行路径比对；所述震动提醒单元用于设定偏移反馈距离，并将路径比对单元获取的路径比对结果和偏移反馈距离进行距离比对，根据比对结果向AR设备发送震动信号，若偏移距离超出偏移反馈距离，即采集发送重新规划信号至重新规划单元；所述重新规划单元用于接收震动提醒单元发出的重新规划信号，并监测患者身体的体征变化数据，根据体征变化数据结合手术导航路径获取单元获取的手术导航路径进行手术结果预测，根据预测结果由手术导航路径获取单元重新采集手术需求进行手术导航路径重新规划。
[0005]作为本技术方案的进一步改进，所述手术导航路径获取单元使用医学影像设备的CT扫描仪，CT扫描仪对患者进行扫描，CT扫描仪会在人体内部用X射线，生成一系列图像切片，通过分割算法，将感兴趣的解剖结构从图像切片中提取出来，通过将分割得到的二维切片进行堆叠和重建，生成患者解剖结构的三维模型。
[0006]作为本技术方案的进一步改进，所述手术导航路径获取单元通过医生在三维模型内输入需要进行解剖的位置，然后在三维模型内定位对应的解剖位置，根据解剖位置计算患者表面皮肤至解剖位置的手术路径，将手术路径在三维模型中进行导航标记，从而形成
手术导航路径。
[0007]作为本技术方案的进一步改进，所述路径比对单元通过使用头戴式AR显示设备和力反馈手套并进行信息传输，从而将虚拟的手术导航路径与医生实际手术路径进行叠加显示，根据手术导航路径和实际手术路径在显示设备中的叠加重合的距离进行路径比对，获取实际偏移距离。
[0008]作为本技术方案的进一步改进，所述震动提醒单元包括偏移反馈距离设定模块、震动反馈模块和信号发送模块；所述偏移反馈距离设定模块用于记录此次手术类型，根据手术类型设定对应的偏移反馈距离；所述震动反馈模块用于将路径比对单元获取的实际偏移距离结合偏移反馈距离进行距离比对，若实际偏移距离小于偏移反馈距离的百分之三十，即不发出震动信号，若实际偏移距离大于偏移反馈距离的百分之三十，即控制力反馈手套对医生发出震动信号，提醒医生手术路径偏移，若实际偏移距离超出偏移反馈距离的总值，即发送重新规划信号至信号发送模块；所述信号发送模块用于将重新规划信号发送至重新规划单元。
[0009]作为本技术方案的进一步改进，所述震动提醒单元还包括触摸模拟模块，所述触摸模拟模块用于通过力反馈手套模拟手术工具在真实解剖结构上的触感，使医生在跟随手术导航路径进行手术时，能够感受到解剖结构的形态、硬度和纹理。
[0010]作为本技术方案的进一步改进，所述震动提醒单元还包括空间引导模块，所述空间引导模块用于当手术导航路径剩余最后百分之五的路径距离时，控制力反馈手套向医生发出距离提醒信号。
[0011]作为本技术方案的进一步改进，所述重新规划单元通过心率监测仪、血压计、呼吸频率计、体温计对患者的体征数据进行记录，并采集在开始手术之前患者的基本体征数据，然后将基本体征数据与震动提醒单元发出规划信号时的患者体征数据进行比对，获取患者的体征变换数据。
[0012]作为本技术方案的进一步改进，所述重新规划单元包括信号接收模块和重新规划模块；所述信号接收模块用于根据接收信号发送模块发出的重新规划信号，然后将体征变换数据结合手术导航路径进行手术继续模拟预测，获取手术继续进行的结果预测数据；所述重新规划模块用于将信号接收模块获取的结果预测数据发送至医生，供医生进行手术继续选择，根据医生的选择结果对路径重新进行规划，若医生选择继续手术，即不对手术导航路径进行规划，若医生选择中止手术，即发送手术导航路径获取单元出现采集手术需求进行手术。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：该一种基于增强现实的触觉可视化手术导航系统中，通过路径比对单元和震动提醒单元在手术过程中，严格控制实际手术路径与导航路径的偏移，及时进行反馈和调整，避免不及时对手术路径偏移校正的话，偏移距离过大会导致手术器械误伤周围的重要结构，提高手术的精确性和安全性，通过重新规划单元偏移出现超出时，对偏移原因进行分析，从而重新规划手术导航路径。避免以患者正常的体征数据规划的路径进行手术移动的话，导
致手术失败，对患者造成危险。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的整体结构原理图。
[0015]图中各个标号意义为：10、手术导航路径获取单元；20、路径比对单元；30、震动提醒单元；40、重新规划单元。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]实施例1请参阅图1所示，本实施例目的在于，提供了一种基于增强现实的触觉可视化手术导航系统，包括手术导航路径获取单元10、路径比对单元20、震动提醒单元30以及重新规划单元40；手术导航路径获取单元10用于获取患者解剖结构的三维模型，并采集手术需求的解剖位置，根据解剖位置结合三维模型进行手术导航分析，获取手术导航路径；手术导航路径获取单元10使用医学影像设备的CT扫描仪，CT扫描仪对患者进行扫描，CT扫描仪会在人体内部用X射线，生成一系列图像切片，通过分割算法，将感兴趣的解剖结构从图像切片中提取出来，通过将分割得到的二维切片进行堆叠和重建，生成患者解剖结构的三维模型。步骤如下：定位患者：将患者放置在CT扫描床上，并确保正确的体位和位置，以便获得所需的解剖结构图像；扫描设置：通过操作CT扫描仪的控制系统，设置扫描参数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于增强现实的触觉可视化手术导航系统，其特征在于：包括手术导航路径获取单元（10）、路径比对单元（20）、震动提醒单元（30）以及重新规划单元（40）；所述手术导航路径获取单元（10）用于获取患者解剖结构的三维模型，并采集手术需求的解剖位置，根据解剖位置结合三维模型进行手术导航分析，获取手术导航路径；所述路径比对单元（20）用于将手术导航路径获取单元（10）获取的手术导航路径通过AR设备对医生手术进行导航并监测医生的实际手术路径，将实际手术路径和手术导航路径进行路径比对；所述震动提醒单元（30）用于设定偏移反馈距离，并将路径比对单元（20）获取的路径比对结果和偏移反馈距离进行距离比对，根据比对结果向AR设备发送震动信号，若偏移距离超出偏移反馈距离，即采集发送重新规划信号至重新规划单元（40）；所述震动提醒单元（30）包括偏移反馈距离设定模块、震动反馈模块和信号发送模块；所述偏移反馈距离设定模块用于记录此次手术类型，根据手术类型设定对应的偏移反馈距离；所述震动反馈模块用于将路径比对单元（20）获取的实际偏移距离结合偏移反馈距离进行距离比对，若实际偏移距离小于偏移反馈距离的百分之三十，即不发出震动信号，若实际偏移距离大于偏移反馈距离的百分之三十，即控制力反馈手套对医生发出震动信号，提醒医生手术路径偏移，若实际偏移距离超出偏移反馈距离的总值，即发送重新规划信号至信号发送模块，其中，实际偏移距离与偏移反馈距离比较：比对结果=实际偏移距离/偏移反馈距离；根据比对结果进行操作：若比对结果≤0.3即实际偏移距离小于偏移反馈距离的百分之三十：不发出震动信号；若0.3<比对结果≤1即实际偏移距离大于偏移反馈距离的百分之三十：控制力反馈手套发出震动信号，提醒医生手术路径偏移；若比对结果>1即实际偏移距离超出偏移反馈距离的总值：发送重新规划信号至信号发送模块；所述信号发送模块用于将重新规划信号发送至重新规划单元（40）；所述震动提醒单元（30）还包括触摸模拟模块，所述触摸模拟模块用于通过力反馈手套模拟手术工具在真实解剖结构上的触感，使医生在跟随手术导航路径进行手术时，感受到解剖结构的形态、硬度和纹理；所述震动提醒单元（30）还包括空间引导模块，所述空间引导模块用于当手术导航路径剩余最后百分之五的路径距离时，控制力反馈手套向医生发出距离提醒信号；所述重新规划单元（40）用于接收震动提醒单元（...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊力，张江杰，马程远，王玮琛，江绍涛，林良武，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：