[发明专利]基于便携式彩超设备的手术导航系统及方法

说明书

本发明公开了基于便携式彩超设备的手术导航系统及方法，手术导航系统包括便携式彩超设备、处理器、头戴式虚拟显示设备和光学动态追踪设备；便携式彩超设备在手术中对患者进行扫描以获取扫描图像数据；处理器根据扫描图像数据生成患者的三维模拟图像；光学动态追踪设备在手术中获取便携式彩超设备的位置信息，还获取头戴式虚拟显示设备的实时动态数据；处理器根据位置信息和实时动态数据完成三维模拟图像的静态注册和动态配准，并生成三维导航图像发送至头戴式虚拟显示设备进行显示。本发明解决了肝胆等器官由于容易变形且无骨性定位点而导致术中无法实时精准的获取患者的身体数据的问题。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，特别涉及一种基于便携式彩超设备的手术导航系统及方法。

背景技术

原发性肝癌包括肝细胞癌和胆管细胞癌，是我国常见的恶性肿瘤之一，病死率极高。近年来，随着对肿瘤生物学探索不断深入、对肝脏解剖认知水平不断的加深及外科治疗技术的发展，原发性肝癌外科治疗模式也取得很大突破。传统手术由术者依据CT(计算机断层扫描)、MRI(核磁共振成像)等影像学二维数据进行术前手术规划，单纯的CT、MRI技术不能明确肿块大小与血管、肝内胆管的三维关系，随着3D(三维)打印技术在医疗领域的快速发展，3D打印技术已经广泛应用于肝脏肿瘤的切除中。三维建模在肝脏肿瘤切除中的应用可以在术前从多角度不同方位观察肝内脉管走向有无变异，及其与肝脏肿瘤的解剖关系，进行精确的术前规划，指导手术方案的制定从而提高手术切除率。

虽然三维建模能够术前模拟手术，提高肝脏肿瘤切除的准确性，但是无法术中实时判断肿瘤在肝脏中的位置以及肝脏中脉管走向，并且，由于肝无骨性定位点，且在切除手术中容易变形，所以术中更加无法精准的判断肿瘤在肝脏中的准确位置以及肝脏中脉管走向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中由于肝无骨性定位点且容易变形导致术中实时获取到的数据存在较大偏差的缺陷，提供一种基于便携式彩超设备的手术导航系统及方法。

本发明是通过下述技术方案解决上述技术问题：

一种基于便携式彩超设备的手术导航系统，所述手术导航系统包括便携式彩超设备、处理器、头戴式虚拟显示设备和光学动态追踪设备；

所述便携式彩超设备用于在手术中对患者进行扫描以获取扫描图像数据并发送至所述处理器；

所述处理器用于根据接收到的所述扫描图像数据生成所述患者的三维模拟图像；

所述光学动态追踪设备用于在手术中获取便携式彩超设备在光学动态追踪设备坐标系中的位置信息并发送至所述处理器，还用于获取所述头戴式虚拟显示设备在所述光学动态追踪设备坐标系中的实时动态数据并发送至所述处理器；

所述处理器还用于根据所述位置信息将所述三维模拟图像在所述光学动态追踪设备坐标系中进行静态注册，并根据所述实时动态数据将静态注册后的三维模拟图像与所述患者进行动态配准，并将动态配准后的三维模拟图像与实际环境中所述患者实时重合并生成三维导航图像并发送至所述头戴式虚拟显示设备；

所述头戴式虚拟显示设备用于接收并显示所述三维导航图像。

较佳地，所述光学动态追踪设备还包括若干个标记部件，所述标记部件设置在所述便携式彩超设备和所述头戴式虚拟显示设备上；

所述光学动态追踪设备用于在手术中识别所述标记部件以获取所述位置信息和所述实时动态数据。

较佳地，所述标记部件包括无源标记部件，所述无源标记部件用于接收外部红外光并反射所述红外光。

较佳地，所述标记部件包括有源标记部件，所述头戴式虚拟显示设备还包括一触发装置，用于发送触发信号至所述有源标记部件，所述有源标记部件用于根据所述触发信号发射红外光。

较佳地，所述光学动态追踪设备根据所述红外光生成所述位置信息和所述实时动态数据。