[发明专利]影像增强真实度的方法与应用该方法在可穿戴式眼镜的手术导引

说明书

一种增强影像真实度的方法，包含下列步骤︰获得一相机(10)与一标记点(20)的一第一转换矩阵(M_me)；获得眼睛(30)与该相机(10)的一第二转换矩阵(M_ce)；连结该第一转换矩阵(M_me)与该第二转换矩阵(M_ce)以获得该眼睛(30)对该标记点(20)的一正确位置对应矩阵(M_me)；连结该正确位置对应矩阵(M_me)与该标记点(20)的位置特征，以获得该眼睛(30)对该标记点(20)的该正确位置。还提出一种可穿戴式眼镜的手术导引方法，可用于获得手术操作者眼睛(30)对该标记点(20)的正确位置。

技术领域

本发明有关于一种影像增强真实度的方法，以及一种应用该方法在可穿戴式眼镜的手术导引。

背景技术

近年来，在新型医疗服务技术的发展中，电脑辅助手术(Computer-assistedsurgery)的利用比率大幅提升。由于手术器械以及影像技术的进步，医师进行手术的精准度提升，同时也可将病患身上的伤口降到最小。一般而言，电脑辅助手术通常包含四个部分：从病人身上获取影像、影像分析与处理、诊断与手术前规划模拟、以及最后对病人进行手术时的手术导引。目前以电脑导航进行外科手术方面共分有下列几种类型：利用断层扫描影像，包括电脑断层(CT)、磁共振影像(MRI)、X光、核医影像，重建出3D模型(非即时影像)，再利用开刀房用移动式X光机(C-ARM)或超音波影像作为导引的辅助(即时影像)、以及非影像式导引系统。

外科手术影像导引系统临床的应用，包括脊髓手术导引(例如，椎弓根螺钉固定、切除损伤部位、切除硬块、于固定的深度及安置癫痫患者治疗用电极)；头颅病变手术(例如，脑膜瘤的治疗，颅咽管瘤，软骨肉瘤，和其他在颅部病变)；组织切片和肿瘤切除术；帕金森氏病的治疗；精神疾病脑回部立体定位治疗；功能性内试镜鼻窦手术，神经血管修补手术及心室绕道手术和心室分流置换手术。本系统也可用于髋关节和膝关节手术，例如全膝关节置换术，全髋关节置换术，和前十字韧带重建。

手术导引必须结合影像、电子、机械等各类技术，将手术器械方位投影至影像上，辅助医师掌握器械与病人间的相对方位，达到导航的目的。在手术前先在病人手术位置贴上标记点，再让病患接受电脑断层或磁振造影显影的检查；之后将电脑断层或/及磁共振影像的影像在电脑内重组出手术位置附近的三维影像，并标明异常与正常功能区的位置。手术时病人手术位置及手术器械上均安装标记，红外线摄影机(或超音波等)可依据这些标记球反射出来的红外线讯号，同步定位出手术器械和手术位置的相对位置，以建立手术时的空间关系。此外，外科医师也可通过抬头显示器或头上所带的目镜，见到重组的影像。

扩增实境(Augmented Reality，AR)一般用以在病患的真实影像上显示虚拟资讯。特别是在内视镜结构中，过去经常在微创手术以扩增实境进行影像的叠加，此方式并无法直接通过摄影机进行观察，但是却可在手术前影像中见到。扩增实境技术协助外科医生可看透病患的身体部位，使得医生在探视手术位置前，即可有效定位其重要结构，而不需要事前通过触觉而进行位置的确认。扩增实境技术似乎是目前最有发展潜力的研究，其引导并帮助外科医生监督机器人手术的过程。

在手术位置贴上标记点上，传统上是通过追踪探针进行物理空间的定位，而其手术位置标记点采用最小平方法来对准。最常见的三维至二维手术位置标记点，主要根据特殊表面特征的功能。而手术位置的表面将由手术前影像与手术中影像所撷取的轮廓进行分割，并根据成本函数使距离最小化的方式来进行纪录。而该轮廓的选择相当繁琐且耗费时间，因此，需要使用如金属针或网格进行基准标记，用以对准手术位置贴上标记点以进行影像引导治疗。目前发展出许多方法用以解决手术前影像装置的姿态评估问题，其中，影像射线假定相交于一共用点上。过去已经针对影像基础问题进行研究。闭合形式解(Closed-form solutions)已经被制定用以确认是否采用三或四组三维/二维对应处。