CN113729941A - 基于vr的手术辅助定位系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于VR的手术辅助定位系统及其控制方法，本发明的基于VR的手术辅助定位系统包括调整模块、执行模块、图像摄取模块、工作站模块、导航模块、VR显示模块和VR模拟模块。本申请的基于VR的手术辅助定位系统通过虚拟图像内的模拟完成手术方案的制定，得到安全可行的手术方案，且通过所述工作站模块控制所述调整模块调整所述执行模块的位置和角度，之后通过所述工作站模块控制所述执行模块的启闭，能够提升调整和驱动的精度，能够消除人员方面产生的误差，提升手术的准确性，整体准确度高、能够降低手术对患者的损伤。

Description

基于VR的手术辅助定位系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及临床医疗技术领域，尤其涉及一种基于VR的手术辅助定位系统及其控制方法。

背景技术

随着VR(Virtual Reality Technology，虚拟现实技术)技术的大规模普及应用，VR与医疗行业的融合度也越来越高，为医生和病患都带来了极大的便利。穿刺是将穿刺针刺入体腔抽取分泌物做化验，向体腔注入气体或造影剂做造影检查，或向体腔内注入药物的一种诊疗技术，目的是抽血化验，输血、输液及置入导管做血管造影脑或脊髓腔。穿刺用于诊断或治疗，例如有硬脑膜下腔穿刺、脑室穿刺、脑血管穿刺、腰椎穿刺、胸部体腔穿刺等。此外穿刺还可以用于通道的建立，便于后续手术器械的送入。

目前医生为患者做穿刺手术时，通常通过两种方式进行，一种是通过拍摄CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)、MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)等图像信息，由医生借助计算机辅助设置确定穿刺点和穿刺角度，然后制定相应手术方案，之后根据制定的方案进行穿刺。另一种是通过在不同方位投射X射线，并在X射线的引导下找到欲穿刺的目标点，之后确定体表穿刺点，再在X射线的引导下进行穿刺。此外，现有的基于VR的穿刺方式通常是医生根据VR内的虚拟现实图像信息进行手动穿刺。上述方式主要依赖术前制定的方案、医生的经验和观察到的情况手动进行手术，使得穿刺的精度受到多方面的因素影响，提升了手术的风险。

综上所述，现有技术穿刺手术的准确性不高，对患者的伤害较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于VR的手术辅助定位系统，用以改善现有技术中手术准确度不高、对患者伤害较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于VR的手术辅助定位系统，包括调整模块、执行模块、图像摄取模块、工作站模块、导航模块、VR显示模块和VR模拟模块，所述执行模块设置于所述调整模块，所述调整模块用于调整所述执行模块的位置和角度，所述执行模块用于进行手术，所述图像摄取模块与所述工作站模块电连接，所述图像摄取模块获取手术对象的原始图像信息并传输给所述工作站模块，所述导航模块与所述工作站模块电连接，所述导航模块设置于所述执行模块和所述手术对象，所述导航模块采集所述手术对象和所述执行模块的位置信息，并将所述位置信息传输给所述工作站模块，所述VR显示模块与所述工作站模块电连接，所述工作站模块接收所述原始图像信息和所述位置信息，将所述原始图像信息和所述位置信息整合为数据图像信息并传输给所述VR显示模块，所述VR模拟模块与所述VR显示模块电连接，所述VR显示模块接收所述数据图像信息，根据所述数据图像信息重建所述手术对象和所述执行模块的虚拟图像信息并进行显示，所述VR显示模块将所述虚拟图像信息传输给所述VR模拟模块，所述VR模拟模块与所述工作站模块电连接，所述VR模拟模块接收所述虚拟图像信息，所述VR模拟模块调整所述虚拟图像信息内重建的手术对象和执行模块的位置和角度，所述VR模拟模块记录调整后的手术对象和执行模块的位置和角度信息并将调整后的信息传输给所述VR显示模块和所述工作站模块，所述VR显示模块接收所述调整后的信息并显示调整后的手术对象和执行模块，所述调整模块与所述工作站模块电连接，所述工作站模块接收所述调整后信息，所述工作站模块根据所述调整后的信息向数所述调整模块发送指令控制所述调整模块的启闭，所述执行模块与所述工作站模块电连接，所述工作站模块用于控制所述执行模块的启闭。

本发明的基于VR的手术辅助定位系统的有益效果在于：通过所述图像摄取模块获取手术对象的原始图像信息，并通过所述导航模块获取所述手术对象和所述执行模块的位置信息，确定所述执行模块和所述手术对象的相对位置信息，通过所述工作站模块将所述原始图像信息和所述位置信息整合为数据图像信息，所述VR显示模块根据所述数据图像信息重建所述手术对象和所述执行模块的虚拟图像信息并显示，使得操作者便于观察，通过所述VR模拟模块调整所述虚拟图像信息内重建的手术对象和执行模块的位置和角度，并通过所述VR显示模块实时显示，之后确定可行的手术方案，确定方案后所述VR模拟模块记录调整后的手术对象和执行模块的位置和角度信息并传输给所述工作站模块，所述工作站模块根据所述调整后的信息控制所述调整模块调整所述执行模块的位置和角度，之后所述工作站模块控制所述执行模块进行手术。简单的说，以获取的所述原始图像信息和所述位置信息为基础，通过所述工作站模块的转换并传输给所述VR模拟模块，操作者根据所述VR模拟模块观看到手术对象和执行模块的虚拟图像，并通过所述VR模拟模块调整虚拟图像内的所述执行模块的位置，得到可行的手术方案，之后通过所述工作站模块将所述执行模块的位置调整到与虚拟图像内执行模块的位置一致，最后通过所述工作站模块控制所述执行模块进行手术，由此可见，本申请的基于VR的手术辅助定位系统通过预先模拟得到可行的手术方案，安全性高，并通过控所述工作站模块控制所述调整模块的运动，使得所述执行模块的位置更加精确，并通过所述执行模块进行手术，能够消除人员方面产生的误差，整体准确度高、对手术对象的损伤小。

在一种可行的方案中，所述调整模块包括第一调整单元、第二调整单元和信息反馈单元，所述第二调整单元设置于所述第一调整单元的一端，所述第一调整单元用于调整所述第二调整单元的工作区域，所述执行模块设置于所述第二调整单元，所述第二调整单元与所述工作站模块电连接，所述工作站模块控制所述第二调整单元的启闭，所述第二调整单元用于调整所述执行模块的位置和角度，所述信息反馈单元与所述工作站模块电连接，所述信息反馈单元设置于所述第二调整单元，所述信息反馈单元用于确定所述第二调整单元的工作区域信息，并将所述工作区域信息传输给所述工作站模块，所述工作站模块接收所述工作区域信息。其有益效果在于：所述第一调整单元为手动调节，所述第二调整单元和所述信息反馈单元均与所述工作站模块电连接，使用时通过所述第一调整单元调整所述第二调整单元的工作区域，便于缩短所述第二调整单元在调整时的调整幅度，便于缩短调整时间，同时也便于提升所述第二调整单元的调整精度，通过所述信息反馈单元对所述工作区域进行反馈，便于所述第二调整单元无法达到所需位置时根据所述信息反馈单元的反馈进行所述第一调整单元的手动调整。

在一种可行的方案中，所述工作站模块包括输入模块、控制模块、整合模块、输出模块、计算模块和判定模块，所述输入模块分别与所述图像摄取模块、所述导航模块和所述整合模块电连接，所述输入模块接收所述原始图像信息和所述位置信息并传输给所述整合模块，所述整合模块与所述输出模块电连接，所述整合模块接收所述原始图像信息和所述位置信息并整合为数据图像信息，所述整合模块将所述数据图像信息传输给所述输出模块，所述输出模块与所述VR显示模块电连接，所述输出模块接收所述数据图像信息并传输给所述VR显示模块，所述输入模块分别与所述VR模拟模块和所述计算模块电连接，所述输入模块接收所述调整后的信息并传输给所述计算模块，所述计算模块与所述判定模块电连接，所述计算模块接收所述调整后的信息与所述位置信息，所述计算模块根据所述调整后的信息与所述位置信息计算出所述执行模块的调整信息，所述计算模块将所述调整信息传输给所述判定模块，所述判定模块分别与所述信息反馈单元和所述控制模块电连接，所述判定模块接收所述调整信息和所述工作区域信息以得到比对结果，所述判定模块将所述比对结果传输给所述控制模块，所述控制模块与所述输出模块电连接，所述控制模块接收所述比对结果，所述控制模块根据所述比对结果向说书输出模块发送调整指令，所述输出模块与所述第二调整单元电连接，所述输出模块接收调整指令并控制所述第二调整单元的启闭。其有益效果在于：通过所述输入模块和所述输出模块完成信息的传递，通过所述整合模块将所述原始图像信息和所述位置信息并整合为数据图像信息，便于所述VR显示模块读取，通过所述计算模块计算出所述执行模块需要调整的位置和角度信息，并通过所述判定模块判定是否需要调整所述第一调整单元，之后通过所述控制模块控制所述第二调整单元和执行模块的启闭，进而完成信息的传递、位置的调整和手术的执行。

在一种可行的方案中，所述工作站模块还包括路由器模块，所述路由器模块与所述输出模块电连接，所述路由器模块与所述VR显示模块无线连接，所述输出模块将所述数据图像信息并传输给所述路由器模块，所述路由器模块接收所述数据图像信息并传输给所述VR显示模块，所述路由器模块与所述VR模拟模块无线连接，所述路由器模块与所述输入模块电连接，所述VR模拟模块将所述调整后的信息传输给所述路由器模块，所述路由器模块接收所述调整后的信息并传输给所述输入模块。其有益效果在于：这样设置使得所述工作站分别与所述VR显示模块和所述VR模拟模块之间的信息传递由所述路由器模块代替，并使其以无线通讯的形式实现，这样更便于操作人员的使用。

在一种可行的方案中，所述图像摄取模块包括表层信息获取单元和深层信息获取单元，所述原始图像信息包括外轮廓信息和透视图像信息，所述表层信息获取单元和深层信息获取单元均与所述工作站模块电连接，所述表层信息获取单元获取所述手术对象的外轮廓信息并传输给所述工作站模块，所述深层信息获取单元用于获取所述手术对象的透视图像信息并传输给所述工作站模块。其有益效果在于：这样设置便于确定需要进行手术的位置，同时也便于避让一些无法通过或不能通过的部位，比如骨骼、肾脏组织，并且便于确定手术执行的位置。

在一种可行的方案中，还包括VR调整模块，VR调整模块分别与所述VR显示模块和所述VR模拟模块电连接，所述VR显示模块将所述虚拟图像信息传输给所述VR调整模块，所述VR调整模块接收所述虚拟图像信息，所述VR调整模块调整所述虚拟图像信息内重建的手术对象或执行模块的图形大小得到调整大小后的虚拟图像信息，所述VR调整模块将所述调整大小后的虚拟图像信息传输给所述VR模拟模块和所述VR显示模块，所述VR显示模块显示调整大小后的手术对象和执行模块，所述VR模拟模块接收所述调整大小后的虚拟图像信息。其有益效果在于：这样设置便于根据需要调整虚拟图像中所述执行模块中执行器械的大小，便于实际操作时选择合适的所述执行模块的执行器械。

在一种可行的方案中，还包括图像分析模块，所述图像分析模块分别与所述图像摄取模块和所述工作站模块电连接，所述图像分析模块接收所原始图像信息，所述图像分析模块区勾勒所述原始图像信息内的不同组织结构信息，并将勾勒后的图像信息传输给所述工作站模块，所述工作站模块接收所述勾勒后的图像信息。其有益效果在于：这样设置便于将手术对象内部的重要部位和病灶区域标注出来，便于操作人员观察，同时也便于制定手术方案。

在一种可行的方案中，所述导航模块包括基准标靶、光学标靶和信号输送单元，所述基准标靶和所述光学标靶分别与所述信号输送单元电连接，所述基准标靶设置于所述手术对象，所述基准标靶将所述手术对象的位置信息传输给所述信号输送单元，所述光学标靶设置于所述执行模块，所述光学标靶将所述执行模块的位置信息传输给所述信号输送单元，所述信号输送单元与所述工作站模块电连接，所述信号输送单元接收所述工作站模块和所述执行模块的位置信息并传输给所述工作站模块。其有益效果在于：通过所述基准标靶获取所述手术对象上的位置信息，通过所述光学标靶获取所述执行模块的位置信息，并通过所述信号输送单元将所述位置信息传输给所述工作站模块，这样设置便于知晓所述手术对象和所述执行模块的位置信息，同时也便于知晓所述手术对象和所述执行模块的相对位置信息，便于执行手术时确定相对位置信息，避免误操作，同时设置所述信号输送单元，能够接收所述工作站模块的信息，便于根据需要进行位置信息的反馈。

在一种可行的方案中，还包括隔离层结构，所述隔离层结构设置于所述调整模块外侧。其有益效果在于：这样设置能够避免所述调整模块对手术对象造成污染。

本发明还提供了一种基于VR的手术辅助定位系统的控制方法，包括以下步骤：S1：在所述执行模块和所述手术对象上设置所述导航模块，确定所述执行模块和所述手术对象的位置信息，通过所述图像摄取模块采集原始图像信息，并将所述位置信息和所述原始图像信息输送给所述工作站模块S2：所述工作站模块接收所述原始图像信息和所述位置信息，并将所述原始图像信息和所述位置信息整合成数据图像信息，所述工作站模块将所述数据图像信息传输给所述VR显示模块，S3：所述VR显示模块接收所述数据图像信息，并根据所述数据图像信息重建所述手术对象和所述执行模块的虚拟图像信息并显示，所述VR显示模块将所述虚拟图像信息传输给所述VR模拟模块，S4：所述VR模拟模块接收所述虚拟图像信息，所述VR模拟模块调整所述虚拟图像信息内重建的手术对象和执行模块的位置和角度得到调整后的信息，并将所述调整后的信息输送给所述工作站模块，S5：所述工作站模块接收所述调整后的信息并向所述调整模块和所述执行模块发送指令控制所述调整模块和所述执行模块运动。

本发明的基于VR的手术辅助定位系统的控制方法的有益效果在于：通过所述图像摄取模块获取手术对象的原始图像信息，并通过所述导航模块获取所述手术对象和所述执行模块的位置信息，通过所述工作站模块将所述原始图像信息和所述位置信息整合为数据图像信息，所述VR显示模块根据所述数据图像信息重建所述手术对象和所述执行模块的虚拟图像信息并显示，使得操作者便于观察，通过所述VR模拟模块调整所述虚拟图像信息内重建的手术对象和执行模块的位置和角度，确定可行的手术方案，确定方案后所述VR模拟模块记录调整后的手术对象和执行模块的位置和角度信息并传输给所述工作站模块，所述工作站模块根据所述调整后的信息控制所述调整模块调整所述执行模块的位置和角度，之后所述工作站模块控制所述执行模块进行手术。这种方式使得所述执行模块的位置更加精确，同时通过这种方式也能够消除人员造成的误差，整体准确度高、对手术对象的损伤小。

在一种可行的方案中，在步骤S4和步骤S5之间还包括以下步骤：S41：所述调整模块包括第一调整单元、第二调整单元和信息反馈单元，所述第一调整单元用于调整所述第二调整单元的工作区域，所述第二调整单元用于调整所述执行模块的位置和角度，所述信息反馈单元用于确定所述第二调整单元的工作区域信息并将所述工作区域信息传输给所述工作站模块；所述工作站模块根据所述调整后的信息与所述执行模块的位置信息计算出所述执行模块的调整信息，S42：所述工作站模块接收所述工作区域信息，所述工作站模块通过比对所述调整信息和所述工作区域信息以得到比对结果，所述工作站模块根据所述比对结果调整所述第一调整单元和/或所述第二调整单元。其有益效果在于：使用时通过所述第一调整单元调整所述第二调整单元的工作区域，便于缩短所述第二调整单元在调整时的调整幅度，便于缩短调整时间，同时也便于提升所述第二调整单元的调整精度，通过所述信息反馈单元对所述工作区域进行反馈，便于所述第二调整单元无法达到所需位置时根据所述信息反馈单元的反馈进行所述第一调整单元的手动调整。

在一种可行的方案中，步骤S42中所述工作站模块根据所述比对结果调整所述第一调整单元和/或所述第二调整单元包括步骤：若所述调整信息指示的位置大于当前状态下所述工作区域信息覆盖的区域，则通过第一调整单元和所述第二调整单元共同调整所述执行模块的方向和位置，若所述调整信息指示的位置不大于当前状态下所述工作区域信息覆盖的区域，则仅通过所述第二调整单元调整所述执行模块的方向和位置。其有益效果在于：便于操作者自主判断或者所述工作站模块通过人工智能的方式判断是否需要调整所述第一调整单元。

在一种可行的方案中，步骤S1包括以下步骤：S11：提供图像分析模块，所述图像摄取模块包括表层信息获取单元和深层信息获取单元，S12：所述表层信息获取单元获取所述手术对象的外轮廓信息并传输给所述图像分析模块，所述深层信息获取单元用于获取所述手术对象的透视图像信息并传输给所述图像分析模块，S13：所述图像分析模块接收所述外轮廓信息和所述透视图像信息，并分析所述外轮廓信息和所述透视图像信息内不同组织结构信息，对所述不同组织结构信息进行勾勒，将勾勒后的信息传输给所述工作站模块。其有益效果在于：这样设置便于观察到不同层面的信息，便于确定需要进行手术的位置，同时也便于避让一些无法通过或不能通过的部位，并且便于确定手术执行的位置。

在一种可行的方案中，步骤S5所述工作站模块接收所述调整后的信息并向所述调整模块发送指令之后还包括步骤：通过所述导航模块再次获取经过步骤S5调整后的执行模块的位置和角度信息，并通过所述工作站模块将再次获取的执行模块的位置和角度信息与步骤S4中的调整后的执行模块的位置和角度信息进行比对，若再次获取信息与步骤S4中的调整后的信息不重合则继续调整所述执行模块的位置，若重合则通过所述工作站模块控制所述执行模块运动。其有益效果在于：这样设置通过对比不同状态下所述执行模块的位置信息，判断所述执行模块是否调整到位，能够保证调整的准确度。

附图说明

图1为本发明的第一种实施例中基于VR的手术辅助定位系统的部分结构示意图；

图2为图1中的第一调整单元的结构示意图；

图3为图1中的第二调整单元的结构示意图；

图4为本发明的第二种实施例中基于VR的手术辅助定位系统的结构框图；

图5为图4中的工作站模块的结构框图；

图6为本发明第三种实施例中第一调整单元的结构示意图

图7为本发明的第四种实施例中基于VR的手术辅助定位系统的控制方法的流程图。

图中标号：

1、调整模块；

101、第一调整单元；1011、第一连杆；1012、第二连杆；1013、连接件；1014、底座；1015、立柱；1016、大臂；1017、小臂；1018、第一旋转关节；1019、底座；10110、第二旋转关节；10111、第三旋转关节；10112、第四旋转关节；10113、第五旋转关节；10114、第六旋转关节；10115、第七旋转关节；

102、第二调整单元；1021、第一驱动臂；1022、第二驱动臂；1023、第一旋转架；1024、第二旋转架；1025、机架；

2、执行模块；201、夹持架；

3、图像摄取模块；

4、工作站模块；401、输入模块；402、控制模块；403、整合模块；404、输出模块；405、计算模块；406、判定模块；407、路由器模块；

5、导航模块；

6、VR显示模块；

7、VR模拟模块；

8、隔离层结构；

9、手术床。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种基于VR的手术辅助定位系统。

图1为本发明的第一种实施例中基于VR的手术辅助定位系统的部分结构示意图，图4为本发明的第二种实施例中基于VR的手术辅助定位系统的结构框图。

本发明一些实施例中，参考图1和图4，包括调整模块1、执行模块2、图像摄取模块3、工作站模块4、导航模块5、VR显示模块6和VR模拟模块7，所述执行模块2设置于所述调整模块1，所述调整模块1用于调整所述执行模块2的位置和角度，所述执行模块2用于进行手术，所述图像摄取模块3与所述工作站模块4电连接，所述图像摄取模块3获取手术对象的原始图像信息并传输给所述工作站模块4，所述导航模块5与所述工作站模块4电连接，所述导航模块5设置于所述执行模块2和所述手术对象，所述导航模块5采集所述手术对象和所述执行模块2的位置信息，并将所述位置信息传输给所述工作站模块4，所述VR显示模块6与所述工作站模块4电连接，所述工作站模块4接收所述原始图像信息和所述位置信息，将所述原始图像信息和所述位置信息整合为数据图像信息并传输给所述VR显示模块6，所述VR模拟模块7与所述VR显示模块6电连接，所述VR显示模块6接收所述数据图像信息，根据所述数据图像信息重建所述手术对象和所述执行模块2的虚拟图像信息并进行显示，所述VR显示模块6将所述虚拟图像信息传输给所述VR模拟模块7，所述VR模拟模块7与所述工作站模块4电连接，所述VR模拟模块7接收所述虚拟图像信息，所述VR模拟模块7调整所述虚拟图像信息内重建的手术对象和执行模块2的位置和角度，所述VR模拟模块7记录调整后的手术对象和执行模块2的位置和角度信息并将调整后的信息传输给所述VR显示模块6和所述工作站模块4，所述VR显示模块6接收所述调整后的信息并显示调整后的手术对象和执行模块2，所述调整模块1与所述工作站模块4电连接，所述工作站模块4接收所述调整后信息，所述工作站模块4根据所述调整后的信息向数所述调整模块1发送指令控制所述调整模块1的启闭，所述执行模块2与所述工作站模块4电连接，所述工作站模块4用于控制所述执行模块2的启闭。

具体的说，通常情况下本申请的辅助定位系统设置于手术床9，在本实施例中，所述执行模块2包括驱动单元(图中未示)、夹持架201和执行器械(图中未示)，所述执行器械为穿刺针、消融针或椎间孔镜中的一种，所述驱动单元(图中未示)可以为驱动电机、气缸或直线移动机构中的一种，所述夹持架201设置于所述调整模块1的活动端，所述调整模块1用于调整所述夹持架201的方向和位置，所述驱动单元设置于所述夹持架201或所述调整模块1，所述执行器械(图中未示)设置于所述驱动单元的活动端，且所述执行器械滑动设置于所述夹持架201，所述驱动单元用于带动所述执行器械相对于所述夹持架201往复运动，所述图像摄取模块3对应所述手术床9设置，所述导航模块5为定位装置，所述导航模块5用于确定所述加持模块和手术对象的位置信息，所述工作站模块4可移动设置，所述VR显示模块6为头戴VR眼睛，所述VR模拟模块7为操作手柄、键盘或触控屏中的一种。所述执行模块2和所述调整模块1分别与所述工作站模块4电连接，所述工作站模块4控制所述执行模块2和所述调整模块1的启闭，所述图像摄取模块3和所述导航模块5分别与所述工作站模块4电连接，所述图像摄取模块3和所述导航模块5分别获取所述原始图像信息和所述位置信息，所述原始图像信息包括手术对象的图像信息，且所述原始图像信息也可以包括所述执行模块2的图像信息，通过所述原始图像信息和所述位置信息可以判定所述执行器械与所述手术对象的相对位置关系，一方面便于观察，另一方面保证所述执行器械与所述手术对象的相对位置的准确度，避免误操作，所述工作站模块4将所述原始图像信息和所述位置信息整合成所述VR显示模块6可以读取的数据图像信息，所述VR显示模块6和所述VR模拟模块7均与所述工作站模块4电连接，所述VR显示模块6根据所述数据图像信息重建所述手术对象和所述执行模块2的虚拟图像信息并显示，操作人员即可通过所述VR显示模块6观察到虚拟图像信息内的所述手术对象和所述执行模块2的图像和位置，所述VR模拟模块7与所述VR显示模块6电连接，操作人员通过所述VR模拟模块7并根据实时显示的虚拟图像信息制定出可行的手术方案，之后所述VR模拟模块7记录可行方案中所述执行模块2与所述手术对象的位置和角度信息，所述工作站模块4根据可行方案中的所述执行模块2和所述手术对象的位置和角度信息通过所述调整模块1调整所述执行模块2的位置和角度，之后通过控制所述执行模块2进行手术。由此可见，本申请的辅助定位系统通过虚拟图像内的模拟完成手术方案的制定，能够有效制定安全的手术方案，且通过所述工作站模块4控制所述调整模块1调整所述执行模块2的位置和角度，并通过所述工作站模块4控制所述执行模块2的启闭，能够提升调整和驱动的精度，提升手术的准确性，能够降低手术对患者的损伤。

此外，在实际使用时可以根据所述图像摄取模块3获取的原始图像信息建立空间坐标系，可以据此对所述手术对象的病灶区域、组织结构区域等部位进行坐标标注，并将所述空间坐标系和所述坐标信息整合到所述原始图像信息内一并传输至所述工作站模块4，或传输至所述工作站模块4后，由所述工作站模块4对所述空间坐标系和所述坐标信息进行转换并传输至所述VR显示模块6进行显示，便于操作人员进行观察和准确的调整所述执行模块的位置。

图2为图1中的第一调整单元的结构示意图，图3为图1中的第二调整单元的结构示意图。

本发明一些实施例中，参考图1至图4，所述调整模块1包括第一调整单元101、第二调整单元102和信息反馈单元(图中未示)，所述第二调整单元102设置于所述第一调整单元101的一端，所述第一调整单元101用于调整所述第二调整单元102的工作区域，所述执行模块2设置于所述第二调整单元102，所述第二调整单元102与所述工作站模块4电连接，所述工作站模块4控制所述第二调整单元102的启闭，所述第二调整单元102用于调整所述执行模块2的位置和角度，所述信息反馈单元与所述工作站模块4电连接，所述信息反馈单元(图中未示)设置于所述第二调整单元102，所述信息反馈单元用于确定所述第二调整单元102的工作区域信息，并将所述工作区域信息传输给所述工作站模块4，所述工作站模块4接收所述工作区域信息。

具体的说，在本实施例中，所述第一调整单元101包括第一连杆1011、第二连杆1012、连接件1013和底座1014，所述底座1014滑动设置于所述手术床9，所述第一连杆1011一端转动设置于所述底座1014，所述连接件1013设置于所述第一连杆1011的另一端，所述第二连杆1012设置于所述连接件1013，所述第一连杆1011和所述第二连杆1012通过所述连接件1013相对转动设置，所述第二调整单元102转动设置于所述第二连杆1012远离所述连接件1013的一端，所述第一连杆1011能够相对所述底座1014自由转动，所述第二调整单元102能够相对所述第二连接杆自由转动，所述连接件1013能够固定所述第一连杆1011和所述第二连杆1012之间的角度，同时所述连接件1013能够固定所述第一连杆1011相比于所述底座1014的角度、固定所述第二调节单元相比于所述第二连杆1012的角度。使用时通过调整所述底座1014在所述手术床9上的位置，能够带动所述执行模块2相比于所述手术床9往复运动，调整后固定所述底座1014，通过所述连接件1013解除所述第一连杆1011、所述第二连杆1012和所述第二调整单元102的固定状态，调整所述第一连杆1011相比于所述底座1014的角度、调整所述第二连杆1012相比于所述第一连杆1011的角度、调整所述第二调整单元102相比于所述第二连杆1012的角度，之后通过所述连接件1013固定所述第一连杆1011、所述第二连杆1012和所述第二调整单元102，进而实现所述工作区域的调整，且使用方便、区域广。

所述第二调整单元102包括第一驱动臂1021、第二驱动臂1022、第一旋转架1023和第二旋转架1024，所述第一驱动臂1021在第一平面内的第一方向和第二方向移动，所述第一方向和所述第二方向相互垂直，所述第二驱动臂1022在第二平面内的第一方向和第二方向移动，所述第二平面和所述第一平面平行，所述第一旋转架1023设置于所述第一驱动臂1021，所述第一旋转架1023在所述第一平面内旋转，所述第二旋转架1024设置于所述第二驱动臂1022，所述第二旋转架1024在所述第二平面内旋转，所述夹持架201的一端与所述第一旋转架1023活动连接，所述夹持架201的另一端与所述第二旋转架1024滑动连接，所述工作站模块4分别与所述第一驱动臂1021和所述第二驱动臂1022电连接，所述工作站模块4用于分别控制所述第一驱动臂1021和所述第二驱动臂1022的启闭。这样设置能够带动所述夹持架201在相对于所述第二连杆1012的固定区域范围内移动，既能够调整所述夹持架201的位置又能够调整所述夹持架201在空间内的角度，便于实际使用时根据需要进行灵活调整。

所述第二调整单元102还包括机架1025，所述第一驱动臂1021和所述第二驱动臂1022设置于所述机架1025，所述信息反馈单元设置于所述机架1025，所述信息反馈单元确定所述夹持架201相比于所述第一驱动臂1021和所述第二驱动臂1022的位置和角度，同时所述信息反馈单元确定所述第一平面或所述第二平面在空间内的角度。所述第一驱动臂1021和所述第二驱动臂1022为固定杆叠加两个相互垂直的丝杆滑块移动机构，进而能够带动所述固定杆在平面内前后左右进行移动，所述第一旋转架1023和所述第二旋转架1024分别转动设置在两个固定杆的前端，这样使得所述夹持架201在所述第一驱动臂1021和所述第二驱动臂1022的作用下能够在固定区域内移动或转动，即所述夹持架201相比于所述第二调整单元102拥有固定的运动范围，通过所述信息反馈单元确定的所述第一平面或所述第二平面在空间内的角度，即可确定所述工作区域位于空间内的位置或坐标集，通过所述信息反馈单元确定所述夹持架201相比于所述第一驱动臂1021和所述第二驱动臂1022的位置和角度，即可确定所述夹持架201在第一平面或所述第二平面内可以前后移动的距离，将上述信息反馈至所述工作战模块，所述工作站模块4即可计算出当前状态下所述夹持架201可达到的位置和角度，即所述工作区域信息，便于后续使用时对所述第一调整单元101或所述第二调整单元102做出调整。

此外，所述信息反馈单元设有信号接收单元，便于在所述工作站模块4需要时向所述信号接收单元发送信号使得所述信息反馈单元反馈所述工作区域信息。

图5为图4中的工作站模块的结构框图。

本发明一些实施例中，参考图1、图4和图5，所述工作站模块4包括输入模块401、控制模块402、整合模块403、输出模块404、计算模块405和判定模块406，所述输入模块401分别与所述图像摄取模块3、所述导航模块5和所述整合模块403电连接，所述输入模块401接收所述原始图像信息和所述位置信息并传输给所述整合模块403，所述整合模块403与所述输出模块404电连接，所述整合模块403接收所述原始图像信息和所述位置信息并整合为数据图像信息，所述整合模块403将所述数据图像信息传输给所述输出模块404，所述输出模块404与所述VR显示模块6电连接，所述输出模块404接收所述数据图像信息并传输给所述VR显示模块6，所述输入模块401分别与所述VR模拟模块7和所述计算模块405电连接，所述输入模块401接收所述调整后的信息并传输给所述计算模块405，所述计算模块405与所述判定模块406电连接，所述计算模块405接收所述调整后的信息与所述位置信息，所述计算模块405根据所述调整后的信息与所述位置信息计算出所述执行模块2的调整信息，所述计算模块405将所述调整信息传输给所述判定模块406，所述判定模块406分别与所述信息反馈单元和所述控制模块402电连接，所述判定模块406接收所述调整信息和所述工作区域信息以得到比对结果，所述判定模块406将所述比对结果传输给所述控制模块402，所述控制模块402与所述输出模块404电连接，所述控制模块402接收所述比对结果，所述控制模块402根据所述比对结果向说书输出模块404发送调整指令，所述输出模块404与所述第二调整单元102电连接，所述输出模块404接收调整指令并控制所述第二调整单元102的启闭。

具体的说，在本实施例中，所述工作站模块4为主机，所述工作站模块4包括输入模块401、控制模块402、整合模块403、输出模块404、计算模块405和判定模块406所述输入模块401接收信息，所述输入模块401分别与所述图像摄取模块3、所述导航模块5和所述整合模块403电连接，所述整合模块403与所述输出模块404电连接，所述输出模块404与所述VR显示模块6电连接，所述输入模块401分别与所述VR模拟模块7和所述计算模块405电连接，所述计算模块405与所述判定模块406电连接，所述判定模块406分别与所述信息反馈单元和所述控制模块402电连接，所述控制模块402与所述输出模块404电连接，所述输出模块404与所述第二调整单元102电连接，所述输出模块404用于输出信息，所述整合模块403用于将所述原始图像信息和所述位置信息转换为所述VR显示模块6可以读取的所述数据图像信息，所述计算模块405用于计算所述执行模块2相比于可行的方案中执行模块2的位置的差值，即所述执行模块2需要调整的具体和角度信息，所述判定模块406用于对比所述执行模块2相比于当前状态下即不调整所述第一调整单元101的情况下所述执行模块2可达到的位置和角度信息，判定是否需要对所述第一调整单元101进行调整。

若需要调整所述第一调整单元101，所述判定模块406向所述计算模块405发送信号，所述计算模块405计算出所述第一调整单元101需要调整的位置和角度信息反馈至所述输出模块404，所述输出模块404传输至所述VR显示模块6并显示，操作人员根据观察到的信息对所述第一调整单元101进行调整。

此外，若需要调整所述第一调整单元101，也可以仅通过所述判定模块406向所述计算模块405发出需要调整信号，通过操作人员根据手术位置和观察到的信息大致判断进行所述第一调整单元101的调整。

本发明一些实施例中，参考图1、图4和图5，所述工作站模块4还包括路由器模块407，所述路由器模块407与所述输出模块404电连接，所述路由器模块407与所述VR显示模块6无线连接，所述输出模块404将所述数据图像信息并传输给所述路由器模块407，所述路由器模块407接收所述数据图像信息并传输给所述VR显示模块6，所述路由器模块407与所述VR模拟模块7无线连接，所述路由器模块407与所述输入模块401电连接，所述VR模拟模块7将所述调整后的信息传输给所述路由器模块407，所述路由器模块407接收所述调整后的信息并传输给所述输入模块401。

具体的说，在本实施例中，所述路由器模块407分别与所述输出模块404和所述输入模块401电连接，所述VR显示模块6和所述VR模拟模块7均设有无线输入输出单元，所述路由器模块407能够接收所述数据图像信息并传输给所述VR显示模块6，同时所述路由器模块407也能够接收所述调整后的信息并传输给所述输入模块401，这样设置使所述工作站模块4分别与所述VR显示模块6和所述VR模拟模块7之间实现无线数据传输，使得操作者使用时更加方便。

值得说明的时，在一些实施例中，所述输出模块404、所述输入模块401、所述VR显示模块6和所述VR模拟模块7上设有插头接口，使得所述输出模块404、所述输入模块401、所述VR显示模块6或所述VR模拟模块7之间可以通过所述插头接口连接数据线，并通过数据线实现信号的传输，这样使得使用方式更加灵活。

本发明一些实施例中，参考图1和图4，所述图像摄取模块3包括表层信息获取单元(图中未示)和深层信息获取单元(图中未示)，所述原始图像信息包括外轮廓信息和透视图像信息，所述表层信息获取单元(图中未示)和深层信息获取单元(图中未示)均与所述工作站模块4电连接，所述表层信息获取单元获取所述手术对象的外轮廓信息并传输给所述工作站模块4，所述深层信息获取单元用于获取所述手术对象的透视图像信息并传输给所述工作站模块4。

具体的说，在本实施例中，所述表层信息获取单元为双目摄像头，所述表层信息获取单元对应所述手术床9滑动设置，以便于能够获取手术对象完整的外轮廓信息，通过所述表层信息获取单元获取手术对象的外轮廓信息并传输给所述工作站模块4，所述深层信息获取单元为CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)、MRI(Magnetic ResonanceImaging，磁共振成像)、超声成像装置或X光(X-ray，X射线)检查设备中的一种，所述深层信息获取单元能够获取所述手术对象的透视图像信息并传输给所述工作站模块4，通过所述表层信息获取单元便于确定体表手术执行点，通过所述深层信息获取单元便于确定病灶点以及组织结构的位置，便于避让组织结构，便于手术执行至病灶点。

本发明一些实施例中，参考图1和图4，还包括VR调整模块(图中未示)，VR调整模块(图中未示)分别与所述VR显示模块6和所述VR模拟模块7电连接，所述VR显示模块6将所述虚拟图像信息传输给所述VR调整模块，所述VR调整模块接收所述虚拟图像信息，所述VR调整模块调整所述虚拟图像信息内重建的手术对象或执行模块2的图形大小得到调整大小后的虚拟图像信息，所述VR调整模块将所述调整大小后的虚拟图像信息传输给所述VR模拟模块7和所述VR显示模块6，所述VR显示模块6显示调整大小后的手术对象和执行模块2，所述VR模拟模块7接收所述调整大小后的虚拟图像信息。

具体的说，在本实施例中，所述VR调整模块用于调整所述虚拟图像信息内的所述手术对象和/或所述执行模块2的图形大小，同时所述VR调整模块将调整的信息传输给所述VR显示模块6，由所述VR显示模块6实时显示。一种情况下由于手术部位的不同，需要使用不同规格的执行器械，通过设置所述VR调整模块便于不同情况下的模拟，另一种情况下，设置所述VR调整模块也便于应对部分情况下需要放大图形的情况。使用时，调整所述执行模块2和/或所述手术对象的虚拟图像大小至得到可行的手术方案，之后所述VR调整模块将该可行的方案中所述执行模块2和所述手术对象的图像信息传出给所述VR模拟模块7，操作人员手术时根据所述VR调整模块传输的信息调整所述执行器械的规格。

值得说明的时，在第一种情况下，由于所述执行器械的规格是有所述手术对象确定的，所以一般在进行大小调整时，通常只调整所述执行模块2即可。

本发明一些实施例中，参考图1和图4，还包括图像分析模块(图中未示)，所述图像分析模块(图中未示)分别与所述图像摄取模块3和所述工作站模块4电连接，所述图像分析模块接收所原始图像信息，所述图像分析模块区勾勒所述原始图像信息内的不同组织结构信息，并将勾勒后的图像信息传输给所述工作站模块4，所述工作站模块4接收所述勾勒后的图像信息。

具体的说，在本实施例中，所述图像分析模块分别与所述图像摄取模块3和所述工作站模块4电连接，所述图像分析模块存储有组织结构的图像信息和正常人体的图像信息，所述图像分析模块通过对比获取的原始图像信息和自身存储的图像信息，辨别出手术对象的组织结构部位和病灶点部位，并对组织结构部位和病灶点部位的边界进行勾勒，之后将勾勒后的图像信息传输给所述工作站模块4，这样便于操作人员进行观察和制定方案。

本发明一些实施例中，参考图1和图4，所述导航模块5包括基准标靶(图中未示)、光学标靶(图中未示)和信号输送单元(图中未示)，所述基准标靶(图中未示)和所述光学标靶(图中未示)分别与所述信号输送单元(图中未示)电连接，所述基准标靶设置于所述手术对象，所述基准标靶将所述手术对象的位置信息传输给所述信号输送单元，所述光学标靶设置于所述执行模块2，所述光学标靶将所述执行模块2的位置信息传输给所述信号输送单元，所述信号输送单元与所述工作站模块4电连接，所述信号输送单元接收所述工作站模块4和所述执行模块2的位置信息并传输给所述工作站模块4。

具体的说，在本实施例中，所述基准标靶和所述光学标靶分别与所述信号输送单元电连接，所述信号输送单元与所述工作站模块4电连接，在手术前将所述基准标靶固定在所述手术对象或所述手术床9上，设置于所述手术床9时，根据所述原始图像信息可以确定所述手术对象和所述手术床9的相对位置信息，即可将所述基准标靶视为坐标原点，并确定所述手术对象的三维位置信息，所述光学标靶设置于所述执行模块2上，通过所述光学标靶可以直接确定所述执行模块2相比于所述基准标靶的位置信息，间接确定所述执行模块2相比于所述手术对象的位置信息，使用时根据所述基准标靶和所述原始图像信息建立所述手术对象的空间坐标信息，并根据所述光学标靶确定所述执行器械相比于所述手术对象的位置，便于知晓所述执行模块2相比于手术对象的位置信息，便于对所述执行模块2的位置进行调整。

本发明一些实施例中，参考图1，还包括隔离层结构8，所述隔离层结构8设置于所述调整模块1外侧。

具体的说，在本实施例中，所述隔离层结构8为无菌袋，所述隔离层结构8套设在所述第一调整单元101和所述第二调整单元102外侧，由于所述第一调整单元101和所述第二调整单元102内包含传动结构，设置隔离层结构8能够降低污染，提升手术的安全性。

图6为本发明第三种实施例中第一调整单元的结构示意图。

本发明一些实施例中，参考图1、图2和图6，图6和图2的区别在于，所述第一调整单元101包括立柱1015、大臂1016、小臂1017，所述立柱1015通过第一旋转关节1018与底座1019活动连接，所述立柱1015和所述大臂1016通过第二旋转关节10110和第三旋转关节10111活动连接，所述大臂1016和所述小臂1017通过第四旋转关节10112和第五旋转关节10113活动连接，所述小臂1017的末端依次活动连接第六旋转关节10114和第七旋转关节10115，所述第七旋转关节10115设置有所述第二调整单元102，使得所述第一调整单元101具有七个自由度，可以实现多自由度调节和任意姿态的快速定位，空间定位比较灵活，定位方便快捷。

图7为本发明的第四种实施例中基于VR的手术辅助定位系统的控制方法的流程图。

本发明一些实施例中，参考图1、图4和图6，包括以下步骤，S1：在所述执行模块2和所述手术对象上设置所述导航模块5，确定所述执行模块2和所述手术对象的位置信息，通过所述图像摄取模块3采集原始图像信息，并将所述位置信息和所述原始图像信息输送给所述工作站模块4，S2：所述工作站模块4接收所述原始图像信息和所述位置信息，并将所述原始图像信息和所述位置信息整合成数据图像信息，所述工作站模块4将所述数据图像信息传输给所述VR显示模块6，S3：所述VR显示模块6接收所述数据图像信息，并根据所述数据图像信息重建所述手术对象和所述执行模块2的虚拟图像信息并显示，所述VR显示模块6将所述虚拟图像信息传输给所述VR模拟模块7，S4：所述VR模拟模块7接收所述虚拟图像信息，所述VR模拟模块7调整所述虚拟图像信息内重建的手术对象和执行模块2的位置和角度得到调整后的信息，并将所述调整后的信息输送给所述VR显示模块6和所述工作站模块4，所述VR显示模块6接收所述调整后的信息并实时显示所述调整后的手术对象和执行模块2，S5：所述工作站模块4接收所述调整后的信息并向所述调整模块1和所述执行模块2发送指令控制所述调整模块1和所述执行模块2运动。

具体的说，在本实施例中，将所述基准标靶设置于所述手术对象或所述手术床9上，将所述光学标靶设置于所述执行器械，这样即能够确定所述手术对象和所述执行器械的相对位置信息，确保手术执行时所述执行器械按照预定方案执行，通过所述图像摄取模块3采集原始图像信息，获取基础图像信息，之后通过所述工作站模块4将所述原始图像信息和所述位置信息整合成数据图像信息并传输至所述VR显示模块6，便于所述VR显示模块6读取并转换成虚拟图像进行显示，操作人员通过所述VR显示模块6观察到所述手术对象和所述执行模块2的虚拟图像信息，所述VR模拟模块7与所述VR显示模块6电连接，所述VR模拟模块7通过操作人员的操控调整虚拟图像信息内的执行模块2的位置，并实时将调整的信息传输给所述VR显示模块6进行实时显示，之后得到一种可行的手术方案，所述VR模拟模块7记录可行的手术方案中手术对象和执行模块2的位置和角度得到调整后的信息，所述工作站模块4根据所述调整后的信息输出控制信号控制所述调整模块1进行调整，所述调整模块1调整到位后在控制所述执行模块2进行手术。

本发明一些实施例中，参考图1、图4和图6，在步骤S4和步骤S5之间还包括以下步骤：S41：所述调整模块1包括第一调整单元101、第二调整单元102和信息反馈单元，所述第一调整单元101用于调整所述第二调整单元102的工作区域，所述第二调整单元102用于调整所述执行模块2的位置和角度，所述信息反馈单元用于确定所述第二调整单元102的工作区域信息并将所述工作区域信息传输给所述工作站模块4；所述工作站模块4根据所述调整后的信息与所述执行模块2的位置信息计算出所述执行模块2的调整信息，S42：所述工作站模块4接收所述工作区域信息，所述工作站模块4通过比对所述调整信息和所述工作区域信息以得到比对结果，所述工作站模块4根据所述比对结果调整所述第一调整单元101和/或所述第二调整单元102。

具体的说，在本实施例中，通过所述信息反馈单元确定的所述执行模块2所在平面在空间内的角度和位置，并通过所述信息反馈单元确定所述执行模块2的位置和角度，根据所述第二调整单元102可调整的范围，确定当前状态下所述第二调整模块1的工作区域的范围，通过比对所述工作区域范围和所述调整后的位置信息，即可判定是否需要调整所述第一调整单元101。通常情况下可以预先将所述第二调整单元102通过所述第一调整单元101调整至大致需要手术的位置，再进行上述步骤，通过这种方式对所述执行模块2进行固定和调整，便于缩短调整时间，同时也便于提升所述第二调整单元102的调整精度，也可以提升手术执行区域的范围大小，便于灵活使用。

本发明一些实施例中，参考图1、图4和图6，步骤S42中所述工作站模块4根据所述比对结果调整所述第一调整单元101和/或所述第二调整单元102包括步骤：若所述调整信息指示的位置大于当前状态下所述工作区域信息覆盖的区域，则通过第一调整单元101和所述第二调整单元102共同调整所述执行模块2的方向和位置，若所述调整信息指示的位置不大于当前状态下所述工作区域信息覆盖的区域，则仅通过所述第二调整单元102调整所述执行模块2的方向和位置。

具体的说，在本实施例中，所述调整信息为所述执行模块2在空间内需要移动的信息，指示的为所述执行模块2需要到达的位置，所述工作区域信息覆盖的区域为当前状态下所述执行模块2可以到达的位置和角度信息的合集，若所述调整信息指示的位置即所述执行模块2需要到达的位置不在所述合集内，则需要调整所述第一调整单元101，之后重新获取所述第二调整单元102的位置和角度信息，再调整到所述调整信息指示的位置，若所述调整信息指示的位置即所述执行模块2需要到达的位置位于所述合集内，则不需要调整所述第一调整单元101，直接通过所述工作站模块4控制所述执行模块2调整到所述调整信息指示的位置。

本发明一些实施例中，参考图4和图6，步骤S1包括以下步骤：S11、提供图像分析模块，所述图像摄取模块3包括表层信息获取单元和深层信息获取单元，S12：所述表层信息获取单元获取所述手术对象的外轮廓信息并传输给所述图像分析模块，所述深层信息获取单元用于获取所述手术对象的透视图像信息并传输给所述图像分析模块，S13：所述图像分析模块接收所述外轮廓信息和所述透视图像信息，并分析所述外轮廓信息和所述透视图像信息内不同组织结构信息，对所述不同组织结构信息进行勾勒，将勾勒后的信息传输给所述工作站模块4。

具体的说，在本实施例中，通过所述表层信息获取单元便于确定体表手术执行点，通过所述深层信息获取单元便于确定病灶点以及组织结构的位置，所述图像分析模块通过自身存储的图像信息与所述原始图像信息对比，辨别出手术对象的组织结构部位和病灶点部位，并对组织结构部位和病灶点部位的边界进行勾勒，之后勾勒后的图像信息传输给所述工作站模块4，这样便于操作人员进行观察和制定方案。

本发明一些实施例中，参考图1、图4和图6，步骤S5所述工作站模块4接收所述调整后的信息并向所述调整模块1发送指令之后还包括步骤：通过所述导航模块5再次获取经过步骤S5调整后的执行模块2的位置和角度信息，并通过所述工作站模块4将再次获取的执行模块2的位置和角度信息与步骤S4中的调整后的执行模块2的位置和角度信息进行比对，若再次获取信息与步骤S4中的调整后的信息不重合则继续调整所述执行模块2的位置，若重合则通过所述工作站模块4控制所述执行模块2运动。

具体的说，在本实施例中，这样设置将经过步骤S5调整后的所述执行模块2的位置与所述调整信息指示的位置进行比对，保证所述执行模块2调整到位，保证调整的准确度。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (14)

1.一种基于VR的手术辅助定位系统，其特征在于，包括调整模块、执行模块、图像摄取模块、工作站模块、导航模块、VR显示模块和VR模拟模块；

所述执行模块设置于所述调整模块，所述调整模块用于调整所述执行模块的位置和角度，所述执行模块用于进行手术；

所述图像摄取模块与所述工作站模块电连接，所述图像摄取模块获取手术对象的原始图像信息并传输给所述工作站模块；

所述导航模块与所述工作站模块电连接，所述导航模块设置于所述执行模块和所述手术对象，所述导航模块采集所述手术对象和所述执行模块的位置信息，并将所述位置信息传输给所述工作站模块；

所述VR显示模块与所述工作站模块电连接，所述工作站模块接收所述原始图像信息和所述位置信息，将所述原始图像信息和所述位置信息整合为数据图像信息并传输给所述VR显示模块；

所述VR模拟模块与所述VR显示模块电连接，所述VR显示模块接收所述数据图像信息，根据所述数据图像信息重建所述手术对象和所述执行模块的虚拟图像信息并进行显示，所述VR显示模块将所述虚拟图像信息传输给所述VR模拟模块；

所述VR模拟模块与所述工作站模块电连接，所述VR模拟模块接收所述虚拟图像信息，所述VR模拟模块调整所述虚拟图像信息内重建的手术对象和执行模块的位置和角度，所述VR模拟模块记录调整后的手术对象和执行模块的位置和角度信息并将调整后的信息传输给所述VR显示模块和所述工作站模块，所述VR显示模块接收所述调整后的信息并显示调整后的手术对象和执行模块；

所述调整模块与所述工作站模块电连接，所述工作站模块接收所述调整后信息，所述工作站模块根据所述调整后的信息向数所述调整模块发送指令控制所述调整模块的启闭；

所述执行模块与所述工作站模块电连接，所述工作站模块用于控制所述执行模块的启闭。

2.根据权利要求1所述的基于VR的手术辅助定位系统，其特征在于，所述调整模块包括第一调整单元、第二调整单元和信息反馈单元；

所述第二调整单元设置于所述第一调整单元的一端，所述第一调整单元用于调整所述第二调整单元的工作区域；

所述执行模块设置于所述第二调整单元，所述第二调整单元与所述工作站模块电连接，所述工作站模块控制所述第二调整单元的启闭，所述第二调整单元用于调整所述执行模块的位置和角度；

所述信息反馈单元与所述工作站模块电连接，所述信息反馈单元设置于所述第二调整单元，所述信息反馈单元用于确定所述第二调整单元的工作区域信息，并将所述工作区域信息传输给所述工作站模块；

所述工作站模块接收所述工作区域信息。

3.根据权利要求2所述的基于VR的手术辅助定位系统，其特征在于，所述工作站模块包括输入模块、控制模块、整合模块、输出模块、计算模块和判定模块；

所述输入模块分别与所述图像摄取模块、所述导航模块和所述整合模块电连接，所述输入模块接收所述原始图像信息和所述位置信息并传输给所述整合模块；

所述整合模块与所述输出模块电连接，所述整合模块接收所述原始图像信息和所述位置信息并整合为数据图像信息，所述整合模块将所述数据图像信息传输给所述输出模块；

所述输出模块与所述VR显示模块电连接，所述输出模块接收所述数据图像信息并传输给所述VR显示模块；

所述输入模块分别与所述VR模拟模块和所述计算模块电连接，所述输入模块接收所述调整后的信息并传输给所述计算模块；

所述计算模块与所述判定模块电连接，所述计算模块接收所述调整后的信息与所述位置信息，所述计算模块根据所述调整后的信息与所述位置信息计算出所述执行模块的调整信息，所述计算模块将所述调整信息传输给所述判定模块；

所述判定模块分别与所述信息反馈单元和所述控制模块电连接，所述判定模块接收所述调整信息和所述工作区域信息以得到比对结果，所述判定模块将所述比对结果传输给所述控制模块；

所述控制模块与所述输出模块电连接，所述控制模块接收所述比对结果，所述控制模块根据所述比对结果向说书输出模块发送调整指令；

所述输出模块与所述第二调整单元电连接，所述输出模块接收调整指令并控制所述第二调整单元的启闭。

4.根据权利要求3所述的基于VR的手术辅助定位系统，其特征在于，所述工作站模块还包括路由器模块；

所述路由器模块与所述输出模块电连接，所述路由器模块与所述VR显示模块无线连接，所述输出模块将所述数据图像信息并传输给所述路由器模块，所述路由器模块接收所述数据图像信息并传输给所述VR显示模块；

所述路由器模块与所述VR模拟模块无线连接，所述路由器模块与所述输入模块电连接，所述VR模拟模块将所述调整后的信息传输给所述路由器模块，所述路由器模块接收所述调整后的信息并传输给所述输入模块。

5.根据权利要求1所述的基于VR的手术辅助定位系统，其特征在于，所述图像摄取模块包括表层信息获取单元和深层信息获取单元；

所述原始图像信息包括外轮廓信息和透视图像信息；

所述表层信息获取单元和深层信息获取单元均与所述工作站模块电连接，所述表层信息获取单元获取所述手术对象的外轮廓信息并传输给所述工作站模块，所述深层信息获取单元用于获取所述手术对象的透视图像信息并传输给所述工作站模块。

6.根据权利要求1所述的基于VR的手术辅助定位系统，其特征在于，还包括VR调整模块；

VR调整模块分别与所述VR显示模块和所述VR模拟模块电连接，所述VR显示模块将所述虚拟图像信息传输给所述VR调整模块，所述VR调整模块接收所述虚拟图像信息，所述VR调整模块调整所述虚拟图像信息内重建的手术对象或执行模块的图形大小得到调整大小后的虚拟图像信息，所述VR调整模块将所述调整大小后的虚拟图像信息传输给所述VR模拟模块和所述VR显示模块，所述VR显示模块显示调整大小后的手术对象和执行模块，所述VR模拟模块接收所述调整大小后的虚拟图像信息。

7.根据权利要求1所述的基于VR的手术辅助定位系统，其特征在于，还包括图像分析模块；

所述图像分析模块分别与所述图像摄取模块和所述工作站模块电连接，所述图像分析模块接收所原始图像信息，所述图像分析模块区勾勒所述原始图像信息内的不同组织结构信息，并将勾勒后的图像信息传输给所述工作站模块；

所述工作站模块接收所述勾勒后的图像信息。

8.根据权利要求1中所述的基于VR的手术辅助定位系统，其特征在于，所述导航模块包括基准标靶、光学标靶和信号输送单元；

所述基准标靶和所述光学标靶分别与所述信号输送单元电连接，所述基准标靶设置于所述手术对象，所述基准标靶将所述手术对象的位置信息传输给所述信号输送单元，所述光学标靶设置于所述执行模块，所述光学标靶将所述执行模块的位置信息传输给所述信号输送单元；

所述信号输送单元与所述工作站模块电连接，所述信号输送单元接收所述工作站模块和所述执行模块的位置信息并传输给所述工作站模块。

9.根据权利要求1所述的基于VR的手术辅助定位系统，其特征在于，还包括隔离层结构，所述隔离层结构设置于所述调整模块外侧。

10.根据权利要求1所述的基于VR的手术辅助定位系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在所述执行模块和所述手术对象上设置所述导航模块，确定所述执行模块和所述手术对象的位置信息，通过所述图像摄取模块采集原始图像信息，并将所述位置信息和所述原始图像信息输送给所述工作站模块；

S2：所述工作站模块接收所述原始图像信息和所述位置信息，并将所述原始图像信息和所述位置信息整合成数据图像信息，所述工作站模块将所述数据图像信息传输给所述VR显示模块；

S3：所述VR显示模块接收所述数据图像信息，并根据所述数据图像信息重建所述手术对象和所述执行模块的虚拟图像信息并显示，所述VR显示模块将所述虚拟图像信息传输给所述VR模拟模块；

S4：所述VR模拟模块接收所述虚拟图像信息，所述VR模拟模块调整所述虚拟图像信息内重建的手术对象和执行模块的位置和角度得到调整后的信息，并将所述调整后的信息输送给所述VR显示模块和所述工作站模块，所述VR显示模块接收所述调整后的信息并实时显示所述调整后的手术对象和执行模块；

S5：所述工作站模块接收所述调整后的信息并向所述调整模块和所述执行模块发送指令控制所述调整模块和所述执行模块运动。

11.根据权利要求10所述的基于VR的手术辅助定位系统的控制方法，其特征在于，在步骤S4和步骤S5之间还包括以下步骤：

S41：所述调整模块包括第一调整单元、第二调整单元和信息反馈单元，所述第一调整单元用于调整所述第二调整单元的工作区域，所述第二调整单元用于调整所述执行模块的位置和角度，所述信息反馈单元用于确定所述第二调整单元的工作区域信息并将所述工作区域信息传输给所述工作站模块；所述工作站模块根据所述调整后的信息与所述执行模块的位置信息计算出所述执行模块的调整信息；

S42：所述工作站模块接收所述工作区域信息，所述工作站模块通过比对所述调整信息和所述工作区域信息以得到比对结果，所述工作站模块根据所述比对结果调整所述第一调整单元和/或所述第二调整单元。

12.根据权利要求11所述的基于VR的手术辅助定位系统的控制方法，其特征在于，步骤S42中所述工作站模块根据所述比对结果调整所述第一调整单元和/或所述第二调整单元包括步骤：若所述调整信息指示的位置大于当前状态下所述工作区域信息覆盖的区域，则通过第一调整单元和所述第二调整单元共同调整所述执行模块的方向和位置，若所述调整信息指示的位置不大于当前状态下所述工作区域信息覆盖的区域，则仅通过所述第二调整单元调整所述执行模块的方向和位置。

13.根据权利要求10所述的基于VR的手术辅助定位系统的控制方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：

S11、提供图像分析模块，所述图像摄取模块包括表层信息获取单元和深层信息获取单元；

S12：所述表层信息获取单元获取所述手术对象的外轮廓信息并传输给所述图像分析模块，所述深层信息获取单元用于获取所述手术对象的透视图像信息并传输给所述图像分析模块；

S13：所述图像分析模块接收所述外轮廓信息和所述透视图像信息，并分析所述外轮廓信息和所述透视图像信息内不同组织结构信息，对所述不同组织结构信息进行勾勒，将勾勒后的信息传输给所述工作站模块。

14.根据权利要求10所述的基于VR的手术辅助定位系统的控制方法，其特征在于，步骤S5所述工作站模块接收所述调整后的信息并向所述调整模块发送指令之后还包括步骤：通过所述导航模块再次获取经过步骤S5调整后的执行模块的位置和角度信息，并通过所述工作站模块将再次获取的执行模块的位置和角度信息与步骤S4中的调整后的执行模块的位置和角度信息进行比对，若再次获取信息与步骤S4中的调整后的信息不重合则继续调整所述执行模块的位置，若重合则通过所述工作站模块控制所述执行模块运动。

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