本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中，微創(chuàng)手術(shù)是臨床醫(yī)學(xué)主要的發(fā)展趨勢(shì)之一。內(nèi)窺鏡是一種常用的醫(yī)療器械，其在使用時(shí)，通過(guò)經(jīng)手術(shù)做的小切口進(jìn)入病人體內(nèi)，將內(nèi)窺鏡導(dǎo)入預(yù)檢查的器官。不僅降低了手術(shù)治療風(fēng)險(xiǎn)，也減少了病人因刀口過(guò)大帶來(lái)的傷痛感。

但是，為了適應(yīng)微創(chuàng)手術(shù)的需要，內(nèi)窺鏡的體積很小，其置于內(nèi)窺鏡最前端的攝像頭拍攝的圖像也很有限，醫(yī)生憑借內(nèi)窺鏡拍攝的圖像難以快速并清楚地判別內(nèi)窺鏡所處器官的具體位置及所拍攝的圖像處于欲進(jìn)行手術(shù)器官的具體部位。

目前，醫(yī)生多是在手術(shù)之前，采用核磁共振、ct等影像學(xué)設(shè)備先對(duì)病變的部位加以判斷，然后利用其影像資料來(lái)制定手術(shù)方案。而計(jì)算機(jī)輔助微創(chuàng)技術(shù)便是一種通過(guò)合理、定量的利用ct/mri/pet多模數(shù)據(jù)和導(dǎo)航系統(tǒng)，進(jìn)行外科手術(shù)計(jì)劃、干預(yù)和評(píng)價(jià)的技術(shù)。其主要利用各種醫(yī)學(xué)圖像信息為作為手術(shù)器械的內(nèi)窺鏡導(dǎo)航，從而最大可能地為外科醫(yī)生提供手術(shù)部位附近的信息。

然而，由于這些醫(yī)學(xué)圖像信息或影像資料通常都是術(shù)前獲得的，而在手術(shù)中往往難以將進(jìn)入體內(nèi)拍攝的真實(shí)圖像與這些術(shù)前獲得的醫(yī)學(xué)圖像同時(shí)的顯示出來(lái)，更難以快速并精確地確定病灶位置。

如中國(guó)專利申請(qǐng)200910039684.5公開(kāi)了一種手術(shù)導(dǎo)航設(shè)備，其包括電腦主機(jī)，與電腦主機(jī)相連接的臂部，連接于臂部上的機(jī)械手，設(shè)置于機(jī)械手上的顯示器以及捕捉器，該手術(shù)導(dǎo)航設(shè)備還包括與捕捉器配合工作的手術(shù)導(dǎo)航工具，手術(shù)導(dǎo)航工具包括設(shè)置于其上的光學(xué)跟蹤標(biāo)記，光學(xué)跟蹤標(biāo)記通過(guò)被動(dòng)式紅外線光學(xué)定位方式被捕捉器跟蹤捕捉。然而，該手術(shù)導(dǎo)航設(shè)備是通過(guò)內(nèi)部圖像處理算法和三維定位算法，對(duì)病灶部位進(jìn)行確定，其難以同時(shí)將術(shù)前診斷圖像和術(shù)中拍攝圖像同時(shí)顯現(xiàn)。

又如中國(guó)專利申請(qǐng)201520698883.8公開(kāi)了一種基于圖像的外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，其包括：三維掃描儀，顯示設(shè)備，紅外光學(xué)定位儀，電腦主機(jī)，移動(dòng)支架，其中，電腦主機(jī)中還與醫(yī)學(xué)圖像分割模塊、空間定位模塊、掃描及成像模塊以及三維配準(zhǔn)模塊相連接。然而，該基于圖像的外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)是利用三維配準(zhǔn)模塊將術(shù)前ct、mri所分割并重建的三維與術(shù)中三維掃描所獲取的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行重合，使兩者合為一體，然后再利用手術(shù)器械進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)，其顯示是術(shù)前診斷圖像和術(shù)中拍攝圖像的結(jié)合，醫(yī)生無(wú)法單獨(dú)獲取術(shù)前診斷圖像或術(shù)中拍攝圖像。

因此，提供一種不僅能夠?qū)⑿g(shù)前診斷圖像與術(shù)中拍攝圖像相結(jié)合同時(shí)亦可顯現(xiàn)的計(jì)算機(jī)微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)成為業(yè)內(nèi)急需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可同時(shí)顯示術(shù)中影像及術(shù)前影像以便于手術(shù)操作及觀察到病灶部位的具體情況的計(jì)算機(jī)輔助微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)及方法。

首先，本發(fā)明的第一目的在于提供了一種計(jì)算機(jī)輔助微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)，包括：中央處理器、與中央處理器通信連接的帶有光學(xué)跟蹤標(biāo)記及攝像頭的手術(shù)設(shè)備、連接于中央處理器頂部的支撐臂、設(shè)置于支撐臂的頂部的第二機(jī)械手、設(shè)置于支撐臂的一側(cè)的第二機(jī)械手、以及設(shè)置于支撐臂的另一側(cè)的第三機(jī)械手，其中，中央處理器用于讀取病人的術(shù)前診斷圖像將其生成三維立體圖像，及接收由手術(shù)設(shè)備的攝像頭拍攝的病灶區(qū)域的術(shù)中影像；第一機(jī)械手上連接有紅外光學(xué)定位儀，其用于捕捉進(jìn)入病人體內(nèi)的手術(shù)設(shè)備上的光學(xué)跟蹤標(biāo)記以推測(cè)出手術(shù)設(shè)備所處的空間位置；第二機(jī)械手上連接有與中央處理器通信連接的術(shù)中影像顯示器，其用于顯示由手術(shù)設(shè)備的攝像頭拍攝的病人體內(nèi)的術(shù)中圖像；以及第三機(jī)械手上連接有與中央處理器通信連接的三維影像顯示器，其用于顯示由中央處理器生成的三維立體圖像并顯示出手術(shù)設(shè)備于三維立體圖像中的具體位置。

可選擇地，中央處理器設(shè)有：依次設(shè)置的圖像接收模塊、三維變換模塊、位點(diǎn)匹配模塊以及空間定位模塊，其中，圖像接收模塊用于接收術(shù)前診斷圖像及術(shù)中圖像；三維變換模塊用于將術(shù)前診斷圖像轉(zhuǎn)換生成三維立體圖像；位點(diǎn)匹配模塊用于將三維立體圖像與術(shù)中圖像進(jìn)行空間位點(diǎn)對(duì)應(yīng)匹配；以及空間定位模塊用于接收由紅外光學(xué)定位儀捕捉的光學(xué)跟蹤標(biāo)記以確定代表手術(shù)設(shè)備的光標(biāo)于三維立體圖像中的具體位置。

可選擇地，中央處理器還設(shè)有位于三維變換模塊及位點(diǎn)匹配模塊之間的尺寸變換模塊，其用于將三維立體圖像的尺寸進(jìn)行放大和/或縮小。

可選擇地，中央處理器還設(shè)有與空間定位模塊通信連接的旋轉(zhuǎn)模塊，其用于控制光標(biāo)進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)。

可選擇地，三維影像顯示器為觸摸屏顯示器。

可選擇地，術(shù)前診斷圖像包括：ct圖像及核磁共振圖像。

可選擇地，光學(xué)跟蹤標(biāo)記的數(shù)量為至少三個(gè)。

可選擇地，第一機(jī)械手、第二機(jī)械手及第三機(jī)械手均具有三個(gè)自由度。

可選擇地，中央處理器設(shè)置有用于讀取術(shù)前診斷圖像的光驅(qū)和/或usb接口。

可選擇地，手術(shù)設(shè)備可以具體為內(nèi)窺鏡、微創(chuàng)鉗、解剖器、腹腔鏡剪刀、電凝鑷中的任意一種。

可選擇地，手術(shù)設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)連接線與中央處理器通信連接。

可選擇地，中央處理器設(shè)有用于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取術(shù)前診斷圖像的網(wǎng)絡(luò)接口。

本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種上述計(jì)算機(jī)輔助微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)的使用方法，其包括：通過(guò)中央處理器讀取病人的術(shù)前診斷圖像，并將其生成三維立體圖像；通過(guò)紅外光學(xué)定位儀捕捉進(jìn)入病灶區(qū)域的手術(shù)設(shè)備的光學(xué)跟蹤標(biāo)記，推測(cè)出手術(shù)設(shè)備所處的空間位置；通過(guò)術(shù)中影像顯示器顯示手術(shù)設(shè)備的攝像頭拍攝的病灶區(qū)域的術(shù)中圖像；以及通過(guò)三維影像顯示器顯示手術(shù)設(shè)備于三維立體圖像中的具體位置。

本發(fā)明的有益效果是：(1)、手術(shù)設(shè)備的構(gòu)造簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，而且易于操作；(2)、可同時(shí)顯示術(shù)前診斷圖像生成的三維立體圖像及術(shù)中拍攝的真實(shí)圖像，不僅可明確地了解手術(shù)設(shè)備所處器官的具體位點(diǎn)，同時(shí)還可以清晰地觀察到病灶部位的具體情況；(3)、在手術(shù)過(guò)程中，可通過(guò)三維影像顯示器隨時(shí)對(duì)三維立體圖像進(jìn)行放大以更加清晰地觀察待手術(shù)部位的周?chē)闆r，保證手術(shù)更加順利準(zhǔn)確成功的進(jìn)行；(4)、機(jī)械手具有三個(gè)自由度能夠保證顯示器及紅外線捕捉器的運(yùn)動(dòng)自如，定位可靠，方便醫(yī)生的觀看。

附圖說(shuō)明

圖1示出了本發(fā)明的計(jì)算機(jī)輔助微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)造示意圖。

圖2示出了本發(fā)明的中央處理器的構(gòu)造示意圖。

圖3示出了本發(fā)明的計(jì)算機(jī)輔助微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)的使用方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，作為一種非限制性實(shí)施方式，本發(fā)明的計(jì)算機(jī)輔助微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)包括：手術(shù)設(shè)備100、中央處理器200、支撐臂300、第一機(jī)械手400、第二機(jī)械手500以及第三機(jī)械手600，第一機(jī)械手400、第二機(jī)械手500以及第三機(jī)械手600上分別連接有紅外光學(xué)定位儀410、術(shù)中影像顯示器510及三維影像顯示器610。

其中，手術(shù)設(shè)備100上設(shè)有三個(gè)光學(xué)跟蹤標(biāo)記110及攝像頭(圖未示)，由此利用進(jìn)入病灶區(qū)域的手術(shù)設(shè)備100上的攝像頭便可以拍攝到病灶區(qū)域呈現(xiàn)的真實(shí)的病灶影像。中央處理器200可通過(guò)設(shè)置于其上的光驅(qū)201或usb接口202接收諸如ct圖像及核磁共振圖像的術(shù)前診斷圖像并將其生成三維立體圖像，同時(shí)還可以通過(guò)數(shù)據(jù)線120與手術(shù)設(shè)備100相連接，來(lái)接收由手術(shù)設(shè)備100的攝像頭拍攝的病灶區(qū)域的術(shù)中影像。

紅外光學(xué)定位儀410可捕捉進(jìn)入病灶區(qū)域的手術(shù)設(shè)備100上的光學(xué)跟蹤標(biāo)記，從而推測(cè)出手術(shù)設(shè)備100所處的空間位置。術(shù)中影像顯示器510則可顯示出由手術(shù)設(shè)備100的攝像頭拍攝的病灶區(qū)域的術(shù)中圖像。而三維影像顯示器610顯示的則是由中央處理器200生成的三維立體圖像，同時(shí)還可顯示出手術(shù)設(shè)備100于三維立體圖像中的具體位置。由此，醫(yī)生在進(jìn)行手術(shù)時(shí)，通過(guò)紅外光學(xué)定位儀410在術(shù)中影像顯示器510上可視地確定手術(shù)設(shè)備100在病灶區(qū)域的具體真實(shí)位置，同時(shí)，三維影像顯示器610同步地顯示出根據(jù)病人病患部位的術(shù)前診斷圖像生成的相對(duì)應(yīng)的病灶區(qū)的三維立體圖像及手術(shù)設(shè)備100于三維立體圖像中的具體位置，醫(yī)生通過(guò)同時(shí)利用兩個(gè)影像資料，更加準(zhǔn)確清晰地了解病灶的情況，確保手術(shù)的精確性及成功率。

在該非限制性實(shí)施例中，如圖2所示，中央處理器200設(shè)有：圖像接收模塊210、三維變換模塊220、位點(diǎn)匹配模塊230、空間定位模塊240、尺寸變換模塊250、以及旋轉(zhuǎn)模塊260。其中，圖像接收模塊210可通過(guò)設(shè)于中央處理器200上的光驅(qū)或usb接口接收諸如ct圖像及核磁共振圖像的術(shù)前診斷圖像及手術(shù)設(shè)備100拍攝的術(shù)中圖像。三維變換模塊220則可將術(shù)前診斷圖像轉(zhuǎn)換生成三維立體圖像。位點(diǎn)匹配模塊用230則將三維立體圖像與術(shù)中圖像進(jìn)行空間位點(diǎn)對(duì)應(yīng)匹配，空間定位模塊240則接收由紅外光學(xué)定位儀410捕捉的光學(xué)跟蹤標(biāo)記，從而便可以確定出代表手術(shù)設(shè)備100的光標(biāo)于三維立體圖像中的具體位置。當(dāng)需要對(duì)病灶區(qū)進(jìn)行更加細(xì)致的觀察或者需要了解手術(shù)設(shè)備100在病灶器官所處的宏觀位置時(shí)，尺寸變換模塊250便可將三維立體圖像的尺寸進(jìn)行放大或縮小，同時(shí)利用旋轉(zhuǎn)模塊260控制光標(biāo)進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)，更加細(xì)致具體地觀察病灶區(qū)域的細(xì)微情況。

作為一種非限制性實(shí)施方式，第一機(jī)械手400、第二機(jī)械手500以及第三機(jī)械手600均具有三個(gè)自由度，從而可以靈活地調(diào)整紅外光學(xué)定位儀410、術(shù)中影像顯示器510及三維影像顯示器610的方向，便于在手術(shù)室狹小空間內(nèi)適應(yīng)醫(yī)生的觀察角度，方便醫(yī)生的操作。

作為另一種非限制性實(shí)施方式，三維影像顯示器610為觸摸屏顯示器，從而更加方便醫(yī)生對(duì)于三維立體圖像的操作，提高手術(shù)的操作便利性。

基于同樣的思想，本發(fā)明還提供了該計(jì)算機(jī)輔助微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)的使用方法，如圖3所示，在步驟s1中，首先通過(guò)中央處理器讀取病人的術(shù)前診斷圖像，并將其生成三維立體圖像。接著，在步驟s2中，通過(guò)紅外光學(xué)定位儀捕捉進(jìn)入病灶區(qū)域的手術(shù)設(shè)備的光學(xué)跟蹤標(biāo)記，推測(cè)出手術(shù)設(shè)備所處的空間位置。然后，在步驟s3中，通過(guò)術(shù)中影像顯示器顯示手術(shù)設(shè)備的攝像頭拍攝的病灶區(qū)域的術(shù)中圖像，最后，在步驟s4中，通過(guò)三維影像顯示器顯示手術(shù)設(shè)備于三維立體圖像中的具體位置。從而可以全面清晰的了解病灶的情況，以更加準(zhǔn)確快速地完成手術(shù)。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。