[发明专利]肺部穿刺的手术导航系统

权利要求书

1.肺部穿刺的手术导航系统，其特征在于，包括：导航工作站、穿刺活检探针及导航马甲，所述穿刺活检探针和导航马甲均与导航工作站数据连接；

该导航工作站设有电控单元，该电控单元内安装有操作系统及集成软件，所述集成软件包括：病人数据管理模块、影像数据三维可视化及处理模块、肺部区域分割模块、导航配置模块、术前规划模块、手术配准模块、手术引导模块、数学建模模块及术后手术评估模块；

所述病人数据管理模块用于接受病人的术前CT影像数据、术前规划模块所反馈的术前规划数据以及导航配置模块反馈的位置数据；

所述影像数据三维可视化及处理模块用于供外部的显示器显示病人各器官的三维解剖结构；

所述导航配置模块与穿刺活检针和导航马甲均通讯连接，用于将穿刺活检针和外部的手术器械的追踪定位及操控；

所述术前规划模块用于实现术前手术规划，设置手术路径并预览执行效果；

所述手术配准模块，用于基于手术操作步骤及病人实时参数进行指导手术操作；

所述数学建模模块用于建立边界元模型；

所述术后手术评估模块用于分析术后影像数据、提供结果。

2.如权利要求1所述的肺部穿刺的手术导航系统，其特征在于，该导航马甲包括有两个侧部柔性块和一个中部柔性块，所述中部柔性块与两个侧部柔性块之间都设有松紧带连接，且两个侧部柔性块上设有可拆卸连接的连接机构，用于将胸部约束带固定在人体上；所述中部柔性块和两个侧部柔性块上分散地设有至少四个检测用金属标识圆台，所述金属标识圆台上设置有圆锥形的开口，用于配合导航工作站追踪获取金属标识圆台的位置数据。

3.如权利要求2所述的肺部穿刺的手术导航系统，其特征在于：该穿刺活检探针包括外部的穿刺套管和内部的穿刺针管，所述穿刺套管为中空管体，所述穿刺针管尾端的卡头与穿刺套管尾端的接头相互卡接并同轴地固定，且穿刺针管的长度大于该穿刺套管的长度，所述穿刺针管的针尖端内嵌设有一位置传感器，该位置传感器与电控单元通讯连接，该位置传感器为六方向传感器。

4.如权利要求3所述的肺部穿刺的手术导航系统，其特征在于：所述的边界元模型根据导航马甲和穿刺活检探针反馈的数值条件及若干由CT拍照所得的图像数值条件，再由迭代法求解出的肺部表面模型中的近似通解，该近似通解为肺部表面随呼吸运动的边界元运动数值模型。

5.如权利要求3所述的肺部穿刺的手术导航系统，其特征在于：所述的影像数据三维可视化及处理模块的工作流程包括S1：术前影像三维数据重建和S2：术前特征点标记单元坐标的获取；

所述S1术前影像三维数据重建的数据来自病人数据管理模块，并采用RayCast体绘制方法重建出病人三维解剖结构，再通过多线程并行处理技术实时地渲染三维体数据；

所述S2术前特征点标记单元坐标获取，通过与导航马甲相连接，利用导航马甲上金属标识圆台位置数据，计算出金属标识圆台的位置点在图像坐标系下的坐标。

6.如权利要求1所述的肺部穿刺的手术导航系统，其特征在于：所述肺部区域分割模块用于对肺部进行快速的三维分割，用于根据CT图像中肺区灰度值分布进行分区，对肿瘤进行初步定位，并计算肿瘤的参数。

7.如权利要求1所述的肺部穿刺的手术导航系统，其特征在于：所述的导航工作站内设置有图形处理器(GPU)。

8.如权利要求3所述的肺部穿刺的手术导航系统，其特征在于：该手术配准模块利用现有的虚拟现实技术进行手术操作指导。

9.如权利要求3所述的肺部穿刺的手术导航系统，其特征在于：所述的导航配置模块还包括磁场发射单元及若干带线圈的传感器单元。