[发明专利]基于AR技术的股骨头坏死微创手术导航系统及导航方法

权利要求书

1.一种基于AR技术的股骨头坏死微创手术导航系统，其特征在于，包括头戴式AR设备、处理器、图像采集组件、执行装置、空间定位器组件、探针和3D定位导板；

所述3D定位导板固定于股骨颈部骨脊，所述3D定位导板上设置有根据虚拟手术路径开设的手术导向开口；

所述空间定位器组件设置于所述3D定位导板、所述探针、患者手术部位及所述执行装置上；

所述图像采集组件与所述处理器电连接，用于采集所述探针、所述空间定位器组件的位置信息及手术部位的深度信息，并转换为坐标信息输送至处理器；

所述处理器将所述坐标信息与预存的虚拟股骨头坏死三维模型进行配准，进而调整手术导向开口的方向以与虚拟手术路径匹配；同时，所述处理器根据所述坐标信息生成真实手术空间，并能够将真实手术空间、虚拟股骨头坏死三维模型、虚拟手术路径进行融合，将融合图像显示在所述头戴式AR设备中，并实时跟踪显示执行装置的位姿；

所述执行装置与所述处理器电连接，通过所述处理器控制所述执行装置运动；

所述空间定位器组件包括体表定位标志器、骨定位器及执行装置定位器，所述体表定位标志器固定在髂前上棘和股骨大粗隆上；

所述骨定位器固定在所述3D定位导板上，所述骨定位器包括多个针杆，所述针杆的下端为尖端结构；

所述执行装置定位器设置在所述执行装置上；

所述3D定位导板上设置有用于穿过所述骨定位器的标志器孔；

所述骨定位器、探针及执行装置定位器上设置有被图像采集组件实时定位追踪的荧光定位球；

患者术前进行CT/MRI影像资料采集，通过医学影像处理软件，将患者的原始CT/MRI影像信息转化为系统可用的数字化资料，对其逆向处理，通过特征提取和曲面拟合技术，进行分割、多模态影像配准及三维重建，构建虚拟股骨头坏死三维模型；

根据股骨头坏死模型及骨坏死面积部位，医生可以深入股骨头病变内部微小结构，从任意角度进行分析，实现术前手术路径规划，设置模拟手术路径，并通过3D打印机打印固定于股骨颈部骨脊的3D定位导板，在3D定位导板设置手术导向开口。

2.如权利要求1所述的股骨头坏死微创手术导航系统，其特征在于，所述图像采集组件包括双目视觉采集系统和深度相机，所述深度相机设置在所述头戴式AR设备上。

3.如权利要求1所述的股骨头坏死微创手术导航系统，其特征在于，所述执行装置包括机械臂组件和病灶清除装置，所述病灶清除装置与所述机械臂组件连接，所述机械臂组件与所述处理器电连接。

4.如权利要求3所述的股骨头坏死微创手术导航系统，其特征在于，所述机械臂组件包括底座和固定在所述底座上的机械臂，所述机械臂采用六自由度机械臂，所述执行装置定位器设置在所述机械臂的末端。

5.如权利要求3所述的股骨头坏死微创手术导航系统，其特征在于，所述病灶清除装置包括骨科磨钻或骨科刮匙，所述病灶清除装置具备侧方变向功能。

6.如权利要求1所述的股骨头坏死微创手术导航系统，其特征在于，所述头戴式AR设备包括AR眼镜。