[发明专利]板层角膜移植AR手术导航系统及方法

说明书

本发明提供一种板层角膜移植AR手术导航系统及方法。该板层角膜移植AR手术导航系统包括依次连接的摄像单元、处理单元以及AR单元；摄像单元用于获取板层角膜移植手术过程中的视频影像；处理单元用于对视频影像中的每一帧图像中的角膜轮廓进行分割，得到多帧角膜轮廓图像，将多帧角膜轮廓图像划分为多个关键帧角膜轮廓图像与多个遮挡帧角膜轮廓图像，当当前帧角膜轮廓图像为遮挡帧角膜轮廓图像时，恢复当前帧角膜轮廓图像被遮挡的运动信息并对关键帧角膜轮廓图像进行变形以重建当前帧角膜轮廓图像，再控制AR单元在当前帧角膜轮廓图像中叠加一标记以标注出角膜轮廓以及多个角膜缝针位置，从而指导医生及时准确的找到角膜缝针位置，提高手术成功率。

技术领域

本发明涉及眼科手术领域，尤其涉及一种板层角膜移植AR手术导航系统及方法。

背景技术

角膜疾病是世界范围内最主要的致盲性眼病之一，在我国的发病率仅次于白内障，约为11.5/10000。随着技术的发展，深板层角膜移植手术(DeepAnterior LamellarKeratoplasty，DALK)成为药物无法治疗的感染性角膜溃疡等疾病的唯一有效的治疗手段，板层角膜移植手术是以角膜的部分组织为操作对象进行的手术，只切除有病变的角膜浅层组织，深层比较完好的受主角膜仍然保留作为移植床，然后取同样大小和厚度的角膜材料作为浅层角膜片，缝于患者角膜的创面上，由于板层角膜移植手术不扰动眼内组织，因此板层角膜移植手术能够有效地降低发生内皮性排斥反应的风险，减少散光等手术并发症的发生。

然而，板层角膜移植手术对医生的技术和经验有着严格的要求，由于板层角膜移植手术场景复杂，手术时间较长，手术过程中受血液污染和手术器械遮挡的干扰较大，角膜轮廓边界十分模糊，因此板层角膜移植过程中难以定位角膜缝针位置，造成角膜缝合位置分布不均匀，导致移植的角膜受力不均匀，从而引发多种术后并发症的问题，因此训练有素的医务人员和角膜供体的严重缺乏，容易导致角膜疾病难以得到及时有效的治疗，引发失明等严重后果。

增强现实(Augmented Reality，AR)是一种新的技术，是将计算机产生的虚拟图形融合到使用者所看到的真实世界景象中，使用者可从计算机描绘的模拟模型中获得额外的信息，从而对真实环境进行增强。增强现实具有三大特点：虚拟结合、实时交互、三维匹配。手术导航是将病人术前或术中影像数据和手术床上病人解剖结构准确对应，手术中跟踪手术器械并将手术器械的位置在病人影像上以虚拟探针的形式实时更新显示，使医生对手术器械相对病人解剖结构的位置一目了然，使外科手术更快速、更精确、更安全。增强现实手术导航(Augmented Reality Surgery Navigation)则是将虚拟信息融合到现实手术环境中，能够让医生直接看到配准叠加后的场景，为医生提供实时的手术指导，及时做出精准决策，减少手术风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种板层角膜移植AR手术导航系统，能够实时追踪角膜轮廓，指导医生能够及时准确的找到角膜缝针位置，提高手术成功率。

本发明的目的还在于提供一种板层角膜移植AR手术导航方法，能够实时追踪角膜轮廓，指导医生能够及时准确的找到角膜缝针位置，提高手术成功率。

为实现上述目的，本发明提供了一种板层角膜移植AR手术导航系统，包括：摄像单元、与所述摄像单元连接的处理单元以及与所述处理单元连接的AR单元；

所述AR单元用于通过AR在当前帧角膜轮廓图像中叠加一标记以标注出角膜轮廓以及多个角膜缝针位置；

所述摄像单元用于获取板层角膜移植手术过程中的视频影像；

所述处理单元用于对视频影像中的每一帧图像中的角膜轮廓进行分割，得到多帧角膜轮廓图像，将多帧角膜轮廓图像划分为多个关键帧角膜轮廓图像与多个遮挡帧角膜轮廓图像，所述关键帧角膜轮廓图像为角膜轮廓完全可见的图像，所述遮挡帧角膜轮廓图像为角膜轮廓被遮挡的图像，