【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及手术术中导航领域，尤其涉及一种骨骼矫正手术的术中导航系统和方法。
技术介绍
1、在目前骨骼矫正的方式中，主要通过骨骼矫正手术对患者的骨骼进行骨骼矫正，能够有效的解决患者骨骼问题。而在骨骼矫正手术中，骨骼矫正的角度会影响手术的效果，如果骨骼矫正手术无法做到精准控制矫正角度，会影响患者的外观和视线。现有技术中，由于骨骼矫正手术中，没有专业的定位测量设备，难以判断骨骼矫正的角度达到手术预期，需要医生根据经验进行矫正，对医生的经验要求极高，并且在矫正的骨骼角度未能达到手术预期时，需要术后进行二次手术，十分影响患者的治疗体验。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种骨骼矫正手术的术中导航系统和方法，以实现在骨骼矫正手术中能够对骨骼矫正进行导航，通过一次骨骼矫正手术完成对患者骨骼的矫正。
2、根据本专利技术的一方面，提供了一种骨骼矫正手术的术中导航系统，包括：术前扫描模块、术前预处理模块、导航模型构建模块、术中配准模块和术后调整模块；其中：
3、所述术前扫描模块，用于扫描手术对象中的至少一个目标标记点，记录所述手术对象的第一标记点集，并通过三维扫描系统获取所述手术对象的三维扫描图像；
4、所述术前预处理模块，用于对所述三维扫描图像进行模型表面提取，得到所述手术对象的表面三维模型，基于表面三维模型构建三维坐标系，将所述第一标记点集映射在所述三维坐标系下，得到第二标记点集；
5、所述导航模型构建模块，用于基于骨骼矫正标记点和骨骼矫正角度
6、所述术中配准模块，用于获取手术器械的术前尖端空间坐标和术前工具位姿，基于所述术前尖端空间坐标和所述术前工具位姿建立光学空间坐标系，获取骨骼矫正标记点和目标标记点在所述光学空间坐标系下的第一矫正标记点和第四标记点集，并根据所述第二标记点集和所述第四标记点集确定所述三维坐标系和所述光学空间坐标系之间的坐标系转换矩阵，基于所述坐标系转换矩阵确定与所述第三标记点集对应的第五标记点集；
7、所述术后调整模块，用于基于手术器械获取所述手术对象术后的所述目标标记点在所述光学空间坐标系中第六标记点集，根据所述第一矫正标记点、所述第五标记点集和第六标记点集调整所述手术对象的术后矫正角度。
8、根据本专利技术的另一方面，提供了一种骨骼矫正手术的术中导航方法，包括：
9、通过扫描术前扫描模块扫描手术对象中的至少一个目标标记点，记录所述手术对象的第一标记点集，并通过三维扫描系统获取所述手术对象的三维扫描图像；
10、通过术前预处理模块对所述三维扫描图像进行模型表面提取，得到所述手术对象的表面三维模型，基于表面三维模型构建三维坐标系，将所述第一标记点集映射在所述三维坐标系下，得到第二标记点集；
11、通过导航模型构建模块基于骨骼矫正标记点和骨骼矫正角度根据所述表面三维模型进行三维骨骼矫正模拟，确定模拟矫正三维模型，将所述第二标记点集映射在所述矫正三维模型中，得到所述三维坐标系下的第三标记点集；
12、通过术中配准模块获取手术器械的术前尖端空间坐标和术前工具位姿，基于所述术前尖端空间坐标和所述术前工具位姿建立光学空间坐标系，获取骨骼矫正标记点和目标标记点在所述光学空间坐标系下的第一矫正标记点和第四标记点集，并根据所述第二标记点集和所述第四标记点集确定所述三维坐标系和所述光学空间坐标系之间的坐标系转换矩阵，基于所述坐标系转换矩阵确定与所述第三标记点集对应的第五标记点集；
13、通过术后调整模块基于基于手术器械获取所述手术对象术后的所述目标标记点在所述光学空间坐标系中第六标记点集，根据所述第一矫正标记点、所述第五标记点集和第六标记点集调整所述手术对象的术后矫正角度。
14、本专利技术实施例的技术方案通过通过扫描术前扫描模块扫描手术对象中的至少一个目标标记点，记录所述手术对象的第一标记点集，并通过三维扫描系统获取所述手术对象的三维扫描图像，通过对手术对象进行设置目标标记，获取手术对象的三维扫描图像，能够在术前对手术对象进行角度对比，提高术中导航的精准度；通过术前预处理模块对所述三维扫描图像进行模型表面提取，得到所述手术对象的表面三维模型，基于表面三维模型构建三维坐标系，将所述第一标记点集映射在所述三维坐标系下，得到第二标记点集，通过建立手术对象三维坐标系，能够有效的标记手术对象的标记点，对手术对象的骨骼矫正提供参考，提高矫正的准确性；通过导航模型构建模块基于骨骼矫正标记点和骨骼矫正角度根据所述表面三维模型进行三维骨骼矫正模拟，确定模拟矫正三维模型，将所述第二标记点集映射在所述矫正三维模型中，得到所述三维坐标系下的第三标记点集，在手术矫正前能够通过三维骨骼矫正模拟，为矫正手术进行参考，提高手术矫正的效率和准确率；通过术中配准模块获取手术器械的术前尖端空间坐标和术前工具位姿，基于所述术前尖端空间坐标和所述术前工具位姿建立光学空间坐标系，获取骨骼矫正标记点和目标标记点在所述光学空间坐标系下的第一矫正标记点和第四标记点集，并根据所述第二标记点集和所述第四标记点集确定所述三维坐标系和所述光学空间坐标系之间的坐标系转换矩阵，基于所述坐标系转换矩阵确定与所述第三标记点集对应的第五标记点集，通过坐标系的转换，能够有效为手术过程进行坐标导航，并且为骨骼矫正提供参考，提供矫正的准确率；通过术后调整模块基于基于手术器械获取所述手术对象术后的所述目标标记点在所述光学空间坐标系中第六标记点集，根据所述第一矫正标记点、所述第五标记点集和第六标记点集调整所述手术对象的术后矫正角度，在进行术后骨骼矫正后，通过术后定位，为患者进行骨骼角度的矫正，实现一次手术完成骨骼矫正。解决了现有技术中骨骼矫正手术无法对骨骼矫正进行术中导航的技术问题，实现了实现在骨骼矫正手术中能够对骨骼矫正进行导航，通过一次骨骼矫正手术完成对患者骨骼的矫正，能够术后骨骼矫正角度的定位与调整，提高手术的矫正效果。
15、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种骨骼矫正手术的术中导航系统，其特征在于，包括：术前扫描模块、术前预处理模块、导航模型构建模块、术中配准模块和术后调整模块；其中，
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于,所述术前预处理模块包括信息分割单元、表面绘制单元和信息处理单元；其中，
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于,所述导航模型构建模块包括骨骼矫正规划单元、骨骼矫正模拟单元和信息提取单元；其中，
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于,所述术中配准模块包括辅助定位单元和坐标配准单元；其中，
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于,所述辅助定位单元包括：光学被动追踪子单元和标记点集确定子单元；其中，
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于,所述坐标转换单元包括坐标系配准子单元和坐标映射子单元；其中，
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于,所述术后调整模块包括术后定位单元、术后扫描单元和术后矫正单元；其中，
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于,所述术后矫正单元，具体用于：分别计算所述第五标记点集对应的第一点集
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于,所述术后矫正单元包括骨骼矫正准备子单元、骨骼角度计算子单元和骨骼矫正子单元；其中，
10.一种骨骼矫正手术的术中导航方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种骨骼矫正手术的术中导航系统，其特征在于，包括：术前扫描模块、术前预处理模块、导航模型构建模块、术中配准模块和术后调整模块；其中，
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于,所述术前预处理模块包括信息分割单元、表面绘制单元和信息处理单元；其中，
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于,所述导航模型构建模块包括骨骼矫正规划单元、骨骼矫正模拟单元和信息提取单元；其中，
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于,所述术中配准模块包括辅助定位单元和坐标配准单元；其中，
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于,所述辅助定位单元包括：光学被动追踪子单元和标记点集确定子单元；其中，
6.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：高毅，石鹏宇，何威震，冯佳玲，黄政基，陶惠人，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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