[发明专利]一种基于增强现实技术的鼻内镜微创手术导航系统

权利要求书

1.一种基于增强现实技术的鼻内镜微创手术的导航系统，其特征在于包括鼻内镜、红外跟踪摄像机、三维扫描仪、三维立体显示器、计算机以及基准标志点、红外标志点，所述红外跟踪摄像机、所述三维扫描仪、所述三维立体显示器分别与所述计算机相连，所述鼻内镜与所述三维立体显示器相连。

2.根据权利要求1所述的基于增强现实技术的鼻内镜微创手术的导航系统，其特征在于：

a.在手术前，由所述计算机对患者的医学影像数据进行分割、多模态影像配准及三维重建从而获得患者颅内组织、血管及面部皮肤的三维模型；

b.然后，由三维扫描仪扫描固定在手术台上的所述基准标志点，从而获得所述基准标志点的三维数据，再由红外跟踪摄像机拍摄所述基准标志点的红外图像，从而获取所述基准标志点在红外跟踪摄像机坐标系下的三维数据，之后将两组三维数据同时传入所述计算机，所述计算机利用两组三维数据计算获得三维扫描仪坐标系与红外跟踪摄像机坐标系的第一转换矩阵，从而实现两者之间的配准；

c.在手术过程中，随着所述鼻内镜在患者鼻腔中的运动，由所述鼻内镜所拍摄的图像实时显示在三维立体显示器上；

d.与此同时，由所述三维扫描仪实时扫描患者面部，从而获取患者面部皮肤的三维数据，并将该数据传入所述计算机，所述计算机利用该数据和在手术前重建的面部皮肤的所述三维模型的数据进行计算，获得三维扫描仪坐标系与面部皮肤的所述三维模型的坐标系之间的第二转换矩阵，从而实现两者之间的配准；

e.然后，由所述红外跟踪摄像机实时跟踪固定在鼻内镜上的所述红外标志点，从而获得鼻内镜的位置和姿态的第三实时数据，并将所述第三实时数据传入所述计算机；

f.之后，由所述计算机将所述第一转换矩阵与所述第二转换矩阵相乘，得到第四矩阵，将所述第四矩阵与第三实时数据相乘从而得到第五数据，所述第五数据为鼻内镜在术前重建的患者颅内组织、血管的所述三维模型坐标系下的位置和姿态数据；

g.所述计算机利用所述第五数据实时渲染出与鼻内镜所拍摄的所述图像对应的三维模型画面，并将此画面与鼻内镜所拍摄的所述图像实时的叠加，并显示在三维立体显示器上，从而实现了图像的虚实融合。

其中，步骤f的过程将所述三维模型坐标系与鼻内镜所拍摄的所述图像的坐标系统一起来。

3.根据权利要求2所述的基于增强现实技术的鼻内镜微创手术的导航系统，其特征在于所述基准标志点为反射式红外标志点，所述红外跟踪摄像机能够探测所述基准标志点反射的红外光并在摄像机中成像，从而获得各个基准标志点在红外跟踪摄像机坐标系下的三维位置。