[发明专利]基于混合现实的手术全息导航方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于混合现实的手术全息导航方法及系统，所述方法包括：基于获取的CT断层图像数据对病人病灶组织进行三维模型重建；将导航所需病人数据导入全息导航系统；全息导航系统通过光学追踪设备进行位置数据采集，对手术工具位置进行动态追踪；加载病人数据，规划手术路径；病人图像显示空间与病人现实空间配准；由混合现实设备将虚拟的模型图像空间与病人现实空间配准，并将虚拟图像精准叠加到病人身上，实现全息可视化导航；所述系统包括导航工作站子系统、混合现实子系统和病人病灶组织数据库系统。本发明同时兼容了术前诊断规划和术中全息导航，可以与用户实现更精准有效的交互，降低手术风险，缩短手术时间，提高手术成功率。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于混合现实的手术全息导航方法及系统。

背景技术

近年来，我国手术导航系统在医疗领域蓬勃发展，大部分产品主要针对硬组织或相对固定的软组织，如骨科、神经外科、腹腔镜手术等。而传统的医学导航方法中，医生通过X射线计算机断层成像(CT)或核磁共振(MRI)图像根据诊断经验在自己脑海中想象出病灶的三维位置，因此在术前无法对病灶位置进行准确的定位；在手术中，对于如何避开重要的功能区、神经及血管，找到一条通往病灶的捷径，并深入病灶也是十分困难的。例如，传统头部三叉神经穿刺手术及腰部椎体成形术(PVP，PKP)需要医生在CT引导下完成。医生在手术中需要通过CT影像判定穿刺角度位置等信息，因此患者在手术中需要接受多次CT照射，对患者和医生身体造成损害，同时医生在非实时CT影像引导下需要凭经验完成手术，对医生的技能要求较高，且手术时间长，风险高，易对患者造成二次伤害。

混合现实技术(MR)是虚拟现实技术(VR)的进一步发展,该技术通过在现实场景呈现虚拟场景信息，在现实世界、虚拟世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，打破了数字的虚拟世界与物理的真实世界的界限；近年来，该技术在医疗领域的应用也得到了极大的发展，但大多数都是只对病灶组织进行三维的呈现，只能用作指导术前的手术诊断规划，无法与用户进行交互在术中形成实时精准的全息可视化导航，无法在术中产生实际的医疗益处。

具体存在的问题及缺陷可归纳为：

(1)传统的医学的导航方法医生在非实时CT影像引导下需要凭经验完成手术，对医生的技能要求较高，且手术时间长，风险高，易对患者造成二次伤害；

(2)现有基于混合现实的医疗导航方法，大多数都只对病灶组织进行三维的呈现，只能用作指导术前的手术诊断规划，无法与用户进行有效实时交互在术中形成实时精准的全息可视化导航，无法在术中产生实际的医疗益处。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于混合现实的手术全息导航方法及系统，同时兼容了术前诊断规划和术中全息导航，可以与用户实现更精准有效的实时交互，在在手术中提供实时的全息可视化导航。

本发明是这样实现的，一种基于混合现实的手术全息导航方法，所述方法包括以下步骤：

S1，获取病人CT断层图像数据；

S2，基于获取的CT断层图像数据对病人病灶组织进行三维模型重建得到病人模型；

S3，将病人CT断层图像数据、三维重建模型等导航所需数据导入全息导航系统；

S4，全息导航系统通过光学追踪设备进行位置数据采集，对手术工具位置进行动态追踪；

S5，加载病人数据，规划手术路径；

S6，病人图像显示空间与病人现实空间配准；

S7，由混合现实设备将虚拟的模型图像空间与病人现实空间配准，并将虚拟模型图像精准叠加到病人身上，实现全息可视化导航。

进一步，所述步骤S3具体还包括：