[发明专利]利用显微镜的用于外科手术导航及可视化的方法及设备

权利要求书

1.一种集成化外科手术导航及可视化系统，包括：

显微镜；

附着于所述显微镜的至少一个摄像机；

计算机；

安装在所述计算机中的显微摄像机模型；

探测器；

附着于所述探测器的摄像机；

存储在所述计算机中的探测器摄像机模型；

用于确定所述探测器及所述显微镜的位姿(位置和朝向)的跟踪设备；

预存在所述计算机中的三维病人图像数据；以及

显示器；

其中，所述计算机自动选择与所述探测器或所述显微镜相关联的位姿数据及视频图像用于外科手术导航。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述的自动选择基于跟踪数据和定义的探测器视图和显微镜视图的相关优先算法。

3.如权利要求3所述的系统，其中，所述显微镜的放大倍率及对焦是可调节的，而且其中传感器检测放大倍率值和对焦的值并将该数据传递给所述计算机。

4.如权利要求1所述的系统，其中，具有与附着于所述显微镜的摄像机相匹配的成像属性、位置及朝向的虚拟显微摄像机可根据所述显微摄像机模型、显微镜跟踪数据及显微镜的变焦值和对焦值产生。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述显微镜具有焦点，焦点相对于病人的位置可根据所述显微镜的对焦值和所述显微镜的跟踪数据来示出。

6.如权利要求4所述的系统，其中，来自附着于所述显微镜的摄像机的视频图像通过虚拟图像来增强，所述虚拟图像由所述计算机根据所述虚拟显微摄像机从所述三维病人图像数据产生，并且在显示器上显示合成图像。

7.如权利要求1所述的系统，其中，具有与附着于所述探测器上的摄像机相匹配的成像属性、位置和朝向的虚拟探测器摄像机可根据探测器摄像机模型和探测器跟踪数据来产生。

8.如权利要求4所述的系统，其中，来自附着于所述探测器上的摄像机的视频图像通过所述虚拟图像来增强，所述虚拟图像由所述计算机根据所述虚拟探测器摄像机从所述三维病人图像数据产生，并且在所述显示器上显示合成图像。

9.如权利要求2所述的系统，其中，用户可以通过起动物理的或声音的接口来控制所述选择。

10.一种外科手术导航及可视化的方法，包括：获取来自病人的三维图像数据；将所述三维图像数据存储在数据处理器中；将所述三维图像数据与所述病人配准；从附着于显微镜上的摄像机获取该病人的实时视频图像；跟踪所述显微镜的位置和朝向；接收所述显微镜的变焦值和对焦值；根据显微摄像机模型、跟踪数据、变焦值和对焦值及所述显微镜来建造虚拟显微摄像机；产生所述病人的三维图像数据的虚拟图像；通过在所述虚拟图像上叠加所述实时视频图像，来产生增强现实图像；以及在一个或多个显示器上显示所述增强现实图像。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述增强现实图像可被数字变焦，而不需要改变所述显微镜的位置、变焦值或者对焦值。

12.如权利要求11所述的方法，其中，在所述数字变焦的增强现实图像中，将真实图像和虚拟图像几何上相互对齐。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述增强现实图像被推远，产生并显示在所述真实图像的视场之外的病人的三维图像数据的虚拟图像；部分覆盖在来自所述摄像机的所述真实图像上。

14.如权利要求13所述的方法，包括为自动选择附着有摄像机的探测器来代替用于外科手术导航的所述显微镜。

15.如权利要求14所述的方法，包括：从附着于所述探测器上的摄像机获得病人的实时视频图像；跟踪所述探测器的位置和朝向；根据探测器摄像机模型和跟踪数据来建造虚拟探测器摄像机；根据所述虚拟探测器摄像机产生病人的三维图像数据的虚拟图像；通过在所述虚拟图像上叠加所述实时视频图像，来产生增强现实图像。

16.如权利要求15所述的方法，其中，可对所述增强现实图像进行数字变焦，而不需要改变所述探测器的位置。