[发明专利]微创手术导航系统

权利要求书

1.一种微创手术导航系统，其特征在于，包括：心脏肋骨重建模块、参考模块、微创创口规划模块、手术器械干涉检验模块、空间定位测量模块和机器视觉导航模块，其中：心脏肋骨重建模块的输出端连接微创创口规划模块并输出内脏三维模型，参考模块连接微创创口规划模块并输出手术器械三维模型，手术器械干涉检验模块连接微创创口规划模块传输手术创口位置坐标和手术器械模型，并进行术前手术器械运动模拟，微创创口规划模块连接空间定位测量模块以传输术前技术要求信息，空间定位测量模块连接机器视觉导航模块以传输胸腔内窥镜及手术器械的位置和姿态数据，并计算出实时术中导航信息。

2.根据权利要求1所述的微创手术导航系统，其特征是，所述的心脏肋骨重建模块包括：二值化处理单元、图像分割单元和重建单元，其中：二值化处理单元将内脏的计算机断层扫描图像进行二值化处理后输出至图像分割单元，图像分割单元将分割后的肋骨和心脏的二值化断层扫描图像传输至重建单元，重建单元将二值化的断层扫描图像重建出内脏三维模型并输出至微创创口规划模块。

3.根据权利要求2所述的微创手术导航系统，其特征是，所述的二值化是指：将计算机断层扫描后获得的灰度信息的图像，根据选定的阈值，把大于阈值的像素灰度设为极大值，把小于这个值的像素灰度设为极小值。

4.根据权利要求1所述的微创手术导航系统，其特征是，所述的参考模块包括：手术操作规则库、手术器械信息库和运动规律库，其中：参考模块将手术操作规则库和运动规律库中的手术准则以及手术器械信息库中的手术器械三维模型输出至微创创口规划模块用于筛选创口位置。

5.根据权利要求1所述的微创手术导航系统，其特征是，所述的微创创口规划模块包括：创口交互选择人机界面单元和创口规划单元，其中：创口交互选择人机界面单元连接创口规划单元以接受并显示可行的手术创口位置坐标和手术器械三维模型，创口规划单元连接手术器械干涉检验模块以发出待判定的手术创口位置坐标和手术器械三维模型。

6.根据权利要求1所述的微创手术导航系统，其特征是，所述的手术器械干涉检验模块接受若干组来自微创创口规划模块的待判定的手术创口位置坐标和手术器械模型，根据手术准则和手术器械三维模型模拟手术中器械的运动并模拟仿真计算手术器械之间的最小距离，当最小距离小于预先设定的阈值时返回微创创口规划模块重新进行筛选，当最小距离大于阈值时则输出可行的手术创口位置坐标和手术器械三维模型。

7.根据权利要求1所述的微创手术导航系统，其特征是，所述的空间定位测量模块包括：三维定位单元和配准单元，其中：三维定位单元与微创创口规划模块相连接以接受内脏三维模型、手术创口位置坐标和手术器械模型，三维定位单元另外与机器视觉导航模块连接并将胸腔内窥镜及手术器械的位置和姿态数据输出至配准单元，配准单元根据实时接收的胸腔内窥镜及手术器械的位置和姿态数据，参考内脏三维模型进行偏移量拟合计算，获得实时术中导航信息。

8.根据权利要求1所述的微创手术导航系统，其特征是，所述的机器视觉导航模块包括：胸腔内窥镜、图像采集卡、图像分析单元，其中：胸腔内窥镜的信号输出端连接图像采集卡，图像采集卡将模拟图像信号转换成数字图像信号输出至图像分析单元进行处理并生成胸腔内窥镜及手术器械的位置和姿态数据并输出至空间定位测量模块。