[发明专利]面部自体脂肪移植手术导航系统及虚拟刻度提示方法

说明书

本发明提供一种面部自体脂肪移植手术导航系统及虚拟刻度提示方法，系统包括：牙模配准块、牙模配准块、牙模连接套、牙模配准标记板、手术器械配准标记板、标识图；还可以进一步包括智能终端。所述系统基于增强现实技术，利用个性化无创配准牙套，将虚拟信息即皮肤、血管、骨骼、术前规划，与现实信息即病患实体，融合叠加，在术前不需要人工植入标记钉，通过个性化牙模无创配准，从而避免侵入式植入对病人带来的额外创伤，在术中将病人的三维模型及术前手术规划与病人实体信息融合，并实时追踪手术器械，对于进针过程中注射器的位姿和进针距离进行实时提醒，从而使医生能够更加精确得完成手术。

技术领域

本发明涉及医学图像处理及应用技术领域，具体地，涉及一种基于增强现实的面部自体脂肪移植手术导航系统及虚拟刻度提示方法。

背景技术

对于面部自体脂肪移植手术而言，由于皮肤遮挡，手术医生无法观察到人体面部众多血管的分布状况，因此，无法准确判断注射器注射的结束位置，单纯依靠术者的临床经验很难完全避免注射器将脂肪颗粒注入血管造成，而一旦脂肪颗粒进入血管会导致失明、脑梗塞、皮肤坏死甚至死亡等并发症。此外，该技术严重依赖于术者通过肉眼观测对脂肪移植量进行把握，导致耗费大量的时间和精力，治疗效果亦不确切。

随着增强现实技术和医学图像技术的发展，增强现实手术导航技术越来越多应用于临床外科手术中。目前已有外科领域将增强现实技术应用于术中导航，如颅颌面外科，将患者的颅面骨的硬组织三维模型通过AR技术及设备叠加到患者相应部位，指导手术医生进行截骨手术。但是关于该技术在面部自体脂肪手术中的应用，具体来说，将病人个体化面部丰富的血管组织的三维模型叠加到手术视野相应部位，指导手术医生准确注射脂肪，未见任何相关报道。

此外，应用增强现实手术导航技术实时手术时，术前需要根据病患术前医学影像数据进行手术规划，术中需要通过三维注册技术将术前规划虚拟信息与病患实体融合，实时追踪手术器械，并实现整个过程的可视化。但传统的增强现实手术导航技术在三维注册时，由于术前需要人工植入标记钉，不但增加了手术的时间，而且侵入式的植入对病患带来额外创伤。此外，这种方式仅仅通过可视化的方式将术前规划叠加在病患实体上，对于医生没有进针过程中注射器的位姿和进针距离的实时提醒，容易产生较大误差，导致术前规划难以准确实施。

因此，亟需设计一种全新的面部自体脂肪移植手术导航系统及术中虚拟刻度实现的辅助操作方法，从而在无创牙模配准的基础上，实现面部自体脂肪移植手术的高精度实施。

发明内容

针对现有的面部自体脂肪移植手术导航系统的空白，提供一种基于增强现实的面部自体脂肪移植手术导航系统及虚拟刻度提示方法。在术前不需要人工植入标记钉，通过个性化牙模无创配准，从而避免侵入式植入对病人带来的额外创伤，在术中将病人的三维模型及术前手术规划与病人实体信息融合，并实时追踪手术器械，对于进针过程中注射器的位姿和进针距离进行实时提醒，从而使医生能够更加精确得完成手术。

本发明第一方面，提供一种面部自体脂肪移植手术导航系统，包括：牙模配准块、牙模配准块、牙模连接套、牙模配准标记板、手术器械配准标记板、标识图，其中：

所述牙模配准块能够与患者牙齿紧密连接；所述牙模配准标记板嵌入所述牙模连接套内，所述牙模连接套和所述牙模配准标记板通过所述牙模配准块连接，从而将患者牙齿与所述牙模配准标记板刚性连接；

所述标识图，其上具有识别特征，所述识别特征能被提取并储存；通过增强现实设备扫描，不断截取手术视野内的视频图像并提取图像中的识别特征，并与预先存储的所述标识图的识别特征进行实时匹配，当两处识别特征匹配时，在现实空间中显示虚拟信息；

所述牙模配准标记板，与所述标识图配合，用以实现将患者面部手术区域的血管、骨骼、皮肤的三维模型及手术规划的虚拟信息与患者实体进行融合；

所述手术器械配准标记板，能与注射器形成刚性紧固连接，并与所述标识图配合，用以虚实配准和实时追踪定位。