[发明专利]手术导航系统及执行手术导航方法的计算机与存储介质

权利要求书

1.一种手术导航系统，其特征在于，其包括用于安装在手术器械上的空间定位标记元件、用于固定在待手术骨骼结构上的示踪器、用作双目视觉空间定位的双目摄像机和用作导航终端的图形工作站计算机，所述示踪器设有至少一个用于导航定位的导航示踪面，所述空间定位标记元件包括至少一个用于手术器械示踪的导航面，所述双目摄像机连接计算机，将采集到的示踪器和空间定位标记元件的信息传输至计算机。

2.如权利要求1所述的手术导航系统，其特征在于，所述示踪器设有至少一个用于与待手术骨骼贴合固定的骨骼贴合面。

3.如权利要求2所述的手术导航系统，其特征在于，所述示踪器包括通过3D打印构造的手术导板，在所述手术导板上设置有所述导航示踪面。

4.如权利要求3所述的手术导航系统，其特征在于，所述手术导板包括导板本体，所述导航示踪面直接形成于所述导板本体上，或者所述导航示踪面设置于导航示踪载体上，所述导航示踪载体设置于所述导板本体上，所述导航示踪面为贴有可见光视觉识别跟踪图案的平面，或是具有一个或多个特征点的显影片，或是由多个特征点形成的示踪面。

5.如权利要求1所述的手术导航系统，其特征在于，所述空间定位标记元件为多面体，设置有至少两个所述导航面。

6.如权利要求1所述的手术导航系统，其特征在于，所述计算机包括以下模块：

数据接收存储模块，用于接收所述的双目摄像机传输的信息，并存储；

图像重构模块，用于导入并重建待手术骨骼结构三维模型、手术器械三维模型，并采用双目摄像机集到的信息用于重建手术中的手术器械三维图像和姿态，以实现可视化导航。

7.一种执行手术导航方法的计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机设备应用于如权利要求1～6任一项所述的手术导航系统中，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行手术导航方法，该方法包括：

接收待手术骨骼的图像和手术器械图像并生成三维模型，获得固定于骨骼上的示踪器配准信息和手术器械上空间定位标记元件的标定信息；

接收双目摄像机采集到的示踪器和空间定位标记元件的实时信息；

根据示踪器和空间定位标记元件的实时信息，采用双目视觉定位算法计算得到待手术骨骼、手术器械的空间位置信息，并与三维模型实时融合，

融合后得到骨骼和手术器械的实时位置关系动态图像，以实现手术导航。

8.如权利要求7所述的计算机设备，其特征在于，所述示踪器包括通过3D打印构造的手术导板，在所述手术导板上设置有至少一个可配合所述双目摄像机光学定位的导航示踪面，所述示踪器设有至少一个用于与待手术骨骼贴合固定的骨骼贴合面；所述空间定位标记元件为多面体，设置有至少两个可配合所述双目摄像机光学定位的导航面。

9.如权利要求8所述的计算机设备，其特征在于，该方法还包括：在手术前，根据待手术骨骼的三维模型通过3D设计所述示踪器三维模型及打印制造所述示踪器，并在将所述示踪器的三维模型导入所述计算机存储器中；在手术前，对手术器械进行三维扫描获得三维图像信息，标定空间定位标记元件，并导入所述计算机存储器中。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机可读存储介质应用于如权利要求1～6任一项所述的手术导航系统的计算机设备中，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行手术导航方法：

接收待手术骨骼的图像和手术器械图像并生成三维模型，获得固定于骨骼上的示踪器配准信息和手术器械上空间定位标记元件的标定信息；

接收双目摄像机采集到的示踪器和空间定位标记元件的实时信息；

根据示踪器和空间定位标记元件的实时信息，采用双目视觉定位算法计算得到待手术骨骼、手术器械的空间位置信息，并与三维模型实时融合，

融合后得到骨骼和手术器械的实时位置关系动态图像，以实现手术导航。