[发明专利]手术导航方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及医疗领域，特别是涉及穿刺手术中的导航方法和系统。

背景技术

经皮肾穿手术是指使用穿刺针经由皮肤表面进行穿刺，达到肾脏内部指定目标的过程，是许多肾脏微创手术(如肾脏取石手术和肾脏肿瘤射频消融手术)的关键步骤，直接关系到手术的成败和效果。

医生依靠术中医学影像来保证穿刺的位置正确和避免伤及临近的正常组织。一些手术方案中采用C形臂成像系统或术中磁共振作为术中成像方法。但是C形臂成像系统虽然图像质量好，但是会对医生和病人造成辐射伤害。术中磁共振虽然图像质量好，但是成像速度慢，且不利于手术操作。另外一种即采用超声引导的经皮肾穿手术方案。超声设备成像快，成本低，无辐射，但是图像质量差，分辨率低。

发明内容

基于此，提供一种减少辐射又能方便的在高清图像中作手术导航的方法和系统。

一种手术导航方法包括如下步骤：

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。

在其中一个实施例中，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。

在其中一个实施例中，所述预设呼吸点为吸气最大点。

在其中一个实施例中，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：

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。

在其中一个实施例中，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，在术中的所述立体图像上选取若干正交面，将若干正交面与立体图像的相交点，定义为术中点集；

利用所述过度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。

一种手术导航系统包括：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。

在其中一个实施例中，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。