本申請(qǐng)涉及手術(shù)導(dǎo)航，且更為具體地，涉及一種用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置。

背景技術(shù)：

1、骨科腫瘤切除手術(shù)對(duì)操作精度要求極高，需在毫米級(jí)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)腫瘤組織與正常組織的精準(zhǔn)分離。傳統(tǒng)的骨科腫瘤手術(shù)主要依賴(lài)醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)和術(shù)中的目視判斷，這種方式存在明顯的局限性。由于腫瘤位置的復(fù)雜性以及骨骼結(jié)構(gòu)的遮擋，醫(yī)生難以精確確定腫瘤的邊界，導(dǎo)致手術(shù)過(guò)程中可能出現(xiàn)腫瘤切除不徹底或過(guò)度切除正常組織的情況。前者可能引發(fā)腫瘤復(fù)發(fā)，嚴(yán)重影響患者的生存率和生活質(zhì)量；后者則會(huì)對(duì)患者的肢體功能造成不必要的損害，降低其術(shù)后的康復(fù)效果和生活自理能力。

2、隨著科技的發(fā)展，手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)逐漸應(yīng)用于骨科腫瘤手術(shù)中。目前常見(jiàn)的手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)包括光學(xué)追蹤和電磁追蹤。光學(xué)追蹤技術(shù)通過(guò)光學(xué)傳感器獲取手術(shù)器械的位置信息，具有較高的精度和穩(wěn)定性，但容易受到手術(shù)視野內(nèi)遮擋物的影響，在一些復(fù)雜的手術(shù)場(chǎng)景中，例如腫瘤位置較深且周?chē)写罅拷M織器官遮擋時(shí)，其追蹤易失準(zhǔn)。電磁追蹤技術(shù)則利用電磁場(chǎng)來(lái)確定手術(shù)器械的位姿，不受視線(xiàn)遮擋的限制，能夠在相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境中工作。

3、然而，電磁追蹤技術(shù)容易受到周?chē)姶鸥蓴_的影響。在手術(shù)室中，存在著各種電子設(shè)備，如電刀、監(jiān)護(hù)儀等，產(chǎn)生的電磁干擾會(huì)導(dǎo)致電磁追蹤數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，進(jìn)而影響手術(shù)器械位姿的準(zhǔn)確獲取，降低手術(shù)導(dǎo)航的精度?，F(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于電磁追蹤的誤差補(bǔ)償多采用靜態(tài)閾值法或環(huán)境標(biāo)定法，其補(bǔ)償系數(shù)依賴(lài)預(yù)設(shè)干擾強(qiáng)度-誤差映射表，在突發(fā)性強(qiáng)干擾下易失效，難以適應(yīng)手術(shù)中電磁干擾強(qiáng)度實(shí)時(shí)變化的復(fù)雜場(chǎng)景(如多設(shè)備同時(shí)啟停導(dǎo)致的非穩(wěn)態(tài)干擾場(chǎng))，進(jìn)而影響術(shù)中決策可靠性。

4、因此，期待一種優(yōu)化的用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提出了本申請(qǐng)。本申請(qǐng)的實(shí)施例提供了一種用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置，其實(shí)時(shí)接收手術(shù)器械的光學(xué)追蹤數(shù)據(jù)、電磁追蹤數(shù)據(jù)和電磁干擾強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并分別通過(guò)對(duì)光學(xué)追蹤數(shù)據(jù)和電磁追蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行位姿解算，以獲取手術(shù)器械的第一位姿數(shù)據(jù)和第二位姿數(shù)據(jù)，進(jìn)而結(jié)合電磁干擾強(qiáng)度數(shù)據(jù)，采用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)鄰近時(shí)間范圍內(nèi)的電磁干擾強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)序傳遞分析，以模擬電磁干擾環(huán)境特征，并據(jù)此來(lái)量化電磁干擾對(duì)電磁追蹤精度的影響程度，對(duì)基于電磁追蹤數(shù)據(jù)得到的第二位姿數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償校正，最終通過(guò)融合第一位姿數(shù)據(jù)和校正后的第二位姿數(shù)據(jù)以得到最終的位姿估計(jì)結(jié)果。這樣，可在電磁干擾環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)器械位姿的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償校正，從而提高骨科腫瘤切除手術(shù)導(dǎo)航的可靠性。

2、相應(yīng)地，根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置，其包括：

3、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于實(shí)時(shí)接收手術(shù)器械的光學(xué)追蹤數(shù)據(jù)、電磁追蹤數(shù)據(jù)和電磁干擾強(qiáng)度數(shù)據(jù)；

4、第一位姿解算模塊，用于對(duì)所述光學(xué)追蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行位姿解算以得到第一位姿數(shù)據(jù)；

5、第二位姿解算模塊，用于對(duì)所述電磁追蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行位姿解算以得到第二位姿數(shù)據(jù)；

6、電磁干擾校正模塊，用于基于所述電磁干擾強(qiáng)度數(shù)據(jù)對(duì)所述第二位姿數(shù)據(jù)進(jìn)行校正以得到校正后第二位姿數(shù)據(jù)；

7、位姿估計(jì)模塊，用于融合所述第一位姿數(shù)據(jù)和所述校正后第二位姿數(shù)據(jù)以得到最終位姿估計(jì)結(jié)果；

8、位姿估計(jì)結(jié)果顯示模塊，用于顯示所述手術(shù)器械的最終位姿估計(jì)結(jié)果。

9、在上述用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置中，所述電磁干擾校正模塊，包括：電磁干擾環(huán)境模擬單元，用于對(duì)所述電磁干擾強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行基于電磁干擾強(qiáng)度時(shí)序傳遞編碼的干擾環(huán)境模擬以計(jì)算位姿補(bǔ)償系數(shù)；位姿校正單元，用于基于所述位姿補(bǔ)償系數(shù)對(duì)所述第二位姿數(shù)據(jù)進(jìn)行校正以得到所述校正后第二位姿數(shù)據(jù)。

10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)?zhí)峁┑挠糜诠强颇[瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置，其實(shí)時(shí)接收手術(shù)器械的光學(xué)追蹤數(shù)據(jù)、電磁追蹤數(shù)據(jù)和電磁干擾強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并分別通過(guò)對(duì)光學(xué)追蹤數(shù)據(jù)和電磁追蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行位姿解算，以獲取手術(shù)器械的第一位姿數(shù)據(jù)和第二位姿數(shù)據(jù)，進(jìn)而結(jié)合電磁干擾強(qiáng)度數(shù)據(jù)，采用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)鄰近時(shí)間范圍內(nèi)的電磁干擾強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)序傳遞分析，以模擬電磁干擾環(huán)境特征，并據(jù)此來(lái)量化電磁干擾對(duì)電磁追蹤精度的影響程度，對(duì)基于電磁追蹤數(shù)據(jù)得到的第二位姿數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償校正，最終通過(guò)融合第一位姿數(shù)據(jù)和校正后的第二位姿數(shù)據(jù)以得到最終的位姿估計(jì)結(jié)果。這樣，可在電磁干擾環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)器械位姿的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償校正，從而提高骨科腫瘤切除手術(shù)導(dǎo)航的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置，其特征在于，所述電磁干擾環(huán)境模擬單元，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置，其特征在于，所述時(shí)間序列編碼子單元，用于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置，其特征在于，所述消息傳遞子單元，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置，其特征在于，所述消息傳遞約束強(qiáng)度度量二級(jí)子單元，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置，其特征在于，所述尾端消息傳遞約束計(jì)算三級(jí)子單元，用于：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置，其特征在于，所述軸線(xiàn)消息傳遞約束計(jì)算三級(jí)子單元，用于：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置，其特征在于，所述消息傳遞約束計(jì)算三級(jí)子單元，用于：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)約束傳遞編碼二級(jí)子單元，用于：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，其具體地公開(kāi)了一種用于骨科腫瘤精準(zhǔn)切除的智能導(dǎo)航裝置，其實(shí)時(shí)接收手術(shù)器械的光學(xué)追蹤數(shù)據(jù)、電磁追蹤數(shù)據(jù)和電磁干擾強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并分別通過(guò)對(duì)光學(xué)追蹤數(shù)據(jù)和電磁追蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行位姿解算，以獲取手術(shù)器械的第一位姿數(shù)據(jù)和第二位姿數(shù)據(jù)，進(jìn)而采用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)鄰近時(shí)間范圍內(nèi)的電磁干擾強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)序傳遞分析，以模擬電磁干擾環(huán)境特征，并據(jù)此來(lái)量化電磁干擾對(duì)電磁追蹤精度的影響程度，對(duì)電磁追蹤得到的第二位姿數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償校正，最終通過(guò)融合第一位姿數(shù)據(jù)和校正后的第二位姿數(shù)據(jù)以得到最終的位姿估計(jì)結(jié)果。這樣，可在電磁干擾環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)器械位姿的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償校正，從而提高骨科腫瘤切除手術(shù)導(dǎo)航的可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：李健雄,王威,許猛,郭子軒,韓雨辰,畢竟優(yōu),韓新立
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第四醫(yī)學(xué)中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15