[发明专利]一种基于无标记增强现实的手术导航系统

说明书

本发明提供一种基于无标记增强现实的手术导航系统，包括肿瘤未显露之前和肿瘤未显露之后两个过程；肿瘤未显露之前，包括步骤S1：基于数字图像处理技术，对手术场景进行预处理，提取病灶区域；步骤S2：基于特征检测方法，识别手术场景中的病灶区域，并与步骤S1得到的病灶区域进行匹配，得到二者对应性关系；步骤S3：利用软件将患者的CT数据进行三维重建，获取患者的肿瘤三维模型；步骤S4：将步骤S3得到的三维模型投射在患者病灶区域；肿瘤显露之后，包括步骤H1：选定暴露出的肿瘤；步骤H2：对选定的肿瘤进行跟踪，并实时判断跟踪结果是否正确。本发明利用在二维的医学影像与病灶位置之间建立一条纽带，大大提高手术成功率，给手术的安全提供了极大的保证。

技术领域

本发明涉及图像处理、计算机视觉、三维重建技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于无标记增强现实的手术导航系统。

背景技术

经过半个世纪的发展，各种医学成像手段层出不穷并得到临床医用，如X射线断层成像(X-CT)、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层成像(PET)等，上述成像手段为医疗诊断提供了丰富的诊疗信息，也使得基于图像计算机辅助外科术成为可能。

计算机辅助外科手术(CAS:Computer aided(or assisted)surgery)也称为CIS(Computer integrated surgery)，是一个比较广义的概念，是指计算机直接参与的各种外科手术方法，它包含诊断法、远程外科手术和增强现实等。而基于图像的外科手术导航技术(IGS：Image guided surgery)是利用各种医学图像信息来策划外科手术导航，最大可能地为外科医生提供病灶信息。

增强现实技术是一种新技术，是将计算机产生的虚拟图形融合到使用者所看到的真实世界景象中。使用者可以从计算机描绘的虚拟模型中获取额外的信息，从而增强与真实环境的交互。基于图像的外科手术导航是增强现实应用的理想领域，通过增强现实技术为医生的视觉系统进行增强，获得肉眼无法看到的病灶内部信息。

手术导航系统可将许多种类的医学影像设备提供的生理信息有效结合，可以帮助医生术前规划，大大提高手术成功率，进而给手术的安全提供了极大的保证。手术导航系统通过光学图像采集系统对人体相关部位扫描取得具体数据，然后根据数据建立模型。现有的视觉手术导航大多是基于有标记增强现实技术，需要人为的在病灶区域进行人工标记，该方法会对患者造成二次创伤，也极大地限制了医生的操作空间。

发明内容

根据上述提出的传统外科手术医生只能观察病灶的成像胶片来确定病灶在身体的大概位置，利用经验进行手术，极易导致手术创口大、患者恢复时间长等技术问题，而提供一种基于无标记增强现实的手术导航系统。本发明主要利用在二维的医学影像与病灶位置之间建立一条纽带。大大提高手术成功率，进而给手术的安全提供了极大的保证；

本发明采用的技术手段如下：

一种基于无标记增强现实的手术导航系统，包括肿瘤未显露之前和肿瘤未显露之后两个过程；

肿瘤未显露之前，包括如下步骤：

步骤S1：基于数字图像处理技术方法，对手术场景进行预处理，提取感兴趣区域(ROI)，即病灶区域；

步骤S2：基于特征检测的方法，识别手术场景中的病灶区域，并与步骤S1得到的病灶区域进行匹配，得到二者的对应性关系；

步骤S3：利用软件将患者的CT数据进行三维重建，获取患者的肿瘤三维模型；

步骤S4：将步骤S3得到的肿瘤三维模型投射在患者病灶区域；

肿瘤显露之后，包括如下步骤：

步骤H1：选定暴露出的肿瘤；

步骤H2：对选定的肿瘤进行跟踪，并实时判断跟踪结果是否正确。