[发明专利]具有人机交互的可穿戴式血管介入手术三维立体图像导航装置

权利要求书

1.一种具有人机交互的可穿戴式血管介入手术三维立体图像导航装置，其特征在于，所述装置包括穿戴式立体眼镜、IMU传感器、服务器和电磁定位系统；

穿戴式立体眼镜，将生成的三维立体手术场景进行显示；

IMU传感器，设置在虚拟现实眼镜内，用于跟踪使用者的头部运动，采集头部运动信号；

服务器，根据采集的头部运动信号，获得头部姿态信息；根据手术前血管影像信息、获得的头部姿态信息和手术中导管末端位姿信息，进行空间配准和信息融合，生成三维立体手术场景；

电磁定位系统，用于通过电磁感应，确定手术过程中血管中的导管末端位姿信息。

2.根据权利要求1所述的具有人机交互的可穿戴式血管介入手术三维立体图像导航装置，其特征在于，所述服务器，根据手术前血管影像信息、获得的头部姿态信息和手术中导管末端位姿信息，进行空间配准和信息融合，生成三维立体手术场景包括：

将获得的头部姿态信息进行视点变换，映射到虚拟场景中虚拟相机姿态；

将获得的手术中导管末端位姿信息与手术前血管影像信息进行信息融合；

根据映射得到的虚拟场景中虚拟相机姿态，确定视点和视景体，在视景体范围内，绘制信息融合后的场景，生成三维立体手术场景。

3.根据权利要求2所述的具有人机交互的可穿戴式血管介入手术三维立体图像导航装置，其特征在于，所述服务器，将获得的头部姿态信息进行视点变换，映射到虚拟场景中虚拟相机姿态为：

所述头部姿态信息为人体头部方向信息，获得人体头部坐标系下用四元数向量表示的人体头部方向信息为r＝[r₁,r₂,r₃,r_w]^T，根据r_c＝T(r')r₀进行视点变换，映射到虚拟场景中虚拟相机姿态为r_c；

其中，旋转矩阵T(r′)=rw2+r12-r22-r322(r1r2+rwr3)2(-r1r3+rwr2)2(r1r2-rwr3)rw2-r12+r22-r322(-r2r3-rwr1)2(-r1r3-rwr2)2(-r2r3+rwr1)rw2-r12-r22-r32;]]>

r₀为虚拟场景中虚拟相机的初始位置，r₀＝[0,0,d]^T，d为虚拟场景中虚拟相机相对血管模型坐标系原点的距离；r′表示虚拟相机在血管模型标系下用四元数向量表示的旋转，由于虚拟相机与人体头部的旋转方向是相反的，因此，r′＝[r₁,r₂,r₃,-r_w]^T，所述血管模型为手术前血管影像信息获得的。