CN113349930A - 一种骨科骨折复位手术导航系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗技术领域，具体公开了一种骨科骨折复位手术导航系统，包括三维模型重建、术前准备、模型结合、定位球安装；模型原点匹配等步骤。本发明通过调整带有定位球的完整模型原点和光学定位设备软件的原点相匹配，从而完整模型中的追踪物体与追踪物体实体模型重合，既完成病人病灶的配准，本配准方法通过偏差计算，进行准确的调整，从而能够降低精度差，有效提高配准精度，从而使得该配准方法更符合微创手术的需求。
Description
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，具体涉及一种骨科骨折复位手术导航系统。
背景技术
目前骨科骨折复位手术过程中，存在术中开创面大、手术时间长、术后恢复时间长的问题，对于患者后期的康复不利；同时，在手术过程中需要使用C 臂机，会对患者和医疗工作者造成一定的辐射影响，会影响患者和医疗工作者的身体健康。
发明内容
本发明的目的是提供一种骨科骨折复位手术导航系统，能够解决现有骨折复位手术中开创面大、手术和术后恢复时间长的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种骨科骨折复位手术导航系统，包括以下步骤，
三维模型重建：通过病人原始的dicom影像数据进行三维数据重建，重建数据和dicom数据作为术中导航的基础数据，dicom影像数据和三维重建数据是在同一坐标系内，定位的位置相互匹配；针对同一病人体位，医生都能在dicom 二维影像和重建数据三维模型上找到相同的位置；三维重建使用mimics软件进行，再把三维重建模型导出为obj格式文件，供术中导航系统使用；
术前准备：术中导航系统可以导入dicom数据和三维重建模型数据，为术中进行准备，导入好的数据保存成一个完整的数据文件，包含所有术中所需数据，包括CT影像的dicom数据,后缀名为*.dcm文件，基于dicom重建的三维 obj数据，后缀名为*.obj文件，系统会以二进制的方式把两个数据读入并存储成一个以*.mn后缀的文件；完整文件方便术中使用导航系统快速导入手术数据；术中导航系统可以在术前根据导入的系统，进行一些基础术前规划，包括设定手术进入点、设定手术目标点等功能，提前导入手术所需的手术器械数据，主要包括术中使用的定位针的针尖长度；
连接导航设备进行导航：术前数据准备好后，将运行导航系统的电脑通过 usb数据线与光学导航设备进行连接，连接后，导航系统就能获取到在导航范围内的手术器械的六维度信息，从而可以计算出手术器械和术前规划的进入点、目标点的相对位置的角度信息。
进一步的，所述光学导航设备采用双目红外摄像头，荧光定位球安装在手术器械上，红外摄像头能够探测到摄像头范围内的荧光物体的空间位置，即可在模型中定位手术器械的位置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过术中导航系统，医生可以精准的知道手术器械与病人的相对位置，从而可以有效避免重要器官、血管，通过微创让手术器械直达病灶处，从而实现微创手术；微创手术可以减少手术时间、手术成本、减少术后恢复时间、减少术后恢复成本；同时由于有了术中导航系统作为辅助，医生在手术过程中就可以减少对于C臂X光机的使用频率，从而降低手术成本和辐射对病人医务人员的伤害。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种骨科骨折复位手术导航系统，首先通过病人原始的dicom影像数据(CT 或核磁共振)进行三维数据重建，重建数据和dicom数据作为术中导航的基础数据，dicom影像数据和三维重建数据是在同一坐标系内，定位的位置相互匹配；针对同一病人体位，医生都能在dicom二维影像和重建数据三维模型上找到相同的位置；三维重建使用mimics软件进行，再用obj格式把三维重建模型导出，供术中导航系统使用；dicom影像二维渲染和三维数据渲染使用unity框架，图形图像识别使用openCV
然后术中导航系统可以导入dicom数据和三维重建模型数据，为术中进行准备，导入好的数据保存成一个完整的数据文件，包含所有术中所需数据，包含CT影像的dicom数据,后缀名为*.dcm文件，基于dicom重建的三维obj数据，后缀名为*.obj文件，系统会以二进制的方式把两个数据读入并存储成一个以 *.mn后缀的文件，完整文件方便术中使用导航系统快速导入手术数据；术中导航系统可以在术前根据导入的系统，进行一些基础术前规划，包括设定手术进入点、设定手术目标点等功能，提前导入手术所需的手术器械数据，包括手术中用到的定位针针尖长度，一般使用的定位针针尖长度为15cm；所述光学导航设备采用双目红外摄像头，荧光定位球安装在手术器械上，红外摄像头能够探测到摄像头范围内的荧光物体的空间位置，即可在模型中定位手术器械的位置；目前使用的光学定位设备为pst iris设备，配合光学定位设备定位手术器械、病人病灶的真实位置；
术前数据准备好后，将运行导航系统的电脑通过usb数据线与光学导航设备进行连接，连接后，导航系统就能获取到在导航范围内的手术器械的六维度信息，从而可以计算出手术器械和术前规划的进入点、目标点的相对位置的角度信息，能够在没创伤的情况下对手术器械、实际病灶的距离、角度进行计算，并且能够计算出手术器械和主要脏器、主血管的相对位置，可以帮助医生在不切开大面积创口避开重要位置，通过对于手术位置的确定，医疗人员能够判断医疗器械进入的位置，准确实施手术，如果没有术中导航系统辅助，要做微创手术，在术中需要多次使用C臂进行体位的查看，还需要多年手术经验的积累，才能够完成微创骨科手术。通过使用术中导航系统辅助，一方面可以减少C臂使用量，另一方面可以让手术经验不足的医生更好的完成手术，降低风险。
本实施例由我方集成硬件和自主开发的导航系统，通过术中导航系统，医生可以精准的知道手术器械与病人的相对位置，从而可以有效避免重要器官、血管，通过微创让手术器械直达病灶处，从而实现微创手术。微创手术可以减少手术时间、手术成本、减少术后恢复时间、减少术后恢复成本。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、“优选实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (2)
1.一种骨科骨折复位手术导航系统，其特征在于，包括以下步骤，
三维模型重建：通过病人原始的dicom影像数据进行三维数据重建，重建数据和dicom影像数据作为术中导航的基础数据，dicom影像数据和三维重建数据是在同一坐标系内，定位的位置相互匹配；针对同一病人体位，医生都能在dicom二维影像和重建数据三维模型上找到相同的位置；三维模型重建后，将三维重建模型导出为obj格式，供术中导航系统使用；
术前准备：术中导航系统可以导入dicom数据和三维重建模型数据，为术中进行准备，导入好的数据保存成一个完整的数据文件，包含所有术中所需数据，完整文件方便术中使用导航系统快速导入手术数据；术中导航系统可以在术前根据导入的系统，进行一些基础术前规划，包括设定手术进入点、设定手术目标点等功能，提前导入手术所需的手术器械数据；
连接导航设备进行导航：术前数据准备好后，将运行导航系统的电脑通过usb数据线与光学导航设备进行连接，连接后，导航系统就能获取到在导航范围内的手术器械的六维度信息，从而可以计算出手术器械和术前规划的进入点、目标点的相对位置的角度信息。
2.根据权利要求1所述的一种骨科骨折复位手术导航系统，其特征在于：所述光学导航设备采用双目红外摄像头，荧光定位球安装在手术器械上，红外摄像头能够探测到摄像头范围内的荧光物体的空间位置，即可在模型中定位手术器械的位置。
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