[发明专利]手术导航方法和系统

权利要求书

1.一种手术导航方法，其特征在于，包括如下步骤：

术前，通过核磁共振或CT的方式采集器官的三维影象，并置于术前坐标系中显示；

接收用户输入的规划穿刺轨迹，并显示在所述器官的三维影象中；

术中，通过超声设备采集器官的立体图像，并通过跟踪仪将所述立体图像转换到手术室坐标系中；

将术前的所述三维影象和术中的所述立体图像进行配准，得到最终位移矢量和旋转矩阵；

根据所述最终位移矢量和旋转矩阵，将术前的所述三维图像和所述规划穿刺轨迹转换到所述手术室坐标系中，并显示；

通过所述跟踪仪获取手术时采用的穿刺针的运动轨迹，并与术前的所述三维图像和所述规划穿刺轨迹同步显示在所述手术室坐标系中。

2.根据权利要求1所述的手术导航方法，其特征在于，所述手术导航方法还包括如下步骤：在术前和术中采用通过呼吸门控方法获取人体预设呼吸点；所述术前，通过核磁共振或CT的方式采集器官的三维影象是在预设呼吸点进行；所述术中，通过超声设备采集器官的立体图像也是在预设呼吸点进行。

3.根据权利要求2所述的手术导航方法，其特征在于，所述预设呼吸点为吸气最大点。

4.根据权利要求1所述的手术导航方法，其特征在于，所述接收用户输入的规划穿刺轨迹，并显示在所述器官的三维影象中步骤之前还包括如下步骤：

根据不同组织分割所述器官的三维影象；

将分离后的所述器官的三维影象融合；

所述接收用户输入的规划穿刺轨迹，并显示在所述器官的三维影象中步骤之后还包括如下步骤：

检测所述规划穿刺轨迹是否与所述器官的三维影象中的预设组织相交，并在发生相交时发出报警。

5.根据权利要求1所述的手术导航方法，其特征在于，所述将术前的所述三维影象和术中的所述立体图像进行配准，得到最终位移矢量和旋转矩阵的步骤进一步包括如下步骤：

响应用户操作，在术前的所述三维影象和术中的所述立体图像中各选取数量相同且位置相同的标志点组；

通过相同大小点集间的配准算法，计算出术前的所述三维影象和术中的所述立体图像之间的过渡位移矢量和旋转矩阵；

将术前的所述三维影象用密集点表示，定义为术前点集；

响应用户输入，在所述立体图像上选取若干正交面，将所述若干正交面与所述立体图像的相交点，定义为术中点集；

利用所述过渡位移矢量和旋转矩阵作为不同大小点集配准算法的初始化，计算出术前的所述三维影象和术中的所述立体图像之间的所述最终位移矢量和旋转矩阵。

6.一种手术导航系统，其特征在于，包括：成像模块、显示模块、规划模块、超声模块、配准模块、导航模块和跟踪模块，

所述成像模块用于在术前，通过核磁共振或CT的方式采集器官三维影象，并置于术前坐标系中；

所述显示模块用于显示所述三维影象；

所述规划模块用于接收用户输入的规划穿刺轨迹；

所述显示模块还用于显示所述规划穿刺轨迹；

所述超声模块用于在术中，通过超声设备采集器官的立体图像，并通过跟踪仪将所述立体图像转换到手术室坐标系中；

所述配准模块用于将术前的所述三维影象和术中的所述立体图像进行配准，得到最终位移矢量和旋转矩阵；

所述导航模块用于根据所述最终位移矢量和旋转矩阵，将术前的所述三维图像和所述规划穿刺轨迹转换到所述手术室坐标系中，并显示；

所述跟踪模块用于通过所述跟踪仪获取手术时采用的穿刺针的运动轨迹，并与术前的所述三维图像和所述规划穿刺轨迹同步显示在所述导航模块中的所述手术室坐标系中。

7.根据权利要求6所述的手术导航系统，其特征在于，其还包括呼吸门控模块，用于通过呼吸门控方法获取人体预设呼吸点；所述成像模块和所述超声模块的成像是在所述预设呼吸点进行。

8.根据权利要求7所述的手术导航系统，其特征在于，所述预设呼吸点为吸气最大点。