[发明专利]一种腹部外科精准手术引导系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及腹部外科手术，具体涉及一种腹部外科精准手术引导系统及方法。

背景技术

腹部外科手术，特别是针对肝胆胰的腹部外科手术多年来已经取得了极大的发展，从早期的开腹手术发展到了腹腔镜手术以及最新的达芬奇机器人手术。然而，即使是最新的达芬奇机器人手术，也仅仅是在腹腔镜手术上做了视野、手术微量运动等精确控制方面的提升，这类改进的优越性充分体现在以下几个方面：利用电子信息的特点，可以实现远程控制和远程操作；利用机械手臂来执行人手的操作可以避免术者手部颤动带来的负面影响；利用双视野摄像镜头扩大了术者视野，实现了初步的裸眼三维显示，使之更逼近开腹手术的视野。

以上提升虽然极大地提高了术者实施微小动作的精确性和稳定性，但是并没有彻底地改变外科医生手术的基本现状：术者能看到的病患器官仍然仅仅是器官体表，无法利用断层扫描影像来准确定位器官内部的各类关键组织以及器官内部的病灶点。由此，并没有从实质上对术者的手术提升根本的改变。如何利用病患的断层扫描数据，使术者在手术过程中能够精确定位病灶点，有效避开血管等关键管道，是一项亟待解决的问题。

为解决以上问题，专利201710064456.8公开了一种腹部外科精准手术系统及方法，公开了用经由CT、MRI断层影像重建得到的三维模型影像与腹腔镜影像叠加的腹部外科精准手术系统及方法。在该技术方案中，以腔镜腹部器官影像表面关键点与三维模型影像表面关键点作为两种影像锁定的基本参考点，只要两种影像的关键点锁定，即可使模型影像与腔镜影像同步旋转移动，达到术中精确定位的目的。在实际操作中，通常在肝脏的边缘选择关键点，由于肝脏属于柔性器官，术中由于操作的原因，在肝脏边缘组织不可避免地会出现相对于肝脏其他部位的相对位置移动，导致术中器官腔镜影像与实体模型影像不一致而产生两种影像难以锁定的情况，只有在肝脏器官不出现柔性变形的条件下才能有效锁定两种影像。这在较大程度上限制了术中精确定位的实现。

发明内容

为解决以上问题，本发明公开了一种腹部外科精准手术引导系统及方法。

本发明的技术方案是：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。

本发明所述的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。

本发明所述的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。

本发明所述的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。

本发明所述的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；