虚拟内窥镜图像增强膝关节镜手术导航系统

摘要

膝关节镜手术是利用内窥镜的膝关节微创手术,具有创口小、恢复快等优势,但同时整个手术仅凭术中二维膝关节镜图像引导,存在缺乏深度信息、容易出现遮挡、依赖手术经验等缺点。利用虚拟内窥镜技术,将术前与术中的信息结合,互为补充,为膝关节镜手术进行导航,增加其便利性和可靠性。提出基于虚拟内窥镜技术的膝关节镜手术导航系统:首先通过对内窥镜及整个坐标系统的标定,完成对整个系统的坐标描述;然后针对实时追踪的内窥镜视角,实现对应范围术前信息的渲染,最后将术前术中及融合信息通过二维、三维显示方式,全面地展示给医师。完成系统的搭建及完整的膝关节模型实验,将术前术中信息同时显示、精确融合,实现导航功能;实验的定位标定均方误差小于1 mm,术前术中图像融合匹配均方误差小于0.7 mm,分立及融合图像均可实时显示。综合定位信息与术前信息的膝关节镜手术导航系统,可以实时进行内窥镜图像增强,为膝关节镜术提供多源信息融合引导,为医生提供直观、便捷的手术导航效果。