[发明专利]基于光纤形状传感的手术导航系统

说明书

本发明涉及一种基于光纤形状传感的手术导航系统，在内辅光纤的柔性手术器械体外末端上安装立体视觉标签，通过双目摄像头或多目摄像头对柔性手术器械体外末端位置和姿态进行测定，同时，利用光纤对柔性手术器械的整体形状进行测定。之后，定位系统结合柔性手术器械体外末端位置和姿态以及整体形状来计算得到柔性手术器械体内末端的空间位置和姿态。而三维成像系统使用术前影像在计算机上显示出一个三维可视化的“虚拟人体”，结合柔性手术器械的位置和姿态获得柔性手术器械进入人体的真实位姿，手术医生通过显示屏观察柔性手术器械的具体位置和姿态，操作柔性手术器械进行手术，在术中为医生实时进行导航。其具有高精度，高可靠性等优点。

技术领域

本发明涉及一种手术装置，特别涉及一种基于光纤形状传感的手术导航系统。

背景技术

随着现代社会生活节奏日益加快，为寻求手术过程中精准定位，可靠性强的技术手段，影像引导，手术导航已经成为了目前热点，手术导航系统是利用数字化扫描技术如核磁，CT等得到病人的术前影像信息，通过媒介输入到三维成像系统，建立病人的三维模型影像，医生则根据影像作出术前计划，设计多条手术路线，模拟操作。

现有的手术导航系统具有如下工作原理：医生手持经过手术工具对患者的手术目标实施操作,手术工具的空间立体定位及瞄准过程均在跟踪器的实时控制之下，而且跟踪器能够给出术中解剖部位与术前或术中X线/CT/MRI等多模图像之间的位置关系，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，使医生对手术器械的位置一目了然，经过相应的坐标转换(平移、旋转等)，控制手术工具达到要求的部位，从而实施相应的手术操作。但因为手术器械多为硬器械，操作不当会产生损伤，手术路径也需要配合器械运行，并非为最优化路径。

发明内容

本发明是针对手术导航的问题，提出了一种基于光纤形状传感的手术导航系统,在柔性手术器械中嵌入光纤，并在其体外末端按有视觉定位标签，为防止手术中遮挡标签，至少贴有三个视觉标签，与多个摄像头构成视觉系统，从而可以测量出柔性手术器械的位置和姿态，并将其测得的数据按照术前的核磁等影像的结果进行操作，利用光纤形状传感的原理跟踪手术路径。

本发明的技术方案为：一种基于光纤形状传感的手术导航系统，手术导航系统包括双目或多目摄像头、定位系统、柔性手术器械、至少一根光纤、视觉定位标签和三维成像系统；

光纤嵌在柔性手术器械中，在柔性手术器械体外末端固定有至少3个立体视觉定位标签，双目或多目摄像头采集到所有视觉定位标签图像送定位系统，定位系统通过对测得的每个视觉定位标签的位置和姿态计算手术器械体外末端位置和姿态，定位系统结合柔性手术器械体外末端的位置和姿态以及光纤的形态来计算得到柔性手术器械在体内末端的空间位置和姿态；三维成像系统使用术前影像生成虚拟人体，将柔性手术器械在体内末端的空间位置和姿态与虚拟人体影像结合，用于手术导航。

所述光纤的形态为由光纤引导的光信号中提取的光纤形状。

本发明的有益效果在于：本发明基于光纤形状传感的手术导航系统,采用了自动控制的全智能化设备，极大的提高了手术医生的精准度，使手术更加迅速、安全、准确，有效减少了手术所需要消耗的时间，其中双目或多目视觉系统能够精准的判断和识别柔性手术器械的位置和姿态，从而可判断柔性手术器械的具体位置，利用光纤形状传感的原理，使手术更加方便灵活。

附图说明

图1为本发明基于光纤形状传感的手术导航系统的整体结构示意图；

图2为本发明基于光纤形状传感的手术导航系统的视觉定位标签图；

图3为本发明基于光纤形状传感的手术导航方法流程图。

具体实施方式