CN213030824U - 一种颅颌面手术导航辅助装置 - Google Patents

Abstract

一种颅颌面手术导航辅助装置，显示设备，电脑主机，电脑主机与医学图像分割模块、空间定位模块、手术器械示踪器和测量模块相连接，图像分割模块的信号输入端与CT影像设备和MRI影像设备信号连接，图像分割模块的信号输出端与测量模块信号连接，空间定位模块固定安装在手术平台上，手术器械示踪器固定安装在手术器械上，空间定位模块和手术器械示踪器的信号输出端均与测量模块信号连接，测量模块用于实时计算手术器械与交互模块标定的手术切除位置的距离。本实用新型解决了传统数字化技术规划图像与患者实际解剖结构缺乏空间联系导致的医生空间转换的难题，并可对数字化的模型进行任意拆分，复原等操作，便于区分各个结构及多次操作。

Description

一种颅颌面手术导航辅助装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种颅颌面手术导航辅助装置。

背景技术

颅颌面外科由于手术的复杂度和精确度要求，一直都是医学界公认较为棘手的领域。颌面头颈部肿瘤，外伤等手术不可避免会对头颈部的重要解剖结构造成损伤，其后果不仅影响外观，说话等，甚至可能引发严重并发症，危及生命。因此要求手术医生可以完成精准的手术。现有的数字化技术如术中导航，术前模拟等，尽管可以显现颅颌面的解剖结构和周围关系、术前模拟等，但是术中医生无法观察到图像与实际结构的直接空间关系，需要医生脑中自行想象，容易造成偏差，影响手术最终效果。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种颅颌面手术导航辅助装置，传统数字化技术规划图像与患者实际解剖结构缺乏空间联系导致的医生空间转换的难题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种颅颌面手术导航辅助装置，包括：

显示设备，用于接收与显示手术导航图像并显示交互模块所标记位置对应的三个轴向的CT图像；

电脑主机，用于读取病人CT、MRI数据资料以及其他影像资料，控制系统软件的运行及三维扫描仪获取的点云数据处理；

所述电脑主机与医学图像分割模块、空间定位模块、手术器械示踪器和测量模块相连接，

所述图像分割模块的信号输入端与CT影像设备和MRI影像设备信号连接，所述图像分割模块的信号输出端与测量模块信号连接，所述空间定位模块固定安装在手术平台上，所述手术器械示踪器固定安装在手术器械上，所述空间定位模块和手术器械示踪器的信号输出端均与测量模块信号连接，所述测量模块用于实时计算手术器械与交互模块标定的手术切除位置的距离。

优选地，还包括数据分析模块和交互模块，所述数据分析模块和交互模块的信号输入端均与图像分割模块的信号输出端相连接，所述数据分析模块的信号输出端与显示设备相连接，所述交互模块的信号输出端与测量模块信号连接。

优选地，所述交互模块用于移动、拆分、复原颅颌面模型以及标记手术切除位置。

优选地，所述空间定位模块的数量为一个或多个，用于提供周边真实世界物体表面的详细表示。

优选地，所述医学图像分割模块包括影像数据接收单元、三维建模单元，三维虚拟图像发送单元，所述三维建模单元的输入端与所述影像数据接收单元电连接，所述三维建模单元的输出端与所述三维虚拟图像发送单元电连接。

本实用新型提供了一种颅颌面手术导航辅助装置。具备以下有益效果：利用混合现实技术与图像识别技术，将真实患者解剖结构与虚拟图像实时配准显示，解决了传统数字化技术规划图像与患者实际解剖结构缺乏空间联系导致的医生空间转换的难题，并可对数字化的模型进行任意拆分，复原等操作，便于区分各个结构及多次操作，同时可以查看三维模型任意位置的对应CT数据，还可以实时识别追踪手术刀的位置并计算手术刀与与既定手术切除目标的实时距离，便于医生详细了解颅颌面各结构的解剖结构，直观查看各结构的相对位置关系，提升手术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1 本实用新型的结构原理框图；

图2 本实用新型的工作原理框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，一种颅颌面手术导航辅助装置，包括：

显示设备，用于接收与显示手术导航图像并显示交互模块所标记位置对应的三个轴向的CT图像；

电脑主机，用于读取病人CT、MRI数据资料以及其他影像资料，控制系统软件的运行及三维扫描仪获取的点云数据处理；

电脑主机与医学图像分割模块、空间定位模块、手术器械示踪器和测量模块相连接，

图像分割模块的信号输入端与CT影像设备和MRI影像设备信号连接，图像分割模块的信号输出端与测量模块信号连接，空间定位模块固定安装在手术平台上，手术器械示踪器固定安装在手术器械上，空间定位模块和手术器械示踪器的信号输出端均与测量模块信号连接，测量模块用于实时计算手术器械与交互模块标定的手术切除位置的距离。还包括数据分析模块和交互模块，数据分析模块和交互模块的信号输入端均与图像分割模块的信号输出端相连接，数据分析模块的信号输出端与显示设备相连接，交互模块的信号输出端与测量模块信号连接；其中交互模块用于移动、拆分、复原颅颌面模型以及标记手术切除位置。医学图像分割模块包括影像数据接收单元、三维建模单元，三维虚拟图像发送单元，所述三维建模单元的输入端与所述影像数据接收单元电连接，所述三维建模单元的输出端与所述三维虚拟图像发送单元电连接。

如图2所示，在手术时，先对患者通过CT影像设备或MRI影像设备进行扫描，获取患者的CT/MRI影像数据；

再通过图像分割模块对头颅组织解剖结构进行分割与提取，在分割与提取时，先分析各断层图象的灰度直方图和三维图象的整体灰度直方图，交互给定分割阈值的上限和下限，对三维图象二值化，然后根据待重建组织的形态特征选取合适的形态学操作进行区域修整；最后用种子填充算法来填充出要分割的区域，最终将二维的影像数据转化为三维虚拟图像；

再利用空间定位模块提供周边真实世界物体表面的详细表示，将真实世界与虚拟世界进行合并，在本实施例中，通过利用混合现实技术、图像识别技术和3D打印技术进行显示、追踪及实时交互：混合现实技术结合了虚拟现实技术和增强现实技术优点，通过计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中不存在的虚拟对象，并通过传感器技术将虚拟对象叠加在真实的环境中，真实环境和虚拟图像实时的显示在同一个空间中，实现了术中虚拟图像的实时显示；在本实施例中，空间定位模块的数量可设置为多个，以提高对周边真实世界物体表面数据采集的精确性。

并通过交互模块对颅颌面模型进行移动、拆分、复原以及标记手术切除位置，在本实施例中，通过手势识别进行交互，避免了使用过程中的直接接触，确保了手术的安全性；

并手术器械上安装手术器械示踪器，以确保手术器械示踪器与手术工具的相对位置不会发生变化。通过将摄像头捕获的图像与预定义的参考图像进行匹配，通过比较存储的位置与参考物体的相对位置关系，确定手术器械示踪器的现实物理位置，进而确定手术工具的实际位置，从而得到手术工具与既定手术目标的距离，减少了手术时间，提高了手术的精确度。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种颅颌面手术导航辅助装置，其特征在于，包括：

显示设备，用于接收与显示手术导航图像并显示交互模块所标记位置对应的三个轴向的CT图像；

电脑主机，用于读取病人CT、MRI数据资料以及其他影像资料，控制系统软件的运行及三维扫描仪获取的点云数据处理；

所述电脑主机与医学图像分割模块、空间定位模块、手术器械示踪器和测量模块相连接，

所述图像分割模块的信号输入端与CT影像设备和MRI影像设备信号连接，所述图像分割模块的信号输出端与测量模块信号连接，所述空间定位模块固定安装在手术平台上，所述手术器械示踪器固定安装在手术器械上，所述空间定位模块和手术器械示踪器的信号输出端均与测量模块信号连接，所述测量模块用于实时计算手术器械与交互模块标定的手术切除位置的距离。

2.根据权利要求1所述的一种颅颌面手术导航辅助装置，其特征在于：还包括数据分析模块和交互模块，所述数据分析模块和交互模块的信号输入端均与图像分割模块的信号输出端相连接，所述数据分析模块的信号输出端与显示设备相连接，所述交互模块的信号输出端与测量模块信号连接。

3.根据权利要求2所述的一种颅颌面手术导航辅助装置，其特征在于：所述交互模块用于移动、拆分、复原颅颌面模型以及标记手术切除位置。

4.根据权利要求1所述的一种颅颌面手术导航辅助装置，其特征在于：所述空间定位模块的数量为一个或多个，用于提供周边真实世界物体表面的详细表示。

5.根据权利要求1所述的一种颅颌面手术导航辅助装置，其特征在于：所述医学图像分割模块包括影像数据接收单元、三维建模单元，三维虚拟图像发送单元，所述三维建模单元的输入端与所述影像数据接收单元电连接，所述三维建模单元的输出端与所述三维虚拟图像发送单元电连接。

Images