本发明属于手术导航辅助系统，具体涉及一种基于混合现实的颅颌面整形手术导航系统。

　　1、颅颌面整形手术领域，例如鼻骨骨折修复、眶骨骨折复位和颅颌面畸形矫正等手术中，医生面临多个挑战。其中包括无法直观地观察到深层重要解剖结构以及手术器械是否进入危险区域，这些问题仍然依赖医生凭借经验进行判断。为了提高手术的准确性和安全性，手术导航辅助系统得到了广泛应用。然而，传统的手术导航辅助系统存在信息呈现方式单一、操作复杂等问题，限制了手术效果的提升。

　　2、另一方面，在外科学习过程中，新手外科医生通常需要由资深医生亲自指导，这使得新手的成长过程风险高且具有一定难度，因为他们无法直接观察到手术中那些无法直接视觉感知的操作步骤。然而，通过采用交互式可视化教学方法，可以极大改善学习过程。

　　3、目前与颅颌面整形外科手术相关的术中导航主要有三维打印手术导板导航和传统图像引导。三维打印手术导板的方法无法直观显示解剖结构，且制造时间偏长、成本较高。传统图像引导将患者三维解剖结构、手术器械位置、术前规划信息显示至二维光学屏幕上，术者需将屏幕显示信息与患者真实解剖组织人工间接对应，将导航信息从虚拟空间反映到真实患者空间。此过程存在主观偏差，且屏幕观看视角不符合手术一般习惯，需提前学习适应，导致教育成本、手术难度及时长增加。

　　1、有鉴于此，本发明提供一种基于混合现实的颅颌面整形手术导航系统，基于该系统能够提高手术安全性。

　　3、一种基于混合现实的颅颌面整形手术导航系统，包括：咬合导板、三维重建模块、配准模块及导航模块；

　　4、所述咬合导板包括咬合部及与所述咬合部连接的标记版，所述标记版上设有配准小球与视觉标记物；

　　5、所述三维重建模块，将佩戴所述咬合导板患者的ct扫描二维医学影像转换为三维模型；

　　6、定位配准模块，用于从ct扫描二维医学影像获取配准小球球心在ct坐标系下的坐标，利用配准小球球心在视觉标记坐标系下的坐标，确立视觉标记坐标系与ct坐标系的对应关系；

　　7、导航模块，用于根据相机所获取的图像，计算手术区域和手术器械对应所述视觉标记物的空间位姿矩阵，基于所述视觉标记坐标系与ct坐标系的对应关系，获取手术区域和手术器械的相对位置关系，并对所述位置关系和三维模型进行显示。

　　8、进一步地，本发明所述标记版为方形结构，在标记版的方框上嵌入了可供ct扫描成像的钢球，在标记版的方框内部设置可供相机识别的视觉标记物。

　　9、进一步地，本发明所述钢球的嵌入位置为方形框架的四个顶角以及其中一条边框上。

　　11、钢球三维点云重建子模块，在ct扫描二维医学影像中分割出钢球的信息，然后重建出钢球三维点云模型；

　　13、球拟合子模块，基于钢球点云信息，获取不同钢球的球心在ct坐标系下位置；

　　14、配准子模块，根据钢球球心位置在视觉标记物坐标系下的位置和ct坐标系下位置，确立视觉标记坐标系与ct坐标系的对应关系。

　　15、进一步地，本发明还包括预警模块，判断手术器械的末端与三维模型中标定出的危险区域的距离，当所述距离小于设定的阈值时，发出报警信号。

　　16、进一步地，本发明所述相机为rgb-d相机，相机获取的图像为实时图像。

　　17、进一步地，本发明所述计算手术区域和手术器械对应所述视觉标记物的空间位姿矩阵为：基于视觉标记物的空间位姿获得，所述视觉标记物的空间位姿的获取过程为：

　　18、首先，根据rgb-d相机采集的彩色图像获取咬合导板上视觉标记物的角点图像坐标，根据rgb-d相机的深度图像获取角点对应的深度信息；

　　21、最后，基于处理后的三维空间位置坐标与视觉标记物坐标系下角点位置坐标的对应关系，计算标记物的空间位姿。

　　23、第一，本发明设计了一种咬合导板包括咬合部及与所述咬合部连接的标记版，所述标记版上设有配准小球与视觉标记物，基于咬合导板，设计一种基于混合现实的颅颌面整形手术导航系统，能够获取手术区域和手术器械的相对位置关系，并对所述位置关系和三维模型进行显示，引导医生进行手术。

　　24、第二，本发明利用rgb-d相机，基于对视觉标记物实时跟踪手术工具的位姿，并通过混合现实设备实时显示工具的动态变化。

　　25、第三，本发明针对危险区探测预警，根据手术工具的实时追踪，计算手术工具前端与危险区域的距离并做去预警。

　　26、第四，本发明开发基于混合现实技术的颅颌面整形手术导航系统，该系统将解剖结构及术前规划信息显示、手术器械可视化、危险区探测预警等功能集成于一体，实现交互式辅助导航，以提高手术安全性、减少并发症、改善术者工作效率。

　　1.一种基于混合现实的颅颌面整形手术导航系统，其特征在于，包括：咬合导板、三维重建模块、配准模块及导航模块；

　　2.根据权利要求1所述基于混合现实的颅颌面整形手术导航系统，其特征在于，所述标记版为方形结构，在标记版的方框上嵌入了可供ct扫描成像的钢球，在标记版的方框内部设置可供相机识别的视觉标记物。

　　3.根据权利要求2所述基于混合现实的颅颌面整形手术导航系统，其特征在于，所述钢球的嵌入位置为方形框架的四个顶角以及其中一条边框上。

　　4.根据权利要求1所述基于混合现实的颅颌面整形手术导航系统，其特征在于，所述定位配准模块包括：

　　5.根据权利要求1所述基于混合现实的颅颌面整形手术导航系统，其特征在于，还包括预警模块，判断手术器械的末端与三维模型中标定出的危险区域的距离，当所述距离小于设定的阈值时，发出报警信号。

　　6.根据权利要求1所述基于混合现实的颅颌面整形手术导航系统，其特征在于，所述相机为rgb-d相机，相机获取的图像为实时图像。

　　7.根据权利要求6所述基于混合现实的颅颌面整形手术导航系统，其特征在于，所述计算手术区域和手术器械对应所述视觉标记物的空间位姿矩阵为：基于视觉标记物的空间位姿获得，所述视觉标记物的空间位姿的获取过程为：

　　本发明提供一种基于混合现实的颅颌面整形手术导航系统，基于该系统能够提高手术安全性，该系统包括咬合导板、三维重建模块、配准模块及导航模块；所述咬合导板包括咬合部及与所述咬合部连接的标记版，所述标记版上设有配准小球与视觉标记物；所述三维重建模块，将佩戴所述咬合导板患者的CT扫描二维医学影像转换为三维模型；定位配准模块，用于取配准小球球心在CT坐标系下的坐标和在视觉标记坐标系下的坐标，确立视觉标记坐标系与CT坐标系的对应关系；导航模块，用于根据相机所获取的图像，计算手术区域和手术器械对应所述视觉标记物的空间位姿矩阵，基于所述对应关系，获取手术区域和手术器械的相对位置关系并显示。

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