TWI631928B - 免觸控式手術導引方法及其系統 - Google Patents

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TWI631928B
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林辰泰
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程英毅
Ying Yi Cheng
莊世昌
Shih Chang Chuang
江至彥
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Abstract

本發明提供一種免觸控式手術導引方法，其先透過患部與其對應的術前規劃影像之空間轉換關係導引手術器械。接著，在立體空間中媒合患部之解剖結構與術前規劃影像之對應關係，然後辨識手術器械種類並校正手術器械尺寸。再者，位移手術器械而移動器械尖端標記選取術前規劃影像中的虛擬手術器械，致使顯示裝置呈現切開口導引畫面。最後，依據切開口導引畫面位移手術器械而使器械尖端標記靠近已規劃手術位置。藉此，在免觸控的條件下，醫療人員可依據手術需求自由地更換器械，不但提高便利性，而且系統仍可維持一定的精確度與安全性。

Description

免觸控式手術導引方法及其系統
本發明是關於一種手術導引方法及其系統，特別是關於一種準確度高且安全可靠之免觸控式手術導引方法及其系統。
一般手術導引系統可以幫助醫療人員定位患者身體部位並導引手術器械，而且能植入特定的醫療裝置(例如：骨釘)。傳統的手術導引系統包括運算處理單元、追蹤裝置以及患者身體部位信息，其可通過使用醫學影像來得知患者身體部位信息以及手術器械的位置，其中醫學影像可為電腦斷層掃描器(Computed Tomography，CT)或者C型臂透視X光機(即C-arm)照射所得到之二維或三維影像。
為了能夠成功地植入醫療裝置或者導引手術器械於患者身體部位，一般習知的手術導引系統採用了各種形式的計算技術以及硬體相互搭配操作，其包含觸控式設備、顯示裝置、追蹤器以及三維影像運算處理單元，可使醫療人員能夠執行各式各樣的外科手術。雖然這些習知的手術導引系統可以幫助醫療人員導引手術器械與醫療裝置，但在導 引的過程中，往往需要額外的觸控操作或其他輸入操作(如：語音、鍵盤、滑鼠等)來調整系統的設定值或參數值。此種額外的操作在手術室中容易造成手術時的阻礙，而且有些操作還需要額外的輔助人力來執行，相當不方便。尤其是當器械作更換時，整體系統的精確度與可靠度會大幅地將低，進而造成手術的安全性下降。
由此可知，目前市場上缺乏一種便利性高、無需額外人力與觸控操作、精確且安全的免觸控式手術導引方法及其系統，故相關業者均在尋求其解決之道。
因此，本發明之目的在於提供一種免觸控式手術導引方法及其系統，其可讓醫療人員在免觸控的條件下依據手術需求自由地更換器械，無需額外的觸控操作來調整系統的設定值或參數值，而且透過免觸控之辨識及校正，能夠讓器械位置維持一定之精確度。此外，透過雙標記之圖像呈現方式結合顏色變化，讓醫療人員能快速且準確地位移手術器械至目標位置，進而大幅縮短手術時間以及提高手術安全性。因此，本發明可解決習知操控技術需要額外觸控以輸入、確認或變更系統設定值所造成之不方便以及不精確的問題。
依據本發明的方法態樣之一實施方式提供一種免觸控式手術導引方法，其用以導引一手術器械對應於一患者身體部位。免觸控式手術導引方法包含讀取術前規劃 步驟、影像對位步驟、辨識校正器械步驟、選取規劃路徑步驟以及切開口導引路徑步驟。其中讀取術前規劃步驟係讀取並顯示至少一術前規劃影像於一顯示裝置上。影像對位步驟係在立體空間中媒合患者身體部位之解剖結構與術前規劃影像之對應關係。再者，辨識校正器械步驟係辨識手術器械，然後校正手術器械而使顯示裝置顯示一器械尖端標記。而選取規劃路徑步驟係位移手術器械而移動器械尖端標記選取術前規劃影像中的一虛擬手術器械，致使顯示裝置呈現一切開口導引畫面。此外，切開口導引路徑步驟係依據切開口導引畫面位移手術器械而使器械尖端標記靠近一已規劃手術位置，此已規劃手術位置顯示於切開口導引畫面中。
藉此，本發明之免觸控式手術導引方法利用各式光學感測裝置結合光學追蹤器可減少醫療人員操控單一手術器械的額外觸控作動，進而大幅地增加醫療人員操作上的便利性。
前述實施方式之其他實施例如下：前述術前規劃影像可包含一術前患者身體部位影像。而影像對位步驟係啟動一放射影像擷取系統以擷取出對應患者身體部位之一術中患者身體部位影像，且安裝一放射光學感測裝置於放射影像擷取系統，並安裝一身體部位光學感測裝置於患者身體部位。然後，將放射光學感測裝置與身體部位光學感測裝置對準一光學追蹤器而建立患者身體部位與術前規劃影像之間的空間轉換關係，術前患者身體部位影像係透 過空間轉換關係對應術中患者身體部位影像。再者，前述辨識校正器械步驟可包含辨識器械步驟，此辨識器械步驟係安裝一手術器械光學感測裝置於手術器械上，並將手術器械光學感測裝置對準一光學追蹤器，藉以令光學追蹤器辨識手術器械。此外，前述辨識器械步驟可安裝一無線射頻辨識標籤於手術器械上，並驅動一無線信號接收器感應無線射頻辨識標籤，藉以令無線信號接收器辨識手術器械。另外，前述辨識校正器械步驟可包含一校正器械步驟，此校正器械步驟係安裝一校正光學感測裝置於一校正塊上，然後將手術器械對應嵌合校正塊並對準光學追蹤器，且光學追蹤器同時追蹤辨識手術器械與校正塊而建立手術器械之尖端與手術器械光學感測裝置之間的空間轉換關係。再者，前述選取規劃路徑步驟係位移手術器械而移動術前規劃影像中的器械尖端標記，此器械尖端標記對應手術器械之尖端的位置。當器械尖端標記移至虛擬手術器械的位置時，顯示裝置由術前規劃影像轉換成切開口導引畫面。此外，前述切開口導引畫面可包含轉換橫截面、轉換矢截面以及切開口瞄準圖像，其中轉換橫截面具有二維橫座標系，且轉換橫截面呈現第一視角的虛擬手術器械與器械尖端標記。而轉換矢截面具有二維矢座標系，且轉換矢截面呈現第二視角的虛擬手術器械與器械尖端標記，二維橫座標系與二維矢座標系彼此正交。至於切開口瞄準圖像呈現器械尖端標記與已規劃手術位置。轉換橫截面中的 器械尖端標記、轉換矢截面中的器械尖端標記以及切開口瞄準圖像中的器械尖端標記與手術器械同步動作。
另外，在前述切開口導引畫面中，器械尖端標記與已規劃手術位置相隔一間距。當間距大於一第一預設距離值時，器械尖端標記呈現一第一顏色。當間距小於等於第一預設距離值且大於一第二預設距離值時，器械尖端標記呈現一第二顏色。當間距小於等於第二預設距離值，器械尖端標記呈現一第三顏色。第一顏色、第二顏色及第三顏色彼此相異。再者，前述切開口導引路徑步驟係位移手術器械，藉以令切開口導引畫面中的器械尖端標記對準已規劃手術位置。當器械尖端標記完全對準已規劃手術位置並維持一段時間後，顯示裝置由切開口導引畫面轉換成手術器械導引畫面。此外，前述免觸控式手術導引方法可包含手術器械導引路徑步驟，其係依據手術器械導引畫面位移手術器械之尖端與尾端而靠近已規劃手術位置，並將尖端與尾端同時對準已規劃手術位置。另外，前述手術器械導引畫面可顯示器械尖端標記、器械尾端標記及已規劃手術位置。器械尾端標記對應手術器械之尾端，器械尖端標記與已規劃手術位置相隔一尖端間距，器械尾端標記與已規劃手術位置相隔一尾端間距。當尖端間距大於第一預設距離值時，器械尖端標記呈現第一顏色。當尾端間距大於第一預設距離值時，器械尾端標記呈現第一顏色。當尖端間距小於等於第一預設距離值且大於第二預設距離值時，器械尖端標記呈現第二顏色。當尾端間距小於等於第 一預設距離值且大於第二預設距離值時，器械尾端標記呈現第二顏色。當尖端間距小於等於第二預設距離值，器械尖端標記呈現第三顏色。當尾端間距小於等於第二預設距離值，器械尾端標記呈現第三顏色。第一顏色、第二顏色及第三顏色彼此相異。
依據本發明的方法態樣之另一實施方式提供一種免觸控式手術導引方法，其用以導引複數個手術器械對應於一患者身體部位，這些手術器械包含第一手術器械與第二手術器械。免觸控式手術導引方法包含讀取術前規劃步驟、影像對位步驟、辨識校正第一器械步驟、選取規劃路徑步驟、切開口導引路徑步驟、更換器械步驟、辨識校正第二器械步驟以及手術器械導引路徑步驟。其中讀取術前規劃步驟係讀取並顯示至少一術前規劃影像於顯示裝置。而影像對位步驟係建立患者身體部位與術前規劃影像之間的空間轉換關係，並使術前規劃影像媒合患者身體部位。此外，辨識校正第一器械步驟係辨識第一手術器械，然後校正第一手術器械而使顯示裝置顯示第一器械尖端標記。而選取規劃路徑步驟係位移第一手術器械而移動第一器械尖端標記選取術前規劃影像中的虛擬第二手術器械，致使顯示裝置呈現一個切開口導引畫面。再者，切開口導引路徑步驟係依據切開口導引畫面位移第一手術器械而使第一器械尖端標記靠近一個已規劃手術位置，此已規劃手術位置顯示於切開口導引畫面中。當第一器械尖端標記對準已規劃手術位置時，顯示裝置的畫面切換至一手術器械 導引畫面。更換器械步驟係將第一手術器械更換成第二手術器械。另外，辨識校正第二器械步驟係辨識第二手術器械，然後校正第二手術器械而使顯示裝置顯示一第二器械尖端標記。至於手術器械導引路徑步驟則依據手術器械導引畫面位移第二手術器械而使第二器械尖端標記靠近已規劃手術位置。
藉此，本發明之免觸控式手術導引方法利用各式光學感測裝置結合光學追蹤器可減少醫療人員操控多個手術器械的額外觸控作動，進而大幅地增加醫療人員操作上的便利性。再者，透過各手術器械光學感測裝置搭配校正塊，可使多個手術器械在更換的過程中仍維持一定的精準度，以符合手術操作需求。此外，透過校正塊、感光球、無線射頻辨識標籤以及辨識校正流程之結合來實現更換器械後之手術正確位置對準以及骨釘相對位置追蹤，可增加手術的精準度與安全性。
前述實施方式之其他實施例如下：前述術前規劃影像可包含一術前患者身體部位影像。而影像對位步驟係啟動一個放射影像擷取系統以擷取出對應患者身體部位之術中患者身體部位影像，且安裝一放射光學感測裝置於放射影像擷取系統，並安裝一身體部位光學感測裝置於患者身體部位。然後，將放射光學感測裝置與身體部位光學感測裝置對準一光學追蹤器而建立患者身體部位與術前規劃影像之間的空間轉換關係，術前患者身體部位影像透過空間轉換關係對應術中患者身體部位影像。再者，前述辨 識校正第一器械步驟可包含辨識第一器械步驟，此辨識第一器械步驟係安裝一第一手術器械光學感測裝置於第一手術器械上，並將第一手術器械光學感測裝置對準一光學追蹤器，藉以令光學追蹤器辨識第一手術器械。此外，前述辨識校正第一器械步驟可包含校正第一器械步驟，此校正第一器械步驟係安裝一校正光學感測裝置於一校正塊上，然後將第一手術器械對應嵌合校正塊並對準光學追蹤器，且光學追蹤器同時追蹤辨識第一手術器械與校正塊而建立第一手術器械之尖端與第一手術器械光學感測裝置之間的空間轉換關係。另外，前述選取規劃路徑步驟係位移第一手術器械而移動術前規劃影像中的第一器械尖端標記，此第一器械尖端標記對應第一手術器械之尖端的位置。當第一器械尖端標記移至虛擬第二手術器械的位置時，顯示裝置由術前規劃影像轉換成切開口導引畫面。
再者，前述切開口導引畫面可包含一轉換橫截面、一轉換矢截面以及一切開口瞄準圖像，其中轉換橫截面具有二維橫座標系，且轉換橫截面呈現第一視角的虛擬第二手術器械與第一器械尖端標記。轉換矢截面具有二維矢座標系，轉換矢截面呈現第二視角的虛擬第二手術器械與第一器械尖端標記。二維橫座標系與二維矢座標系彼此正交。切開口瞄準圖像呈現第一器械尖端標記與已規劃手術位置。轉換橫截面中的第一器械尖端標記、轉換矢截面中的第一器械尖端標記及切開口瞄準圖像中的第一器械尖端標記與第一手術器械同步動作。此外，在前述切開口導 引畫面中，第一器械尖端標記與已規劃手術位置相隔一間距。當間距大於一第一預設距離值時，器械尖端標記呈現一第一顏色。當間距小於等於第一預設距離值且大於一第二預設距離值時，器械尖端標記呈現一第二顏色。當間距小於等於第二預設距離值，器械尖端標記呈現一第三顏色，第一顏色、第二顏色及第三顏色彼此相異。另外，前述切開口導引路徑步驟係位移第一手術器械，藉以令切開口導引畫面中的第一器械尖端標記對準已規劃手術位置。當第一器械尖端標記完全對準已規劃手術位置並維持一段時間後，顯示裝置由切開口導引畫面轉換成一手術器械導引畫面。再者，前述辨識校正第二器械步驟可包含一辨識第二器械步驟，此辨識第二器械步驟係安裝一第二手術器械光學感測裝置於第二手術器械上，並將第二手術器械光學感測裝置對準一光學追蹤器，藉以令光學追蹤器辨識手術器械。此外，前述辨識第二器械步驟安裝一無線射頻辨識標籤於第二手術器械上，並驅動一無線信號接收器感應無線射頻辨識標籤，藉以令無線信號接收器辨識第二手術器械。
另外，前述辨識校正第二器械步驟可包含一校正第二器械步驟，此校正第二器械步驟係安裝一校正光學感測裝置於一校正塊上，然後將第二手術器械對應嵌合校正塊並對準光學追蹤器，且光學追蹤器同時追蹤辨識第二手術器械與校正塊而建立第二手術器械之尖端與第二手術器械光學感測裝置之間的空間轉換關係。再者，前述手術 器械導引畫面顯示第二器械尖端標記、第二器械尾端標記及已規劃手術位置。第二器械尾端標記對應第二手術器械之尾端，第二器械尖端標記與已規劃手術位置相隔一尖端間距，第二器械尾端標記與已規劃手術位置相隔一尾端間距。當尖端間距大於一第一預設距離值時，第二器械尖端標記呈現第一顏色。當尾端間距大於一第一預設距離值時，第二器械尾端標記呈現第一顏色。當尖端間距小於等於第一預設距離值且大於第二預設距離值時，第二器械尖端標記呈現第二顏色。當尾端間距小於等於第一預設距離值且大於一第二預設距離值時，第二器械尾端標記呈現第二顏色。當尖端間距小於等於第二預設距離值，第二器械尖端標記呈現一第三顏色。當尾端間距小於等於第二預設距離值，第二器械尾端標記呈現第三顏色。第一顏色、第二顏色及第三顏色彼此相異。此外，前述手術器械導引路徑步驟係依據手術器械導引畫面位移第二手術器械而使第二器械尖端標記與第二器械尾端標記完全對準已規劃手術位置。第二器械尖端標記對應第二手術器械之尖端，而第二器械尾端標記則對應第二手術器械之尾端。
依據本發明的結構態樣之一實施方式提供一種免觸控式手術導引系統，其使用前述之免觸控式手術導引方法。此免觸控式手術導引系統包含手術器械、顯示裝置、光學追蹤器以及運算處理單元，其中手術器械受控位移，且設有一手術器械光學感測裝置。而顯示裝置則顯示一螢幕畫面，此螢幕畫面呈現術前規劃影像、切開口導引 畫面或手術器械導引畫面。此外，光學追蹤器對準光學感測裝置而追蹤辨識出手術器械之手術器械資訊。運算處理單元訊號連接顯示裝置與光學追蹤器，運算處理單元包含讀取術前規劃模組、影像對位模組、辨識校正器械模組、選取路徑模組以及導引路徑模組。讀取術前規劃模組讀取並顯示術前規劃影像於螢幕畫面上。影像對位模組訊號連接讀取術前規劃模組，且影像對位模組用以建立患者身體部位與術前規劃影像之間的空間轉換關係，並使術前規劃影像媒合患者身體部位。再者，辨識校正器械模組訊號連接影像對位模組，辨識校正器械模組接收手術器械資訊與螢幕畫面。辨識校正器械模組辨識手術器械與螢幕畫面之相對位置，並於螢幕畫面上顯示器械尖端標記。而選取路徑模組則訊號連接辨識校正器械模組與影像對位模組，此選取路徑模組選取術前規劃影像之虛擬手術器械，致使顯示裝置呈現切開口導引畫面。至於導引路徑模組訊號連接辨識校正器械模組與選取路徑模組，導引路徑模組依據螢幕畫面位移手術器械靠近已規劃手術位置。
藉此，本發明之免觸控式手術導引系統透過雙標記之圖像呈現方式結合顏色變化，讓醫療人員能快速且準確地位移手術器械至目標位置，進而大幅縮短手術時間以及提高手術安全性。另外，透過手術器械光學感測裝置搭配校正塊，可讓醫療人員操作手術器械之精準度與安全性提高。
前述實施方式之其他實施例如下：前述免觸控式手術導引系統可包含校正塊與校正光學感測裝置，其中校正塊可拆卸地連接手術器械。而校正光學感測裝置則設於校正塊上，此校正光學感測裝置用以對準光學追蹤器。手術器械光學感測裝置與校正光學感測裝置對準光學追蹤器，藉以令光學追蹤器追蹤辨識校正塊、手術器械及術前規劃影像之相對位置。
100、100a‧‧‧免觸控式手術導引方法
102、102a‧‧‧免觸控式手術導引系統
110‧‧‧患者身體部位
120‧‧‧身體部位光學感測裝置
200‧‧‧器械模組
200a‧‧‧第一器械模組
200b‧‧‧第二器械模組
210‧‧‧手術器械
210a‧‧‧第一手術器械
210b‧‧‧第二手術器械
2102、2104、2106‧‧‧器械尖端標記
400‧‧‧光學追蹤器
500‧‧‧校正塊
510‧‧‧校正光學感測裝置
610‧‧‧無線信號接收器
620‧‧‧無線射頻辨識標籤
700‧‧‧運算處理單元
710‧‧‧讀取術前規劃模組
720‧‧‧影像對位模組
730‧‧‧辨識校正器械模組
740‧‧‧選取路徑模組
750‧‧‧導引路徑模組
S11、S21‧‧‧讀取術前規劃步驟
S12、S22‧‧‧影像對位步驟
S13‧‧‧辨識校正器械步驟
2102a、2104a、2106a‧‧‧第一器械尖端標記
2106b‧‧‧第二器械尖端標記
2108‧‧‧器械尾端標記
2108a‧‧‧第一器械尾端標記
2108b‧‧‧第二器械尾端標記
220‧‧‧手術器械光學感測裝置
220a‧‧‧第一手術器械光學感測裝置
220b‧‧‧第二手術器械光學感測裝置
230b‧‧‧器械套件
240b‧‧‧共用握把
300‧‧‧顯示裝置
310‧‧‧術前規劃影像
312‧‧‧術前患者身體部位影像
320‧‧‧虛擬手術器械
320a‧‧‧虛擬第二手術器械
330‧‧‧切開口導引畫面
332、342‧‧‧轉換橫截面
334、344‧‧‧轉換矢截面
336‧‧‧切開口瞄準圖像
3362‧‧‧已規劃手術位置
340‧‧‧手術器械導引畫面
346‧‧‧導引瞄準圖像
S132‧‧‧辨識器械步驟
S134‧‧‧校正器械步驟
S14、S24‧‧‧選取規劃路徑步驟
S15、S25‧‧‧切開口導引路徑步驟
S16、S28‧‧‧手術器械導引路徑步驟
S23‧‧‧辨識校正第一器械步驟
S232‧‧‧辨識第一器械步驟
S234‧‧‧校正第一器械步驟
S26‧‧‧更換器械步驟
S27‧‧‧辨識校正第二器械步驟
S272‧‧‧辨識第二器械步驟
S274‧‧‧校正第二器械步驟
第1圖係繪示本發明一第一實施例的免觸控式手術導引方法的流程示意圖。
第2A圖係繪示本發明之第一實施例的免觸控式手術導引系統導引手術器械的示意圖。
第2B圖係繪示本發明之第一實施例的手術器械結合校正塊的校正示意圖。
第2C圖係繪示本發明之第一實施例的免觸控式手術導引系統的方塊圖。
第3A圖係繪示本發明之第一實施例的術前規劃影像之示意圖。
第3B圖係繪示本發明之第一實施例的切開口導引畫面之示意圖。
第3C圖係繪示本發明之第一實施例的手術器械導引畫面之示意圖。
第4圖係繪示本發明一第二實施例的免觸控式手術導引方法的流程示意圖。
第5A圖係繪示本發明之第二實施例的免觸控式手術導引系統之示意圖。
第5B圖係繪示本發明之第二實施例的第一手術器械結合校正塊的校正示意圖。
第5C圖係繪示本發明之第二實施例的第二手術器械結合校正塊的校正示意圖。
第5D圖係繪示本發明之第二實施例的免觸控式手術導引系統的方塊圖。
第6A圖係繪示本發明之第二實施例的術前規劃影像之示意圖。
第6B圖係繪示本發明之第二實施例的切開口導引畫面之示意圖。
第6C圖係繪示本發明之第二實施例的手術器械導引畫面導引第一手術器械之示意圖。
第6D圖係繪示本發明之第二實施例的手術器械導引畫面呈現第二手術器械之辨識與校正示意圖。
第6E圖係繪示本發明之第二實施例的手術器械導引畫面導引第二手術器械之示意圖。
以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併 說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。
請一併參閱第1~3C圖，第1圖係繪示本發明一第一實施例的免觸控式手術導引方法100的流程示意圖。第2A圖係繪示本發明一第一實施例的免觸控式手術導引系統102導引手術器械210的示意圖。第2B圖係繪示本發明一第一實施例的手術器械210結合校正塊500的校正示意圖。第2C圖係繪示本發明之第一實施例的免觸控式手術導引系統102的方塊圖。第3A圖係繪示本發明之第一實施例的術前規劃影像310之示意圖。第3B圖係繪示本發明之第一實施例的切開口導引畫面330之示意圖。第3C圖係繪示本發明之第一實施例的手術器械導引畫面340之示意圖。如圖所示，免觸控式手術導引方法100用以導引一個手術器械210對應於患者身體部位110，其中手術器械210可為導引探針或骨釘，而患者身體部位110可為脊椎。免觸控式手術導引方法100包含讀取術前規劃步驟S11、影像對位步驟S12、辨識校正器械步驟S13、選取規劃路徑步驟S14、切開口導引路徑步驟S15以及手術器械導引路徑步驟S16。
讀取術前規劃步驟S11係讀取並顯示至少一個術前規劃影像310於顯示裝置300上。詳細地說，術前 規劃影像310包含術前患者身體部位影像312與虛擬手術器械320。若以脊椎手術而言，術前患者身體部位影像312可為三維脊椎影像，其係透過電腦斷層掃描(Computed Tomography，CT)掃描患者身體部位110後重建所產生的三維醫學影像，而虛擬手術器械320則為骨釘圖像。而醫療人員在取得術前患者身體部位影像312之後，可規劃出手術中欲植入的骨釘規格與路徑，而且骨釘之規格與路徑能儲存建檔，以供讀取與重複使用。此外，讀取術前規劃步驟S11可用以檢視虛擬手術器械320與術前患者身體部位影像312之相對位置。讀取術前規劃步驟S11包含術前規劃界面呈現步驟、植入物圖像新增步驟、植入物圖像位置調整步驟以及環景影像檢視步驟。其中術前規劃界面呈現步驟係顯示術前患者身體部位影像312、選單及控制游標。植入物圖像新增步驟係移動控制游標點選選單之一新增植入物項目而於術前患者身體部位影像312中產生虛擬手術器械320，此虛擬手術器械320位於一起始位置。再者，植入物圖像位置調整步驟係操作控制游標調整虛擬手術器械320之位置，並將虛擬手術器械320從起始位置移至術前患者身體部位影像312中之一目標位置。此外，環景影像檢視步驟係依據虛擬手術器械320所在之目標位置為一中心軸旋轉被植入體圖像一角度以供檢視，較佳的角度係大於0度且小於等於180度。當然，角度亦可大於0度且小於等於360度。換句話說，在讀取術前規劃步驟S11中，醫療人員可利用椎體繞著骨釘 為軸旋轉之畫面來評估骨釘是否超出椎體，並確認椎體與骨釘之間精確的相對位置，進而大幅地增加手術的安全性與可靠度。
影像對位步驟S12係建立患者身體部位110與術前規劃影像310之間的空間轉換關係，並使術前規劃影像310媒合患者身體部位110。詳細地說，影像對位步驟S12係在立體空間中媒合患者身體部位110之解剖結構與術前規劃影像310之對應關係。影像對位步驟S12係啟動一放射影像擷取系統以擷取出對應患者身體部位110之術中患者身體部位影像，且安裝一放射光學感測裝置於放射影像擷取系統，並安裝一身體部位光學感測裝置120於患者身體部位110。本實施例之放射影像擷取系統為C型臂透視X光機(即C-arm)，且身體部位光學感測裝置120係由複數個反光球與動態參考框架(Dynamic Reference Frame；DRF)所組成。然後，將放射光學感測裝置與身體部位光學感測裝置120對準光學追蹤器400而建立患者身體部位110與讀取術前規劃步驟S11的術前規劃影像310之間的空間轉換關係。術前患者身體部位影像312透過空間轉換關係對應術中患者身體部位影像。換句話說，醫療人員於手術中先拍攝兩張或多張C-arm影像，取得病患之真實空間方位。接著，透過系統之影像對位演算法，將術前規劃影像310之術前患者身體部位影像312與術中拍攝的C-arm影像對位，使CT影像空間與真實病患空間一致。
辨識校正器械步驟S13係辨識手術器械210，然後校正手術器械210而使顯示裝置300顯示一器械尖端標記(未示於圖中)。詳細地說，器械模組200包含手術器械210與手術器械光學感測裝置220，其中手術器械210為導引探針，手術器械光學感測裝置220係由四個反光球與Y型之動態參考框架所組成。再者，辨識校正器械步驟S13包含辨識器械步驟S132與校正器械步驟S134，其中辨識器械步驟S132係安裝手術器械光學感測裝置220於手術器械210上，並將手術器械光學感測裝置220對準光學追蹤器400，藉以令光學追蹤器400辨識手術器械210的型號與規格。此外，校正器械步驟S134係安裝校正光學感測裝置510於校正塊500上，然後將手術器械210對應嵌合校正塊500並對準光學追蹤器400，且光學追蹤器400同時追蹤辨識器械模組200與校正塊500而建立手術器械210之尖端與手術器械光學感測裝置220之間的空間轉換關係。也就是說，光學追蹤器400同時偵測手術器械光學感測裝置220的四個反光球以及校正塊500之校正光學感測裝置510的四個反光球，並透過八個反光球的位置資訊得知手術器械210在空間中之精確尖端位置，此精確尖端位置會顯示於顯示裝置300上。
選取規劃路徑步驟S14如第3A圖所示，其係位移手術器械210而移動器械尖端標記(未示於第3A圖中)選取術前規劃影像310中的虛擬手術器械320，致使顯示裝置300呈現切開口導引畫面330。詳細地說，選取規劃 路徑步驟S14係位移手術器械210而移動術前規劃影像310中的器械尖端標記，此器械尖端標記對應手術器械210之尖端的位置。當器械尖端標記移至虛擬手術器械320的位置時，顯示裝置300由術前規劃影像310轉換成切開口導引畫面330。
切開口導引路徑步驟S15如第3B圖所示，其係依據切開口導引畫面330位移手術器械210而使器械尖端標記2104靠近一已規劃手術位置3362，此已規劃手術位置3362顯示於切開口導引畫面330中。其中切開口導引畫面330包含轉換橫截面332、轉換矢截面334以及切開口瞄準圖像336。轉換橫截面332具有二維橫座標系，轉換橫截面332呈現第一視角的虛擬手術器械320與器械尖端標記2102。而轉換矢截面334則具有二維矢座標系，轉換矢截面334呈現第二視角的虛擬手術器械320與器械尖端標記2102，二維橫座標系與二維矢座標系彼此正交。虛擬手術器械320的位置即對應已規劃手術位置3362。至於切開口瞄準圖像336則呈現器械尖端標記2104與已規劃手術位置3362。再者，轉換橫截面332中的器械尖端標記2102、轉換矢截面334中的器械尖端標記2102以及切開口瞄準圖像336中的器械尖端標記2104與手術器械210同步動作。換句話說，上述三個畫面的器械尖端標記2102、2104會依據手術器械210以及各自的座標系作相對應的位移。另外，在切開口導引畫面330的切開口瞄準圖像336中，器械尖端標記2104與已規劃手 術位置3362相隔一間距。當間距大於一第一預設距離值時，器械尖端標記2104呈現第一顏色，本實施例之第一顏色為紅色。當間距小於等於第一預設距離值且大於第二預設距離值時，器械尖端標記2104呈現第二顏色，本實施例之第二顏色為黃色。當間距小於等於第二預設距離值，器械尖端標記2104呈現第三顏色，本實施例之第三顏色為綠色，由上述可知，第一顏色、第二顏色及第三顏色彼此相異。此外，切開口導引路徑步驟S15係位移手術器械210，藉以令切開口導引畫面330中的器械尖端標記2104對準已規劃手術位置3362。當器械尖端標記2104完全對準已規劃手術位置3362並維持一段時間後，顯示裝置300由切開口導引畫面330轉換成手術器械導引畫面340。
手術器械導引路徑步驟S16如第3C圖所示，其係依據手術器械導引畫面340位移手術器械210之尖端與尾端而靠近已規劃手術位置3362，並將尖端與尾端同時對準已規劃手術位置3362。手術器械導引畫面340包含轉換橫截面342、轉換矢截面344以及導引瞄準圖像346，其中轉換橫截面342、轉換矢截面344分別與切開口導引畫面330的轉換橫截面332、轉換矢截面334相同，不再贅述。而導引瞄準圖像346包含器械尖端標記2106、器械尾端標記2108以及已規劃手術位置3362。器械尖端標記2106對應手術器械210的尖端，且器械尖端標記2106與已規劃手術位置3362相隔一尖端間距；器 械尾端標記2108對應手術器械210之尾端，且器械尾端標記2108與已規劃手術位置3362相隔一尾端間距。當尖端間距大於第一預設距離值時，器械尖端標記2106呈現第一顏色(即紅色)；同理，當尾端間距大於第一預設距離值時，器械尾端標記2108亦呈現第一顏色。當尖端間距小於等於第一預設距離值且大於第二預設距離值時，器械尖端標記2106呈現第二顏色(即黃色)；同理，當尾端間距小於等於第一預設距離值且大於第二預設距離值時，器械尾端標記2108呈現第二顏色。當尖端間距小於等於第二預設距離值，器械尖端標記2106呈現第三顏色(即綠色)；同理，當尾端間距小於等於第二預設距離值，器械尾端標記2108呈現第三顏色。由上述可知，第一顏色、第二顏色及第三顏色彼此相異，第一預設距離值大於第二預設距離值。另外，第一預設距離值與第二預設距離值可由手術操作者(醫療人員)依據實際的手術需求加以設定。藉此，本發明透過免觸控式的特定步驟來減少醫療人員控制系統的額外觸控操作，進而大幅地增加醫療人員之操作便利性。
請一併參閱第1~3C圖，免觸控式手術導引系統102係使用前述之免觸控式手術導引方法100加以操控手術器械210，且患者身體部位110裝設有身體部位光學感測裝置120。免觸控式手術導引系統102包含器械模組200、顯示裝置300、光學追蹤器400、校正塊500以及運算處理單元700。
器械模組200包含手術器械210與手術器械光學感測裝置220，手術器械210受醫療人員操控位移，且手術器械光學感測裝置220設於手術器械210上。手術器械210可為導引探針、骨釘或其他外科手術器械，端看醫療人員之選擇與使用狀況。
顯示裝置300顯示一螢幕畫面，此螢幕畫面呈現術前規劃影像310、虛擬手術器械320、切開口導引畫面330或手術器械導引畫面340。
光學追蹤器400用以追蹤患者身體部位110、手術器械210以及校正塊500。當醫療人員操控手術器械210時，手術器械光學感測裝置220對準光學追蹤器400而使光學追蹤器400追蹤辨識出手術器械210之手術器械資訊，此手術器械資訊包含器械種類與規格。此外，身體部位光學感測裝置120亦對準光學追蹤器400，使光學追蹤器400辨識並追蹤患者身體部位110。
校正塊500可拆卸地連接手術器械210。校正塊500具有複數個校正孔洞，每個校正孔洞具有不同的校正塊孔徑，這些校正塊孔徑對應各式各樣之骨釘直徑，其範圍可從2mm至10.5mm，如第6D圖所示。校正塊500設有校正光學感測裝置510，校正光學感測裝置510用以對準光學追蹤器400，藉以令光學追蹤器400追蹤辨識手術器械210的精確尖點位置。另外值得一提的是，若手術器械光學感測裝置220、校正光學感測裝置510以及身體部位光學感測裝置120同時對準光學追蹤器400，可 讓光學追蹤器400追蹤並辨識校正塊500、手術器械210及術前規劃影像310之相對位置。
運算處理單元700訊號連接顯示裝置300與光學追蹤器400。運算處理單元700可為電腦、雲端處理器或行動裝置，且運算處理單元700包含讀取術前規劃模組710、影像對位模組720、辨識校正器械模組730、選取路徑模組740以及導引路徑模組750。其中讀取術前規劃模組710用以執行讀取術前規劃步驟S11，讀取術前規劃模組710讀取並顯示術前規劃影像310於顯示裝置300的螢幕畫面上。而影像對位模組720用以執行影像對位步驟S12且訊號連接讀取術前規劃模組710，且影像對位模組720用以建立患者身體部位110與術前規劃影像310之間的空間轉換關係，並使術前規劃影像310媒合患者身體部位110。再者，辨識校正器械模組730用以執行辨識校正器械步驟S13且訊號連接影像對位模組720，辨識校正器械模組730接收手術器械資訊與螢幕畫面的資訊。辨識校正器械模組730辨識手術器械210與螢幕畫面之相對位置，並於螢幕畫面上顯示器械尖端標記2106。而選取路徑模組740則訊號連接辨識校正器械模組730與影像對位模組720，此選取路徑模組740選取術前規劃影像310之虛擬手術器械320，致使顯示裝置300呈現切開口導引畫面330。此外，導引路徑模組750訊號連接辨識校正器械模組730與選取路徑模組740，導引路徑模組750依據螢幕畫面位移手術器械210，使器械尖端標記2106靠近已規 劃手術位置3362。藉此，本發明之免觸控式手術導引系統102利用各式光學感測裝置結合光學追蹤器400來減少醫療人員操控手術器械210的額外觸控作動，進而大幅地增加醫療人員操作上的便利性。此外，透過手術器械光學感測裝置220搭配校正塊500，可讓醫療人員操作手術器械210之精準度與安全性提高。
請一併參閱第4、5A~5D及6A~6E圖，第4圖係繪示本發明一第二實施例的免觸控式手術導引方法100a的流程示意圖。第5A圖係繪示本發明之第二實施例的免觸控式手術導引系統102a之示意圖。第5B圖係繪示本發明之第二實施例的第一手術器械210a結合校正塊500的校正示意圖。第5C圖係繪示本發明之第二實施例的第二手術器械210b結合校正塊500的校正示意圖。第5D圖係繪示本發明之第二實施例的免觸控式手術導引系統102a的方塊圖。第6A圖係繪示本發明之第二實施例的術前規劃影像310之示意圖。第6B圖係繪示本發明之第二實施例的切開口導引畫面330之示意圖。第6C圖係繪示本發明之第二實施例的手術器械導引畫面340導引第一手術器械210a之示意圖。第6D圖係繪示本發明之第二實施例的手術器械導引畫面340呈現第二手術器械210b之辨識與校正示意圖。第6E圖係繪示本發明之第二實施例的手術器械導引畫面340導引第二手術器械210b之示意圖。如圖所示，免觸控式手術導引方法100a可用以導引多個手術器械對應於一患者身體部位110，本實施例之手 術器械包含第一手術器械210a與第二手術器械210b，其中第一手術器械210a為導引探針，第二手術器械210b為骨釘。免觸控式手術導引方法100a包含讀取術前規劃步驟S21、影像對位步驟S22、辨識校正第一器械步驟S23、選取規劃路徑步驟S24、切開口導引路徑步驟S25、更換器械步驟S26、辨識校正第二器械步驟S27以及手術器械導引路徑步驟S28。
讀取術前規劃步驟S21、影像對位步驟S22分別與第1圖之讀取術前規劃步驟S11、影像對位步驟S12相同，不再贅述。而辨識校正第一器械步驟S23係先辨識第一手術器械210a(即導引探針)，然後校正第一手術器械210a而使顯示裝置300顯示第一器械尖端標記(未示於圖中)，此步驟之第一器械尖端標記為螢幕畫面中的滑鼠游標。辨識校正第一器械步驟S23包含辨識第一器械步驟S232與校正第一器械步驟S234，其中辨識第一器械步驟S232係安裝第一手術器械光學感測裝置220a於第一手術器械210a上，並將第一手術器械光學感測裝置220a對準光學追蹤器400，藉以令光學追蹤器400辨識第一手術器械210a，如第5A圖所示。校正第一器械步驟S234係安裝校正光學感測裝置510於校正塊500上，然後將第一手術器械210a對應嵌合校正塊500並對準光學追蹤器400，且光學追蹤器400同時追蹤辨識第一手術器械210a與校正塊500而建立第一手術器械210a之尖端與第一手術器械光學感測裝置220a之間的空間轉換關係。本發明 使用辨識校正第一器械步驟S23的緣由在於第一手術器械210a使用一段時間後，器械尖點可能產生歪斜狀態。故進入導引流程前，第一手術器械210a需先進行辨識與校正，經過辨識與校正之第一手術器械210a才能符合手術之需求以及精準度之要求，其使用於路徑導引流程中才能確保手術的正確性與安全性。
選取規劃路徑步驟S24如第6A圖所示，其係位移第一手術器械210a而移動第一器械尖端標記(未示於第6A圖中)選取術前規劃影像310中的虛擬第二手術器械320a，致使顯示裝置300呈現一個切開口導引畫面330。換句話說，選取規劃路徑步驟S24係位移第一手術器械210a而連動術前規劃影像310中的第一器械尖端標記，此第一器械尖端標記對應第一手術器械210a之尖端位置，其為螢幕畫面中的滑鼠游標。當第一器械尖端標記移至虛擬第二手術器械320a的位置時，顯示裝置300由術前規劃影像310轉換成切開口導引畫面330。本實施例之虛擬第二手術器械320a為一虛擬骨釘。
切開口導引路徑步驟S25如第6B、6C圖所示，其係依據切開口導引畫面330位移第一手術器械210a而使第一器械尖端標記2104a靠近一個已規劃手術位置3362，此已規劃手術位置3362顯示於切開口導引畫面330中。當第一器械尖端標記2104a完全對準已規劃手術位置3362並維持一段時間後，顯示裝置300的畫面切換至手術器械導引畫面340。此外，切開口導引畫面330 包含轉換橫截面332、轉換矢截面334以及切開口瞄準圖像336，而且轉換橫截面332中的第一器械尖端標記2102a、轉換矢截面334中的第一器械尖端標記2102a及切開口瞄準圖像336中的第一器械尖端標記2104a與第一手術器械210a會同步動作，以方便醫療人員瞭解目前手上拿的第一手術器械210a在空間中的相對位置(即第一器械尖端標記2104a)以及目標位置(即已規劃手術位置3362)。另外，在切開口導引畫面330中，第一器械尖端標記2104a與已規劃手術位置3362相隔一間距，此間距之大小改變會影響第一器械尖端標記2104a的顏色；換句話說，醫療人員透過第一器械尖端標記2104a之顏色變異即可得知間距的狀況，其中紅色代表間距大於第一預設距離值，黃色代表間距小於等於第一預設距離值且大於第二預設距離值，綠色代表間距小於等於第二預設距離值。另外值得一提的是，手術器械導引畫面340顯示第一器械尖端標記2106a、第一器械尾端標記2108a及已規劃手術位置3362，其中第一器械尖端標記2106a對應第一手術器械210a的尖端，第一器械尾端標記2108a對應第一手術器械210a的尾端。第一器械尖端標記2106a與已規劃手術位置3362相隔尖端間距，第一器械尾端標記2108a與已規劃手術位置3362相隔尾端間距。藉此，本發明透過雙標記之圖像呈現方式結合顏色變化，讓醫療人員能快速且準確地位移第一手術器械210a至目標位置，進而大幅縮短手術時間以及提高手術安全性。
更換器械步驟S26係將第一手術器械210a(即導引探針)更換成第二手術器械210b(骨釘)，而且醫療人員會依據選取規劃路徑步驟S24的虛擬第二手術器械320a選擇對應的第二手術器械210b來執行手術。在執行更換器械步驟S26之後，手術器械導引畫面340的第一器械尖端標記2106a與第一器械尾端標記2108a會分別更換成第二器械尖端標記2106b與第二器械尾端標記2108b。
辨識校正第二器械步驟S27如第6D圖所示，其係辨識第二手術器械210b，然後校正第二手術器械210b而使顯示裝置300顯示第二器械尖端標記2106b。詳細地說，辨識校正第二器械步驟S27包含辨識第二器械步驟S272與校正第二器械步驟S274，其中辨識第二器械步驟S272係安裝第二手術器械光學感測裝置220b於第二手術器械210b上，並將第二手術器械光學感測裝置220b對準光學追蹤器400，藉以令光學追蹤器400辨識第二手術器械210b。再者，辨識第二器械步驟S272安裝無線射頻辨識標籤620(Radio Frequency IDentification tag；RFID tag)於第二手術器械210b上，並驅動一無線信號接收器610(RFID reader)感應無線射頻辨識標籤620，藉以令無線信號接收器610辨識第二手術器械210b，如第6D圖之器械種類所示。另外，校正第二器械步驟S274係將第二手術器械210b對應嵌合於裝有校正光學感測裝置510的校正塊500上並對準光學追蹤器400。 當第二手術器械210b對應嵌合校正塊500時，醫療人員會將第二手術器械210b對應最適合之尺寸大小的校正塊孔徑，此校正塊孔徑大於等於第二手術器械210b的直徑，如第6D圖之骨釘直徑所示。此外，光學追蹤器400同時追蹤辨識第二手術器械210b與校正塊500而建立第二手術器械210b之尖端與第二手術器械光學感測裝置220b之間的空間轉換關係，並得知精確的第二手術器械210b之長度，如第6D圖之骨釘長度所示。
手術器械導引路徑步驟S28如第6E圖所示，其係依據手術器械導引畫面340位移第二手術器械210b而使第二器械尖端標記2106b靠近已規劃手術位置3362。詳細地說，手術器械導引路徑步驟S28係依據手術器械導引畫面340位移第二手術器械210b而使第二器械尖端標記2106b與第二器械尾端標記2108b完全對準已規劃手術位置3362，其中第二器械尖端標記2106b對應第二手術器械210b之尖端，第二器械尾端標記2108b對應第二手術器械210b之尾端。第二器械尖端標記2106b與已規劃手術位置3362相隔一尖端間距，第二器械尾端標記2108b與已規劃手術位置3362相隔一尾端間距。當尖端間距大於第一預設距離值時，第二器械尖端標記2106b呈現第一顏色(即紅色)。當尾端間距大於一第一預設距離值時，第二器械尾端標記2108b呈現第一顏色。當尖端間距小於等於第一預設距離值且大於第二預設距離值時，第二器械尖端標記2106b呈現第二顏色(即黃色)。當 尾端間距小於等於第一預設距離值且大於第二預設距離值時，第二器械尾端標記2108b呈現第二顏色。當尖端間距小於等於第二預設距離值，第二器械尖端標記2106b呈現第三顏色(即綠色)。當尾端間距小於等於第二預設距離值，第二器械尾端標記2108b呈現第三顏色。由上述可知，第一顏色、第二顏色及第三顏色彼此相異。若醫療人員在操作第二手術器械210b的過程中能將第二器械尖端標記2106b與第二器械尾端標記2108b均維持在第三顏色(即綠色)，則代表第二手術器械210b在正確且理想的位置操作，並符合術前規劃的路徑與設定。
請一併參閱第2C、5A、5B、5C及5D圖，免觸控式手術導引系統102a係使用前述之免觸控式手術導引方法100a加以操控第一手術器械210a與第二手術器械210b，且患者身體部位110裝設有身體部位光學感測裝置120。免觸控式手術導引系統102a包含第一器械模組200a、第二器械模組200b、顯示裝置300、光學追蹤器400、校正塊500、無線信號接收器610、無線射頻辨識標籤620以及運算處理單元700。
第5D圖的實施方式中，顯示裝置300、光學追蹤器400、校正塊500及運算處理單元700均與第2C圖中對應之方塊相同，不再贅述。特別的是，第5D圖實施方式之免觸控式手術導引系統102a更包含第一器械模組200a、第二器械模組200b、無線信號接收器610及無線射頻辨識標籤620。其中第一器械模組200a包含第一手 術器械210a與第一手術器械光學感測裝置220a，第二器械模組200b則包含第二手術器械210b、第二手術器械光學感測裝置220b、器械套件230b以及共用握把240b，本實施例之第一手術器械210a為導引探針，第二手術器械210b為骨釘。器械套件230b為骨釘套件，且器械套件230b連接於第二手術器械210b與共用握把240b之間。此外，無線信號接收器610鄰近光學追蹤器400而設置，無線信號接收器610用以感應無線射頻辨識標籤620。無線射頻辨識標籤620設於器械套件230b上且載有第二手術器械210b的種類與規格。當無線射頻辨識標籤620在一定之距離範圍對準光學追蹤器400時，無線信號接收器610可辨識第二手術器械210b的器械種類與規格。藉此，在使用本發明之免觸控式手術導引系統102a與免觸控式手術導引方法100a時，醫療人員可以依據手術需求而自由更換器械，無需額外的觸控操作來調整設定或參數，而且系統可以自動辨識及校正，並能夠維持一定之精確度。因此，本發明之免觸控式手術導引系統102a與免觸控式手術導引方法100a非常適合應用於外科手術中，可解決習知操控技術需要額外觸控以輸入、確認或變更系統設定值所造成之不方便以及不精確的問題。
由上述實施方式可知，本發明具有下列優點：其一，利用各式光學感測裝置結合光學追蹤器可減少醫療人員操控手術器械的額外觸控作動，進而大幅地增加醫療人員操作上的便利性。其二，透過雙標記之圖像呈現方式 結合顏色變化，讓醫療人員能快速且準確地位移第一手術器械至目標位置，進而大幅縮短手術時間以及提高手術安全性。其三，透過手術器械光學感測裝置搭配校正塊，可讓醫療人員操作手術器械之精準度與安全性提高。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (26)

  1. 一種免觸控式手術導引方法，用以導引一手術器械對應於一患者身體部位，該免觸控式手術導引方法包含以下步驟：一讀取術前規劃步驟，係讀取並顯示至少一術前規劃影像於一顯示裝置上；一影像對位步驟，係建立該患者身體部位與該術前規劃影像之間的空間轉換關係，並使該術前規劃影像媒合該患者身體部位；一辨識校正器械步驟，係辨識該手術器械，然後校正該手術器械而使該顯示裝置顯示一器械尖端標記；一選取規劃路徑步驟，係位移該手術器械而移動該器械尖端標記選取該術前規劃影像中的一虛擬手術器械，致使該顯示裝置呈現一切開口導引畫面；以及一切開口導引路徑步驟，係依據該切開口導引畫面位移該手術器械而使該器械尖端標記靠近一已規劃手術位置，該已規劃手術位置顯示於該切開口導引畫面中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之免觸控式手術導引方法，其中，該術前規劃影像包含一術前患者身體部位影像；及該影像對位步驟係啟動一放射影像擷取系統以擷取出對應該患者身體部位之一術中患者身體部位影像，且安裝一放射光學感測裝置於該放射影像擷取系統，並安裝一身體部位光學感測裝置於該患者身體部位，然後將該放射光 學感測裝置與該身體部位光學感測裝置對準一光學追蹤器而建立該患者身體部位與該術前規劃影像之間的空間轉換關係，該術前患者身體部位影像透過空間轉換關係對應該術中患者身體部位影像。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之免觸控式手術導引方法，其中該辨識校正器械步驟包含：一辨識器械步驟，係安裝一手術器械光學感測裝置於該手術器械上，並將該手術器械光學感測裝置對準一光學追蹤器，藉以令該光學追蹤器辨識該手術器械。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之免觸控式手術導引方法，其中，該辨識器械步驟安裝一無線射頻辨識標籤於該手術器械上，並驅動一無線信號接收器感應該無線射頻辨識標籤，藉以令該無線信號接收器辨識該手術器械。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之免觸控式手術導引方法，其中該辨識校正器械步驟更包含：一校正器械步驟，係安裝一校正光學感測裝置於一校正塊上，然後將該手術器械對應嵌合該校正塊並對準該光學追蹤器，且該光學追蹤器同時追蹤辨識該手術器械與該校正塊而建立該手術器械之一尖端與該手術器械光學感測裝置之間的空間轉換關係。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之免觸控式手術導引方法，其中，該選取規劃路徑步驟係位移該手術器械而移動該術前規劃影像中的該器械尖端標記，該器械尖端標記對應該手術器械之該尖端的位置，當該器械尖端標記移至該虛擬手術器械的位置時，該顯示裝置由該術前規劃影像轉換成該切開口導引畫面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之免觸控式手術導引方法，其中該切開口導引畫面包含：一轉換橫截面，具有一二維橫座標系，該轉換橫截面呈現一第一視角的該虛擬手術器械與該器械尖端標記；一轉換矢截面，具有一二維矢座標系，該轉換矢截面呈現一第二視角的該虛擬手術器械與該器械尖端標記，該二維橫座標系與該二維矢座標系彼此正交；及一切開口瞄準圖像，呈現該器械尖端標記與該已規劃手術位置；其中，該轉換橫截面中的該器械尖端標記、該轉換矢截面中的該器械尖端標記及該切開口瞄準圖像中的該器械尖端標記與該手術器械同步動作。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之免觸控式手術導引方法，其中，在該切開口導引畫面中，該器械尖端標記與該已規劃手術位置相隔一間距； 當該間距大於一第一預設距離值時，該器械尖端標記呈現一第一顏色；當該間距小於等於該第一預設距離值且大於一第二預設距離值時，該器械尖端標記呈現一第二顏色；及當該間距小於等於該第二預設距離值，該器械尖端標記呈現一第三顏色，該第一顏色、該第二顏色及該第三顏色彼此相異。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之免觸控式手術導引方法，其中，該切開口導引路徑步驟係位移該手術器械，藉以令該切開口導引畫面中的該器械尖端標記對準該已規劃手術位置，當該器械尖端標記完全對準該已規劃手術位置並維持一段時間後，該顯示裝置由該切開口導引畫面轉換成一手術器械導引畫面。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之免觸控式手術導引方法，更包含：一手術器械導引路徑步驟，係依據該手術器械導引畫面位移該手術器械之一尖端與一尾端而靠近該已規劃手術位置，並將該尖端與該尾端同時對準該已規劃手術位置。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之免觸控式手術導引方法，其中， 該手術器械導引畫面顯示該器械尖端標記、一器械尾端標記及該已規劃手術位置，該器械尾端標記對應該手術器械之該尾端，該器械尖端標記與該已規劃手術位置相隔一尖端間距，該器械尾端標記與該已規劃手術位置相隔一尾端間距；當該尖端間距大於一第一預設距離值時，該器械尖端標記呈現一第一顏色；當該尾端間距大於一第一預設距離值時，該器械尾端標記呈現該第一顏色；當該尖端間距小於等於該第一預設距離值且大於一第二預設距離值時，該器械尖端標記呈現一第二顏色；當該尾端間距小於等於該第一預設距離值且大於一第二預設距離值時，該器械尾端標記呈現該第二顏色；當該尖端間距小於等於該第二預設距離值，該器械尖端標記呈現一第三顏色；及當該尾端間距小於等於該第二預設距離值，該器械尾端標記呈現該第三顏色，該第一顏色、該第二顏色及該第三顏色彼此相異。
  12. 一種免觸控式手術導引方法，用以導引複數手術器械對應於一患者身體部位，該些手術器械包含一第一手術器械與一第二手術器械，該免觸控式手術導引方法包含以下步驟：一讀取術前規劃步驟，係讀取並顯示至少一術前規劃影像於一顯示裝置上； 一影像對位步驟，係建立該患者身體部位與該術前規劃影像之間的空間轉換關係，並使該術前規劃影像媒合該患者身體部位；一辨識校正第一器械步驟，係辨識該第一手術器械，然後校正該第一手術器械而使該顯示裝置顯示一第一器械尖端標記；一選取規劃路徑步驟，係位移該第一手術器械而移動該第一器械尖端標記選取該術前規劃影像中的一虛擬第二手術器械，致使該顯示裝置呈現一切開口導引畫面；一切開口導引路徑步驟，係依據該切開口導引畫面位移該第一手術器械而使該第一器械尖端標記靠近一已規劃手術位置，該已規劃手術位置顯示於該切開口導引畫面中，當該第一器械尖端標記對準該已規劃手術位置時，該顯示裝置的畫面切換至一手術器械導引畫面；一更換器械步驟，係將該第一手術器械更換成該第二手術器械；一辨識校正第二器械步驟，係辨識該第二手術器械，然後校正該第二手術器械而使該顯示裝置顯示一第二器械尖端標記；以及一手術器械導引路徑步驟，係依據該手術器械導引畫面位移該第二手術器械而使該第二器械尖端標記靠近該已規劃手術位置。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之免觸控式手術導引方法，其中， 該術前規劃影像包含一術前患者身體部位影像；及該影像對位步驟係啟動一放射影像擷取系統以擷取出對應該患者身體部位之一術中患者身體部位影像，且安裝一放射光學感測裝置於該放射影像擷取系統，並安裝一身體部位光學感測裝置於該患者身體部位，然後將該放射光學感測裝置與該身體部位光學感測裝置對準一光學追蹤器而建立該患者身體部位與該術前規劃影像之間的空間轉換關係，該術前患者身體部位影像透過空間轉換關係對應該術中患者身體部位影像。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之免觸控式手術導引方法，其中該辨識校正第一器械步驟包含：一辨識第一器械步驟，係安裝一第一手術器械光學感測裝置於該第一手術器械上，並將該第一手術器械光學感測裝置對準一光學追蹤器，藉以令該光學追蹤器辨識該第一手術器械。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之免觸控式手術導引方法，其中該辨識校正第一器械步驟更包含：一校正第一器械步驟，係安裝一校正光學感測裝置於一校正塊上，然後將該第一手術器械對應嵌合該校正塊並對準該光學追蹤器，且該光學追蹤器同時追蹤辨識該第一第一手術器械與該校正塊而建立該第一手術器械之一尖端與該第一手術器械光學感測裝置之間的空間轉換關係。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之免觸控式手術導引方法，其中，該選取規劃路徑步驟係位移該第一手術器械而移動該術前規劃影像中的該第一器械尖端標記，該第一器械尖端標記對應該第一手術器械之一尖端的位置，當該第一器械尖端標記移至該虛擬第二手術器械的位置時，該顯示裝置由該術前規劃影像轉換成該切開口導引畫面。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之免觸控式手術導引方法，其中該切開口導引畫面包含：一轉換橫截面，具有一二維橫座標系，該轉換橫截面呈現一第一視角的該虛擬第二手術器械與該第一器械尖端標記；一轉換矢截面，具有一二維矢座標系，該轉換矢截面呈現一第二視角的該虛擬第二手術器械與該第一器械尖端標記，該二維橫座標系與該二維矢座標系彼此正交；及一切開口瞄準圖像，呈現該第一器械尖端標記與該已規劃手術位置；其中，該轉換橫截面中的該第一器械尖端標記、該轉換矢截面中的該第一器械尖端標記及該切開口瞄準圖像中的該第一器械尖端標記與該第一手術器械同步動作。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之免觸控式手術導引方法，其中， 在該切開口導引畫面中，該第一器械尖端標記與該已規劃手術位置相隔一間距；當該間距大於一第一預設距離值時，該第一器械尖端標記呈現一第一顏色；當該間距小於等於該第一預設距離值且大於一第二預設距離值時，該第一器械尖端標記呈現一第二顏色；及當該間距小於等於該第二預設距離值，該第一器械尖端標記呈現一第三顏色，該第一顏色、該第二顏色及該第三顏色彼此相異。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之免觸控式手術導引方法，其中，該切開口導引路徑步驟係位移該第一手術器械，藉以令該切開口導引畫面中的該第一器械尖端標記對準該已規劃手術位置，當該第一器械尖端標記完全對準該已規劃手術位置並維持一段時間後，該顯示裝置由該切開口導引畫面轉換成一手術器械導引畫面。
  20. 如申請專利範圍第12項所述之免觸控式手術導引方法，其中該辨識校正第二器械步驟包含：一辨識第二器械步驟，係安裝一第二手術器械光學感測裝置於該第二手術器械上，並將該第二手術器械光學感測裝置對準一光學追蹤器，藉以令該光學追蹤器辨識該第二手術器械。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之免觸控式手術導引方法，其中，該辨識第二器械步驟係安裝一無線射頻辨識標籤於該第二手術器械上，並驅動一無線信號接收器感應該無線射頻辨識標籤，藉以令該無線信號接收器辨識該第二手術器械。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之免觸控式手術導引方法，其中該辨識校正第二器械步驟更包含：一校正第二器械步驟，係安裝一校正光學感測裝置於一校正塊上，然後將該第二手術器械對應嵌合該校正塊並對準該光學追蹤器，且該光學追蹤器同時追蹤辨識該第二手術器械與該校正塊而建立該第二手術器械之一尖端與該第二手術器械光學感測裝置之間的空間轉換關係。
  23. 如申請專利範圍第12項所述之免觸控式手術導引方法，其中，該手術器械導引畫面顯示該第二器械尖端標記、一第二器械尾端標記及該已規劃手術位置，該第二器械尾端標記對應該第二手術器械之一尾端，該第二器械尖端標記與該已規劃手術位置相隔一尖端間距，該第二器械尾端標記與該已規劃手術位置相隔一尾端間距；當該尖端間距大於一第一預設距離值時，該第二器械尖端標記呈現一第一顏色； 當該尾端間距大於一第一預設距離值時，該第二器械尾端標記呈現該第一顏色；當該尖端間距小於等於該第一預設距離值且大於一第二預設距離值時，該第二器械尖端標記呈現一第二顏色；當該尾端間距小於等於該第一預設距離值且大於一第二預設距離值時，該第二器械尾端標記呈現該第二顏色；當該尖端間距小於等於該第二預設距離值，該第二器械尖端標記呈現一第三顏色；及當該尾端間距小於等於該第二預設距離值，該第二器械尾端標記呈現該第三顏色，該第一顏色、該第二顏色及該第三顏色彼此相異。
  24. 如申請專利範圍第12項所述之免觸控式手術導引方法，其中該手術器械導引路徑步驟係依據該手術器械導引畫面位移該第二手術器械而使該第二器械尖端標記與一第二器械尾端標記完全對準該已規劃手術位置，該第二器械尖端標記對應該第二手術器械之一尖端，第二器械尾端標記對應該第二手術器械之一尾端。
  25. 一種使用申請專利範圍第1項所述之免觸控式手術導引方法的免觸控式手術導引系統，包含：該手術器械受控位移，且設有一手術器械光學感測裝置；該顯示裝置，顯示一螢幕畫面，該螢幕畫面呈現該術前規劃影像、該切開口導引畫面或一手術器械導引畫面； 一光學追蹤器，該手術器械光學感測裝置對準該光學追蹤器而使該光學追蹤器追蹤辨識出該手術器械之一手術器械資訊；以及一運算處理單元，訊號連接該顯示裝置與該光學追蹤器，該運算處理單元包含：一讀取術前規劃模組，讀取並顯示該術前規劃影像於該螢幕畫面上；一影像對位模組，訊號連接該讀取術前規劃模組，該影像對位模組用以建立該患者身體部位與該術前規劃影像之間的空間轉換關係，並使該術前規劃影像媒合該患者身體部位；一辨識校正器械模組，訊號連接該影像對位模組，該辨識校正器械模組接收該手術器械資訊與該螢幕畫面，該辨識校正器械模組辨識該手術器械與該螢幕畫面之相對位置，並於該螢幕畫面上顯示該器械尖端標記；一選取路徑模組，訊號連接該辨識校正器械模組與該影像對位模組，該選取路徑模組選取該術前規劃影像之該虛擬手術器械，致使該顯示裝置呈現一切開口導引畫面；及一導引路徑模組，訊號連接該辨識校正器械模組與該選取路徑模組，該導引路徑模組依據該螢幕畫面位移該手術器械靠近該已規劃手術位置。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之免觸控式手術導引系統，更包含：一校正塊，可拆卸地連接該手術器械；及一校正光學感測裝置，設於該校正塊上，該校正光學感測裝置用以對準該光學追蹤器；其中，該手術器械光學感測裝置與該校正光學感測裝置對準該光學追蹤器，藉以令該光學追蹤器追蹤辨識該校正塊、該手術器械及該術前規劃影像之相對位置。
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