[发明专利]一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统

说明书

本发明提出一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统，该系统包括：相机模块，在手术过程中获得手术器械以及病人的位置信息，动态基准、手术器械以及病人身上都安装了定位器；决策模块，根据相机获得的图像，进行决策；计算模块，在决策模块判断相机信息有效后，通过计算得出定位器所绑定的动态基准、手术器械的世界坐标以及病人的位置坐标；位置确定模块，在获得世界坐标之后对应确定三维的位置；显示模块，将对应的病人的位置与手术器械的位置进行实时的显示。本发明能够精确地确定手术中手术器械以及病人的位置，精确导航，实现手术的良好效果。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统。

背景技术

现在手术导航中常用的追踪方法是光学追踪，但这一种追踪方法，需要相机与追踪目标之间有直接视线，即相机与目标物之间不能有遮挡。但考虑到具体的手术环境，手术室的有限范围，由于医生的活动或者病人位置、姿势的变化，不可避免的存在一定程度的遮挡。这种情况下，就会失去对目标的追踪，或者精确度的下降，影响手术的效果。

针对以上问题，有提出建立多目光学系统或者超声系统进行目标追踪。但是一般多目光学系统由于几个都是固定的，还是会产生遮蔽视线的问题；超声系统虽然精确度高，不需要直接视线，但是不稳定的环境噪声干扰对超声定位有很大影响，实际手术环境的空气温度、空气流动速度，都会对电超声统的精确度产生影响。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统，该手术器械导航能够解决光学追踪系统在视野中丢失定位器的问题，多视角保证术中定位器不丢失，从而精确确定手术器械以及病人的位置，提高手术精确度，保证手术的成功率。

本发明的另一个目的在于提出一种基于多目相机坐标融合的手术器械导航方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种手术器械导航方法，包括：两个固定的相机模块，以及一个活动的相机模块，在手术过程中获得手术器械以及病人的位置信息，动态基准、手术器械以及病人身上都安装了一定形状的定位器；决策模块，确定有几个相机获得有效的图像，进行决策；计算模块，在决策模块判断相机信息有效后，通过计算得出定位器所绑定的动态基准、手术器械的世界坐标以及病人的位置坐标；位置确定模块，在获得世界坐标之后，确定对应三维位置；显示模块，将对应的病人的位置与手术器械的位置进行实时的显示。

为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种手术器械导航方法，包括以下步骤：

(一)手术过程中获取手术器械、病人以及参考坐标的图像，动态基准、手术器械以及病人身上分别设置了定位器，可以通过固定相机模块和活动相机模块获得；

(二)确定相机获得有效的图像，进行决策：若相机有效图像数量不足，则重新采集；若足够，则可以进行计算位置坐标；

(三)根据所述的定位器的图像，由相机的投影透视关系，获得所述的定位器的三维位置坐标；

(四)将固定相机模块获得的定位器的三维位置坐标与活动相机模块获得的三维位置坐标进行融合，获得经过处理后的定位器的三维位置坐标；

(五)根据获得的三维位置坐标确定对应的动态基准、手术器械以及病人的位置；

(六)显示所述的手术器械以及病人位置，以便进行手术导航。

上述手术系统，通过固定相机模块和活动相机模块完成对定位器的有效获取，避免了由于定位器信息丢失，而导致的手术精度不够或者手术效果较差的情况，使得病人以及手术器械的位置准确可见。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的基于多目相机坐标融合的手术器械导航系统的结构框图；