[发明专利]一种基于结构光扫描的肝脏手术导航方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于结构光扫描的肝脏手术导航方法及系统，该方法包括：根据CT图像在术前重建病人肝脏表面的三维图像，找出病灶点，并规划手术路径；在术中向病人肝脏表面投射编码结构光，对病人肝脏表面进行实时扫描，同时，实时采集扫描信息，对病人肝脏表面进行实时重建，并将重建的三维图像显示在3D显示器上；将术前CT重建的三维图像和术中实时重建的三维图像进行配准，找出病灶点的精确位置；通过术中实时配准输出配准参数，对术前的手术路径规划进行实时修正，在3D显示器上显示实时修正的手术路径；在术中实时获取手术器械和病人肝脏位置信息，以实时纠正手术器械的位置。本发明具有稳定性强，精确性高，实时性的优点。

技术领域

本发明涉及手术导航技术领域，特别涉及一种基于结构光扫描的肝脏手术导航方法及系统。

背景技术

肝脏肿瘤切除手术是目前治疗肝脏病变的常规手术，该手术需要医生找到肿瘤的存在的病灶点，将其切除，在切除肿瘤的同时，由于肝脏属于人体较为重要的器官，而且里面密集分布这动脉、静脉、血管等肝脏自身内部组织，这些组织在手术过程中往往大多数处于不可见的状态，医生在手术过程中要尽量避免碰到这些组织，造成误切，因此这类手术危险性极大，难度较高，稍有差池将不仅导致手术失败，更有可能导致患者生命的丢失。临床研究表明：在手术过程无法精确的定位肝脏的病灶点位置，以及由于肝脏手术过程中不断发生形变，对手术路径的无法掌控，是导致这类手术失败的最为主要的原因。

目前在脊柱、头骨等刚性的器官，市场上已经存在手术导航的软件，可以帮助医生在术中实时确定病灶点的位置以及进行手术路径的规划，但在肝脏等人体软组织器官上的应用，目前世界各国均未有较好的方法去解决。在医疗行业，结构光用于三维重建技术目前更是寥寥无几，尤其是用于术中人体软组织器官(例如肝脏、肺)等进行实时三维重建，国内目前为止还没有实现。在传统的肝脏手术过程中医生主要依靠术前的CT进行三维重建，获取患者的病灶点，进行一个大致的手术规划；术中一般主要凭借医生的临床手术经验和手感来大致判断患者的病灶点所在，实行手术。然而由于肝脏自身易变形、较柔软等特征，导致术前CT中确认的病灶点位置，随着术中肝脏的实时变形而发生了改变，医生很难准确定位到病灶点，导致手术风险增大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的之一在于提供一种可视化、精度高、可显著提高手术成功率的肝脏手术导航方法。其采用如下技术方案：

一种基于结构光扫描的肝脏手术导航方法，其包括：

根据CT图像在术前重建病人肝脏表面的三维图像，找出病灶点，并规划手术路径；

在术中向病人肝脏表面投射编码结构光，对病人肝脏表面进行实时扫描，同时，实时采集扫描信息，对病人肝脏表面进行实时重建，并将重建的三维图像显示在3D显示器上；

将术前CT重建的三维图像和术中实时重建的三维图像进行配准，找出病灶点的精确位置；

通过术中实时配准输出配准参数，对术前的手术路径规划进行实时修正，在3D显示器上显示实时修正的手术路径；

在术中实时获取手术器械和病人肝脏位置信息，以实时纠正手术器械的位置。

作为本发明的进一步改进，所述在术中实时获取手术器械和病人肝脏位置信息，具体包括：

在手术器械上设置NDI小球，通过NDI光学跟踪器实时跟踪NDI小球的位置，以得到手术器械和病人肝脏位置信息。

作为本发明的进一步改进，所述根据CT图像在术前重建病人肝脏表面的三维图像，具体包括：

在病人肝脏上打上标记点，对打上标记点的肝脏进行CT扫描，将CT扫描得到的切片数据进行三维重建。

作为本发明的进一步改进，所述在术中向病人肝脏表面投射编码结构光，具体包括：