[发明专利]一种手术导航装置、系统、标定方法、介质及电子设备

说明书

本发明提供一种手术导航装置、系统、标定方法、介质及电子设备。所述手术导航装置包括：CT图像获取模块，用于获取患者的CT图像；三维模型构建模块，与所述CT图像获取模块相连，用于根据所述患者的CT图像获取手术区域的三维模型；第一坐标获取模块，用于获取第一坐标；第二坐标获取模块，与所述第一坐标获取模块相连，用于将所述第一坐标转换为第二坐标；投影控制模块，与所述三维模型构建模块和所述第二坐标获取模块相连，用于根据所述第二坐标控制所述投影仪将所述手术区域的三维模型投射至所述手术区域。所述手术导航装置能够将所述手术区域的三维模型投射至所述手术区域的实际位置，无需术者时刻关注计算机的显示屏幕。

技术领域

本发明涉及手术导航领域，特别是涉及一种手术导航装置、系统、标定方法、介质及电子设备。

背景技术

医生在进行传统外科手术时，经常会因为患者皮肤肌肉的遮挡而无法直接观察到患者皮下的组织结构。因此，医生很难准确地判断手术目标区域的具体位置。并且，在进行穿刺手术时，因为术者无法观察到脏器内的血管分布，因而可能会在手术中误伤到器官内的血管，造成对患者的二次创伤。

随着计算机技术的发展，手术导航技术越来越多地应用于实际临床外科手术当中。使用手术导航技术辅助手术时，术者通常需要根据术前影像数据规划手术路径，在术中通过追踪定位技术追踪手术器械即可在计算机三维虚拟图像中可视化手术目标区域、周围危机器官以及手术器械等的虚拟物体模型。然而，发明人在实际应用中发现，传统手术导航技术只能在计算机屏幕上显示目标手术区域与手术器械，术者在手术时需要时刻注视计算机屏幕，这不仅容易分散术者的注意力，而且计算机中的虚拟场景很难和显示手术场景相结合，术者难以直观地感受到虚拟模型与实际物体间的位置关系。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种手术导航装置、系统、标定方法、介质及电子设备，用于解决现有手术导航技术中的虚拟物体模型只能在计算机屏幕上进行显示的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第一方面提供一种手术导航装置；所述手术导航装置包括：CT图像获取模块，用于获取患者的CT图像；三维模型构建模块，与所述CT图像获取模块相连，用于根据所述患者的CT图像获取手术区域的三维模型；第一坐标获取模块，用于获取第一坐标，所述第一坐标是指所述手术区域在患者坐标系中的坐标，所述患者坐标系是指基于所述患者的坐标系；第二坐标获取模块，与所述第一坐标获取模块相连，用于将所述第一坐标转换为第二坐标，所述第二坐标是指所述手术区域在一投影仪坐标系中的坐标，所述投影仪坐标系是指基于一投影仪的坐标系；投影控制模块，与所述三维模型构建模块和所述第二坐标获取模块相连，用于根据所述第二坐标控制所述投影仪将所述手术区域的三维模型投射至所述手术区域。

于所述第一方面的一实施例中，所述第二坐标获取模块包括：第一变换矩阵获取单元，用于获取第一变换矩阵，所述第一变换矩阵是指所述患者坐标系与一参考架坐标系之间的变换矩阵，所述参考架坐标系是指基于一第一参考架的坐标系，所述第一参考架用于固定于所述患者身上；第二变换矩阵获取单元，用于获取第二变换矩阵，所述第二变换矩阵是指所述参考架坐标系与一空间定位仪坐标系之间的变换矩阵，所述空间定位仪坐标系是指基于一空间定位仪的坐标系；第三变换矩阵获取单元，用于获取第三变换矩阵，所述第三变换矩阵是指所述空间定位仪坐标系与所述投影仪坐标系之间的变换矩阵；坐标变换单元，与所述第一变换矩阵获取单元、所述第二变换矩阵获取单元、所述第三变换矩阵获取单元和所述第一坐标获取模块相连，用于根据所述第一变换矩阵、所述第二变换矩阵和所述第三变换矩阵对所述第一坐标进行变换，以得到所述第二坐标。

于所述第一方面的一实施例中，所述第一变换矩阵获取单元包括：第三坐标获取子单元，用于获取多个特征点在所述患者坐标系中的坐标；第四坐标获取子单元，用于获取所述多个特征点在所述参考架坐标系中的坐标；变换矩阵获取子单元，与所述第三坐标获取子单元和所述第四坐标获取子单元相连，用于根据所述多个特征点在所述患者坐标系中的坐标以及所述多个特征点在所述参考架坐标系中的坐标进行配准，进而获取所述第一变换矩阵。