[发明专利]混合现实显示设备及手术导航系统

说明书

本发明公开了一种混合现实显示设备及其手术导航方法、手术导航系统。混合现实显示设备的手术导航方法包括：接收目标器官、手术器械以及混合现实显示设备在现实空间内的坐标数据；对在现实空间内的坐标数据进行第一次坐标变换，得到在本地坐标系的坐标数据；对在本地坐标系的坐标数据进行第二次坐标变换，得到在虚拟空间内的坐标数据；根据目标器官、手术器械以及混合现实显示设备在虚拟空间内的坐标数据将目标三维模型和所述手术器械的三维模型展示于虚拟空间内，以使得目标三维模型和手术器械的三维模型在虚拟空间内的位置分别与目标器官和手术器械在现实空间内的位置对应重合，进而辅助医生更快更准确地找到手术位置，实现手术导航。

技术领域

本发明涉及混合现实技术领域，特别涉及一种混合现实显示设备及手术导航系统。

背景技术

在胸腰椎骨折、错位等脊柱疾病手术的治疗过程中，需要通过在脊柱内置入椎弓根螺钉进行关节定位。椎弓根置钉手术的关键需要保护好神经、肌肉和血管等重要组织，医生准确无误地将椎弓根螺钉置入脊柱中。

在已有混合现实眼镜定位方案中，大多依赖混合现实眼镜本身的摄像头，并结合AR(Augmented Reality，增强现实)算法中的图像识别对虚拟目标进行定位。但是，这种依靠摄像头和AR算法的空间定位方法存在精度较低、定位延迟较大的缺点，难以应用于椎弓根置钉手术导航中，也会使得医疗隐患增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中混合现实眼镜定位方案存在定位精度低、定位延迟大的缺陷，提供一种混合现实显示设备及手术导航系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明的第一方面提供一种混合现实显示设备的手术导航方法，包括以下步骤：

接收光学定位设备采集的目标器官、手术器械以及混合现实显示设备在现实空间内的坐标数据；

分别对所述目标器官和所述手术器械在现实空间内的坐标数据进行第一次坐标变换，得到所述目标器官和所述手术器械在本地坐标系的坐标数据；

根据所述混合现实显示设备在现实空间和虚拟空间内的坐标数据分别对所述目标器官和所述手术器械在本地坐标系的坐标数据进行第二次坐标变换，得到所述目标器官和所述手术器械在虚拟空间内的坐标数据；

根据所述目标器官、所述手术器械以及所述混合现实显示设备在虚拟空间内的坐标数据将预先存储的目标三维模型和所述手术器械的三维模型展示于虚拟空间内，以使得所述目标三维模型在虚拟空间内的位置与所述目标器官在现实空间内的位置对应重合，以及所述手术器械的三维模型在虚拟空间内的位置与所述手术器械在现实空间内的位置对应重合；

其中，所述目标三维模型用于展示所述目标器官的三维结构以及位于所述目标器官上的手术位置。

可选地，所述分别对所述目标器官和所述手术器械在现实空间内的坐标数据进行第一次坐标变换，得到所述目标器官和所述手术器械在本地坐标系的坐标数据的步骤具体包括：

将所述目标器官和所述手术器械在现实空间内的坐标数据分别减去目标坐标数据，得到所述目标器官和所述手术器械在本地坐标系的坐标数据；

其中，所述目标坐标数据为所述光学定位设备初始化时采集的所述混合现实显示设备在现实空间内的坐标数据。

可选地，所述根据所述混合现实显示设备在现实空间和虚拟空间内的坐标数据分别对所述目标器官和所述手术器械在本地坐标系的坐标数据进行第二次坐标变换，得到所述目标器官和所述手术器械在虚拟空间内的坐标数据的步骤具体包括：

将所述目标器官和所述手术器械在本地坐标系的坐标数据分别乘以转换系数，得到所述目标器官和所述手术器械在虚拟空间内的坐标数据；