[发明专利]一种腹部外科精准手术引导系统及方法

权利要求书

1.一种腹部外科精准手术引导系统及方法，包含微型3D影像采集和实时生成模块、术中精准引导系统处理计算机、全高清彩色显示器、由CT、MRI等断层扫描影像经三维重建得到的病患腹部器官3D实体模型、3D影像关键特征点与3D实体模型影像关键特征点识别、锁定和跟踪的方法，其特征在于，所述微型3D影像采集和实时生成模块的输出端与术中精准引导系统处理计算机的输入端相连接，全高清彩色显示器的输入端与术中精准引导系统处理计算机的输出端相连结，由CT、MRI等断层扫描影像经三维重建得到的病患腹部器官3D实体模型存储于术中精准引导系统处理计算机的大容量外部存储器中。

2.权利要求1所述一种腹部外科精准手术引导系统及方法，其特征在于，所述微型3D影像采集和实时生成模块包含近红外摄像头、全高清彩色摄像头、近红外激光投影仪、高速低功耗视觉处理单元；近红外摄像头的输出端与高速低功耗视觉处理单元的输入端相连接，全高清彩色摄像头的输出端与高速低功耗视觉处理单元的输入端相连接，近红外激光投影仪的控制端与高速低功耗视觉处理单元的输出控制端相连结，近红外摄像头、全高清彩色摄像头、近红外激光投影仪、高速低功耗视觉处理单元焊接安装于同一块电路板上。

3.权利要求1所述一种腹部外科精准手术引导系统及方法，其特征在于，所述微型3D影像采集和实时生成模块的近红外摄像头的响应波长范围为700-1000nm。

4.权利要求1所述一种腹部外科精准手术引导系统及方法，其特征在于，所述微型3D影像采集和实时生成模块的近红外激光投影仪的波长范围为700-980nm。

5.权利要求1所述一种腹部外科精准手术引导系统及方法，其特征在于：依据以下步骤实现3D影像关键特征点与3D实体模型影像关键特征点识别、锁定和跟踪：

步骤1 腹部手术过程中，在门静脉处注射吲哚箐绿，注射之后 ，用3D影像采集和实时生成模块采集门静脉及周围组织的近红外3D荧光影像；

步骤2 将采集得到的近红外3D荧光影像导入术中精准引导系统处理计算机；

步骤3 在全高清彩色显示器上选取由步骤2得到的门静脉近红外3D荧光影像上至少3个关键点（i=1,2,3）作为门静脉3D荧光影像上的关键标识点Xi,Yi,Zi；

步骤4 存储门静脉近红外3D荧光影像关键标点的Xi,Yi,,Zi坐标；

步骤5 将由CT、MRI等断层扫描影像经三维重建得到的病患腹部器官3D实体模型导入术中精准引导系统处理计算机并将3D实体模型影像显示于高清彩色显示器上；

步骤6 在经三维重建得到的病患腹部器官3D实体模型影像上选取与步骤3选取部位相同的门静脉上的至少3个点作为3D实体模型影像的关键标识点；

步骤7 存储3D实体模型影像门静脉表面上至少3个关键点(i=1,2,3)的xi，yi，zi坐标，关闭显示的3D实体模型影像；

步骤8 设定判据阈值fz；

步骤9 计算X-x,Y-y,Z-z的差值，并根据X-x,Y-y,Z-z的差值修改3D实体模型显示关键点的坐标，使关键点坐标与荧光影像关键点坐标重合，存储关键点的坐标；

步骤10 以步骤9得到的关键点坐标作为3D实体模型关键点坐标重新装入实体模型；

步骤11 计算并判断关键点i的Xi-xi<fz， Yi-yi<fz，Zi-zi<fz比较各向量差值是否小于设定阈值；

步骤12若3D实体模型影像标识表面上关键点与3D荧光影像标识面上关键点的在各个方向上的差值大于预设的阈值，表明视点和显示比例不一致，锁定不成功，转步骤9，调整3D实体影像的显示视点和显示比例；

步骤13 若3D实体模型影像标识表面上关键点与3D荧光影像标识面上关键点的在各个方向上的差值小于预设的阈值，表明视点和显示比例一致，锁定成功，将锁定的3D实体模型影像与全高清影像叠加显示于术中精准引导系统处理计算机的全高清彩色显示器上。