[发明专利]一种肝胆外科手术定位追踪系统

说明书

本发明公开了一种肝胆外科手术定位追踪系统，包括二维图像获取装置、三维图像生成装置、摄像装置、AR交互装置和带定位识别器的手术器械，二维图像获取装置、摄像装置、AR交互装置和带定位识别器的手术器械与三维图像生成装置连接。该系统将虚拟现实与增强现实技术融合一体形成手术三维导航系统，利用预先规划好的三维手术路径调整手术器械的手术轨迹，到达精确的手术治疗目的，同时该系统可实时修正术前采集的二维图像并依据二维图像获得的三维图像，提高三维图像生成装置的配准精度，降低三维导航系统定位失误带来的手术风险，提高手术的精确度。

技术领域

本发明涉及医学三维导航技术领域，具体涉及一种肝胆外科手术定位追踪系统。

背景技术

图像导航手术时在手术过程中，利用计算机技术将术前或术中病人影像数据、实际手术过程中病人的病变体位、以及手术器械所在的坐标系统一起来，根据手术的实际需要对手术器械周围的组织给出相应的显示，对手术进行实时的导航。简单的说，手术导航系统将病人术前或术中影像数据和手术床上病人解剖结构准确对应，手术中要对手术器械进行跟踪并将手术器械的位置在病人影像上以虚拟探针的形式实时更新显示，使医生对手术器械相对病人解剖的位置一目了然，使外科手术更快速、更精确、更安全。在导航外科手术系统中，将手术前图像空间信息和手术中空间信息统一到同一坐标系下至关重要，其本身是一个配准过程。通过配准把手术器械的位置实时显示在手术前采集的图像上，使得外科医生能够精确找到病灶区域实施手术并且减少乃至避免对邻近正常组织和器官的损伤。

在肝胆外科的疾病治疗中，肝胆外科的手术治疗方式是非常常见有效的治疗方式，现有技术中的肝胆外科治疗的装置结构单一，虽然出现了一些和现代化设备结合的装置，例如具有无线通设备的手术刀等，但是现有技术中的肝胆外科治疗设备没有系统的数据采集、分析和统计功能，不利于肝胆外科医生学习和分析，并且根据手术数据进行系统科学的研究，对肝胆外科手术的进一步改进提高提供理论依据。

然而现有的三维手术导航装置存在以下问题：由于在手术过程中，靶区以及周围组织和器官会发生变形、位移、出血或者水肿等变化，此时手术前采集的图像不能及时反映这些变化，故由术前采集的图像建立的模型就与实际不一致，导致手术定位的精确大打折扣甚至出现错误的定位，导致手术风险的骤升。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种肝胆外科手术定位追踪系统，该系统将虚拟现实与增强现实技术融合一体形成手术三维导航系统，利用预先规划好的三维手术路径调整手术器械的手术轨迹，到达精确的手术治疗目的，同时该系统可实时修正术前采集的二维图像并依据二维图像获得的三维图像，提高三维图像生成装置的配准精度，降低三维导航系统定位失误带来的手术风险，提高手术的精确度。

为了解决上述问题并达到上述效果，本发明通过下述方案实现的：

一种肝胆外科手术定位追踪系统，其特征在于，包括二维图像获取装置、三维图像生成装置、摄像装置、AR交互装置和带定位识别器的手术器械，二维图像获取装置、摄像装置、AR交互装置和带定位识别器的手术器械与三维图像生成装置连接，其中

二维图像获取装置，用于获取靶区的二维图像信息；

三维图像生成装置，利用图像处理技术和可视化技术将二维图像获取装置输入的靶区二维图像信息分割并显示，利用量化信息重建处三维解剖结构仿真模型，依据三维解剖结构仿真模型建立最佳手术路径并于三维图像生成装置中生成三维手术路径模拟动画；

摄像装置，用于采集靶区手术过程中的实时图像并实时传输至三维图像生成装置，三维图像生成装置接收实时图像后对术前三维解剖结构仿真模型进行实时修正；

AR交互装置，用于接收三维图像生成装置生成的三维解剖结构仿真模型并投射至靶区，同时三维手术路径模拟动画中的靶区三维坐标与靶区一一映射；