[发明专利]一种颅颌面外科手术的术中导航方法

说明书

本发明提出一种颅颌面外科手术的术中导航方法，涉及数字化医疗技术领域。该方法首先获取患者术前电子计算机断层扫描颅颌面图像并进行三维重建，得到该患者术前面部三维网格模型并提取患者术前面部三维网格模型特征点，得到患者术前面部三维特征点点云；手术中实时获取从两个方位拍摄的患者术中实时面部照片，根据照片生成患者术中面部二维特征点点云；根据患者术中面部二维特征点点云和患者术前面部三维特征点点云，确定患者术中实时头部姿态相对于术前电子计算机断层扫描颅颌面图像的配准结果，实现术中导航。本发明设备简单，操作简便，成本低廉，导航效果准确，有较高的实用价值。

技术领域

本发明涉及数字化医疗技术领域，具体涉及一种颅颌面外科手术的术中导航方法。

背景技术

在颅颌面外科手术过程中，医生通常需要在手术前利用医学影像设备例如电子计算机断层扫描获得患者的颅颌面多模态医学影像，从而在术前制定手术计划，并在术中将患者的术中实时头部姿态与术前医学影像相配准，通过术中导航实时显示医生手术器械于术前患者颅颌面多模态医学影像中的位置，指导医生在手术中操作。

在术中导航领域，目前有在患者体内预先植入金属标记物以辅助配准，以及使用红外导航、三维激光扫描仪等光学导航捕捉患者术中姿态等方法。其中，预先在患者体内植入金属标记物的方法需要在手术前在患者体内植入可以在电子计算机断层扫描图像中显示的金属标记物，并根据术前采集的电子计算机断层扫描图像中金属标记物位置以及术中实时捕捉的金属标记物位置关系确定患者术中实时姿态和术前医学影像姿态的关系，此方法由于需要在患者体内植入金属标记物，因而会为患者的手术过程带来额外的痛苦。使用光学导航设备捕捉患者姿态的方法通过借助光学设备在手术过程中实时采集患者术中姿态，并将其与术前采集的电子计算机断层扫描图像进行配准，此方法使用的光学导航设备价格较为昂贵，会为术中导航带来较高的成本。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种颅颌面外科手术的术中导航方法。本发明克服现有技术中光学导航成本昂贵以及会为患者带来额外痛苦的问题，设备简单，操作简便，成本低廉，导航效果准确，有较高的实用价值。

本发明提出一种颅颌面外科手术的术中导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在进行颅颌面外科手术前，获取待进行手术的患者的术前电子计算机断层扫描颅颌面图像并进行三维重建，得到该患者术前面部三维网格模型；

2)在步骤1)得到的患者术前面部三维网格模型中提取患者术前面部三维网格模型特征点，得到患者术前面部三维特征点点云；

3)手术开始后，实时获取从两个方位拍摄的患者术中实时面部图片；

4)根据步骤3)获取的图片生成患者术中面部二维特征点点云；

5)根据患者术中面部二维特征点点云和患者术前面部三维特征点点云，确定患者术中实时头部姿态相对于术前电子计算机断层扫描颅颌面图像的配准结果，实现术中导航。

本发明的特点及有益效果在于：

本发明使用双目摄像机获取从两个方位拍摄的患者术中实时面部照片，相比于现有技术的使用光学导航设备捕捉患者实时姿态的方法更为廉价，可以降低术中导航的成本。

本发明在由术前电子计算机断层扫描图像三维重建出的颅颌面三维网格模型以及患者术中实时面部照片上分别提取特征点，根据特征点点云对患者术前和术中姿态进行配准，相比于现有技术中在患者体内植入金属标记物并根据标记物方位对患者姿态进行配准的方法，不会对患者造成额外痛苦。

本发明根据在患者术前电子计算机断层扫描图像和术中实时面部照片中位置固定的特征点进行点云配准，配准结果可以反映患者术前和术中的头部实际姿态差异，根据配准结果可以准确计算出术中医生手术器械于术前患者颅颌面医学影像中的位置，指导医生在手术中操作，有较高的实用价值。