[发明专利]一种手术导航系统

说明书

本发明提供了一种手术导航系统、控制方法、设备及存储介质；该手术导航系统包括点云采集器、主机，点云采集器能够快速获取目标部位的点云，主机能够对不同位置采集的点云数据进行拼接，获得融合点云，提高了配准效率和精度。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种手术导航系统。

背景技术

手术导航在神经外科、骨科的手术中有着越来越多的广泛应用，目前的手术导航普遍采取使用骨钉的探针配准，或者使用红外线的多点配准；使用骨钉配准会给病人带来额外的创伤，患者接受度较差；而使用红外线配准耗时相对较长，多点配准数据的信息量有限，配准精度不理想，校验失败率较高，往往需要反复进行手动点配准，延长了手术时间，增加了风险。

因此，如何进行快速配准且保证精度是本领域仍需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种新的手术导航系统及其使用方法，以能够解决或部分解决以上技术问题。

第一方面，本发明提供了一种手术导航系统，其包括：

点云采集器，其包含投影组件和摄像组件，或者包含两个摄像组件；

主机，其包括处理器、输入设备和输出设备，被配置成包括但不限于接收、存储和处理数据，建立模型，显示数据，

其中，所述点云采集器为手持扫描设备，使用者手持使用；所述处理器根据点云采集器获得的点云信息建立目标身体部位的融合点云。

本发明中，主机能够接收包含患者目标部位的医学影像数据，建立所述患者目标部位的三维模型，基于三维模型提取影像点云；医学影像可以是任何现有的医学影像技术，例如：计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)、PET-CT、X射线、超声扫描，医学影像数据可以融合使用，例如同时使用CT和MRI数据建立含有多维信息的三维模型，提高三维模型精度。

可选地，本发明的手术导航系统还包括追踪装置，所述追踪装置能够追踪相应的定位结构和安装了定位结构的位置；定位结构与追踪装置配套即可，可以使用不同的方案，例如，使用光学定位结构和光学追踪装置，光学定位结构可以是主动或者被动型的，主动型光学定位结构例如包含能够发射信号的定位球，被动型光学定位结构例如反光球或者角点作为光学标志物形成的刚性结构，光学标志物的排列具有空间特异性，能够被准确的识别。定位结构也可以是电磁定位结构，配套的追踪装置是电磁追踪装置。

进一步地，本发明的手术导航系统中，点云采集器与所述定位结构固定连接或可拆卸连接，使得所述追踪系统能够获得点云采集器的空间位置。

可选地，本发明的手术导航系统中，主机还包括采样通讯模块和采样开关，按下所述采样开关时，采样通讯模块与追踪装置和所述点云采集器通讯连接，追踪模块记录此时点云采集器在所述追踪装置坐标系中的空间位置，同时主机接收点云信息。

可选地，本发明的手术导航系统中，点云采集器与所述定位结构连接，使得追踪系统能够获得点云采集器的空间位置的情况下，处理器中加载了第一点云融合模块，所述第一点云融合模块能够执行以下方法：

确定所述点云采集器到所述定位结构的第一转换矩阵；

根据在该点云采集位置时所述定位结构在光学追踪设备空间坐标系中的空间位置信息确定所述空间定位结构到所述所述追踪装置的第二转换矩阵；

根据所述第一转换矩阵和所述第二转换矩阵将所述点云采集器在该点云采集位置获得的点云数据转换到所述追踪装置空间坐标系中，得到转换后的点云数据；

如此多次，使用多个第二转换矩阵将不同点云采集位置获得的扫描点云统一到光学追踪设备空间坐标系中并进行融合，得到融合点云。