手术导航系统及方法技术方案

一种手术导航系统，包括三维图像成像装置、超声波扫描装置及处理装置；三维图像成像装置用于获取病人手术前的病变区的三维立体图像；超声波扫描装置用于实时获取病人手术中的病变区的超声波图像；处理装置与所述核磁共振成像装置及超声波扫描装置通讯连接，用于将所述三维立体图像与所述超声波图像进行配准，并将配准后的融合图像输出。上述手术导航系统将手术中的实时图像与手术前的三维立体图像相融合，使病变区域和手术器械的位置均可清晰的显现，并以融合后的图像作为手术指引，从而较为精确地引导手术。本发明专利技术还提供一种手术导航方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种医疗器械领域，特别是涉及一种。
技术介绍
目前国内很多手术，诸如肾结石手术等，都是在手术前，拍摄X光片或核磁图片， 医生根据医学这些影像寻找并记录结石或病变的具体位置，然后规划手术方案，最后在没有图像导引的情况下，由医生手持手术设备凭经验确定病变位置进行手术，即“盲操作”。 “盲操作”存在风险极大，手术成功率低，手术创口多，手术时间长等诸多问题，亟待解决。就肾结石消石手术为例，目前国内医院的通用做法是先进行核磁扫描，医生通过核磁图像计算出出结石位置，由此确定穿刺的方向，穿刺的深度等信息。然而在手术过程中，由于病人的呼吸，人体的移动，结石位置会发生较大变化，医生只有凭经验估计结石位置，或者扩大穿刺孔通过肉眼观察结石，前者很容易造成穿刺过深，刺破血管，后者则会扩大创面，给病人造成更大的痛苦。
技术实现思路
鉴于上述状况，有必要提供一种较为精确地引导手术的。一种手术导航系统，包括三维图像成像装置，用于获取病人手术前的病变区的三维立体图像；超声波扫描装置，用于实时获取病人手术中的病变区的超声波图像；及处理装置，与所述核磁共振成像装置及超声波扫描装置通讯连接，用于将所述三维立体图像与所述超声波图像进行配准，并将配准后的融合图像输出。进一步地，还包括显示装置，用于将所述配准后的融合图像显示出来而用以引导手术。进一步地，所述三维图像成像装置为电子计算机X射线断层扫描装置或核磁共振成像扫描装置。进一步地，所述三维图像成像装置为电子计算机X射线断层扫描装置，所述处理装置获取病人手术前的病变区的核磁图像，并重建所述核磁图像而形成所述三维立体图像。进一步地，还包括手术器械，用于对病人进行手术；机械手，用于控制所述手术器械；及机械手控制箱，与所述机械手通讯连接，所述处理装置通过所述机械手控制箱来控制所述机械手。进一步地，还包括与所述处理装置通讯连接的远程控制手柄，通过所述远程控制手柄可控制所述机械手。进一步地，还包括光学定位装置，用于获取所述机械手的位置信息。一种手术导航方法，包括如下步骤获取病人手术前的病变区的三维立体图像；实时获取病人手术中的病变区的超声波图像；及将所述三维立体图像与所述超声波图像进行配准，并将配准后的融合图像输出。进一步地，还包括根据所述配准后的融合图像控制所述机械手进行手术的步骤。进一步地，所述根据所述配准后的融合图像控制所述机械手进行手术的步骤进一步包括根据所述配准后的融合图像确定所需手术的位置信息；获取所述机械手当前的位置信息；及根据所述手术的位置信息确定所述机械手所需移动的方向及距离。上述手术导航系统将手术中的实时图像与手术前的三维立体图像相融合，使病变区域和手术器械的位置均可清晰的显现，并以融合后的图像作为手术指引，从而较为精确地引导手术。附图说明图1为一实施方式的手术导航系统的模块图2为另一实施方式的手术导航系统的模块图3为图2所示手术导航系统的示意图4为一实施方式的手术导航方法的流程图5为图4所示的手术导航方法中的步骤三的流程图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右” 以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，本专利技术较佳实施方式一的手术导航系统100包括三维图像成像装置 110及超声波扫面装置120及处理装置130。三维图像成像装置110用于获取病人手术前的病变区的三维立体图像。三维图像成像装置100可以为电子计算机X射线断层扫描装置(CT)或核磁共振成像扫描装置 (MRI)。在进行手术之前，需要通过三维图像成像装置110对病人的病变区进行拍照，在计算机上重建后获取病人在手术前的三位立体图像，以供医生确定手术方案。以肾结石消融手术为例，在进行手术之前，需要通过核磁共振成像扫描装置对病人的肾脏进行拍摄，以获取肾脏的三维立体图像。此时通过肾脏的三位立体图像可以清楚地得知肾结石的具体位置。医生根据肾脏的三维立体图像规划技术路径，选择穿刺点，初步确定穿刺深度。超声波扫描装置120用于实时获取病人手术中的病变区的超声波图像。目前医疗影像设备获取设备有核磁，CT，X光、超声等几大类，其中核磁和CT采集和处理图像速度慢， 不适合手术中实时采集图像；X光辐射太强，不适宜长时间使用；超声采集图像快，实时性强。因此采用超声波扫描装置120可快速地获得病人在手术中的病变区实时图像。处理装置130与核磁共振成像装置110及超声波扫描装置120通讯连接，用于将三维立体图像与超声波图像进行配准，并将配准后的融合图像输出。处理装置130可以表示为一个或多个通用的处理器(例如，微处理器)、专用处理器例如数字信号处理器(DSP) 或其他类型的装置。图像配准方法可划分为单峰(或模内)及多峰(或模间)配准。在单峰配准的应用中，被配准的图像属于同一种形式，且相反地，在多峰应用中，被配准的图像源自不同的形式。由于相同形式的图像间的高度的类似性，解决单峰配准通常比多峰应用简单一个数量级，尤其是在可变性的变换中，上述手术导航系统100将手术中的实时图像与手术前的三维立体图像相融合，使病变区域和手术器械的位置均可清晰的显现，并以融合后的图像作为手术指引，从而较为精确地引导手术。请参阅图2及图3，本专利技术较佳实施方式二的手术导航系统200与实施方式一的控制系统100基本相似，其包括三维图像成像装置210及超声波扫面装置220及处理装置 230，其不同之处在于手术导航系统200还包括显示装置M0、机械手控制箱250、机械手 260及手术器械270。显示装置240用于将配准后的融合图像显示出来而用以引导手术。显示装置MO 可以为阴极射线管(CRT)显示器、液晶显示器(LCD)等。机械手控制箱250与机械手260通讯连接，处理装230置通过机械手控制箱250 来控制机械手沈0。机械手260用于控制手术器械270。手术器械270用于对病人进行手术，其可以为常见的医疗手术用具，例如，手术刀、电刀等需要说明的是，在本专利技术中“机械手”指常见的医疗机器人，例如，三轴机器人、五轴机器人、六轴机器人等。另外，当需要手动操作对病人进行手术时，手术导航系统200还包括远程控制手柄观0。远程控制手柄280与处理装置230通讯连接，通过远程控制手柄280可控制机械手。手术导航系统200还包括光学定位装置四0，用于获取机械手260的位置信息。手术导航系统200可实时地获取机械手沈0的位置信息，并将机械手沈0的位置信息反馈到处理装置230。下面以肾结石消融手术为例，来阐述手术导航系统200如何来引导手术。在手术前通过核磁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊骏，辜嘉，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：