(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211381856.9 (22)申请日 2022.11.07 (71)申请人 中南大学 地址 410000 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 熊力　张江杰　彭彦缙　 (74)专利代理 机构 长沙轩荣专利代理有限公司 43235 专利代理师 李崇章 (51)Int.Cl. A61B 34/20(2016.01) A61B 90/00(2016.01) G06K 19/077(2006.01) G06K 7/00(2006.01) G06T 17/00(2006.01)G06T 19/00(2011.01) (54)发明名称 一种基于射频定位芯片的外科手术导航系 统 (57)摘要 本发明属微观无线电定位导航技术领域， 涉 及一种基于射频定位芯片的外 科手术导航系统。 本发明通过采用可发射信号的信标对病灶和血 管的标注， 对手术刀实时定位， 并采用探测器接 收相关信号， 根据RSSI测距法获知各信标到探测 器之间的距离， 构建现实三维坐标系得出各信标 的坐标， 并结合卡尔曼滤波算法金属探测技术对 信标进行信标位置进行位置修正， 再通过对应CT 图像的三维 融合构建虚拟三维坐标系， 通过映射 获取实时导航的坐标系。 最终达到辅助手术提高 精准度缩 小手术时间和创伤的效果。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 115414121 A 2022.12.02 CN 115414121 A 1.一种基于射频定位芯片的外科手术导航系统， 其特征在于， 所述系统具体包括信标、 探测器、 数据分析模块和提 示模块； 所述信标为 内部设置有RFID芯片和金属天线， 能自主发射信号， 用于指示病灶位置、 血 管位置和手术过程中手术刀位置； 所述探测器包括RFID信号接收模块， 所述RFID信号接收模块用于接收所述信标发射的 信号及信号强度， 并发送至数据分析模块； 所述数据分析模块用于根据 所述信号及信号强度计算对应信标至探测器的第 一距离， 并构建实际三 维坐标系， 根据所述距离采用距离 ‑坐标公式计算对应信标的第一坐标； 再获 取多张带信标的CT图像进行三 维融合获得虚拟三维坐标系， 将所述 实际三维坐标系中的信 标实际坐标在所述虚拟三维坐标系中映射， 获得实时虚拟三维图像； 提示模块， 用于将所述实时虚拟三维图像进行实时展示， 实现手术 导航。 2.根据权利要求1所述的基于射频定位芯片的外科手术导航系统， 其特征在于， 所述信 标根据待指示的位置 分为三类： 病灶信标、 血管信标和手术刀信标； 不同类别的信标发射的 信号频率 不同， 并在所述实时虚拟三维图像中采用不同的颜色进行 标注。 3.根据权利要求1所述的基于射频定位芯片的外科手术导航系统， 其特征在于， 所述信 标发射信号的频率 为： 1‑135Khz； 所述信标发射信号的强度为1 ‑10dBm。 4.根据权利要求2所述的基于射频定位芯片的外科手术导航系统， 其特征在于， 所述病 灶信标和血管信 标为直径为2 ‑4mm、 高为5 ‑10mm的圆柱体， 圆柱体内核为芯片， 圆柱体内侧 设置有天线， 外壳为医用PVC材 料。 5.根据权利要求4所述的基于射频定位芯片的外科手术导航系统， 其特征在于， 所述病 灶信标和血 管信标的外表面设置有生物相容 性材料； 所述生物相容性材料为具体为细菌纤维素 ‑明胶复合止血海绵、 石墨烯/羧甲基壳聚糖 止血复合凝胶海绵或甲壳素 ‑玉米秸秆髓心促凝血复合海绵中的任意 一种。 6.根据权利要求2所述的基于射频定位芯片的外科手术导航系统， 其特征在于， 所述手 术刀信标固定在手术刀的刀身， 具体个数为2个以上， 且手术刀信标与刀尖的相对位置 关系 确定， 根据手术刀信标与探测器的距离值采用距离 ‑坐标公式计算在实际三维坐标系中的 坐标值， 计算获得手术刀 刀尖在实际坐标系中的坐标； 所述手术刀信标的结构为长方体或半圆柱体， 内部设置有芯片， 外壳为医用PVC材料， 壳体内侧设置有天线。 7.根据权利要求1所述的基于射频定位芯片的外科手术导航系统， 其特征在于， 所述探 测器的个数 大于等于 3个。 8.根据权利要求1所述的基于射频定位芯片的外科手术导航系统， 其特征在于， 所述根 据所述信号及信号强度计算对应信标至探测器的距离过程为： 采用RSSI测距方法进行计 算， 具体公式为： 其中， rssi为信号强度值， A为信标和探测器相距1m时的信号强度， n 为环境衰减因子 。 9.根据权利要求1所述的基于射频定位芯片的外科手术导航系统， 其特征在于， 所述获权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115414121 A 2取多张带信标的CT图像进行三 维融合获得虚拟三维坐标系， 将所述 实际三维坐标系中的信 标实际坐标在所述虚拟三维坐标系中映射， 获得实时虚拟三维图像的过程具体包括： 获取多张术前的带信标的CT图像， 在三维重建中生成可视化模型， 标记信标点为虚拟 映射点； 以所述可视化模型中的任意位置为原点， 构建虚拟三维坐标系， 并据此查询各定位信 标在虚拟三 维坐标系中的坐标， 并根据坐标 ‑距离公式计算虚拟距离； 所述定位信标是用于 指示病灶位置或血 管位置的信标； 根据所述虚拟三维坐标系中各定位信标的映射点的坐标和集合等比原 理， 将所述实际 三维坐标系中的运动信标映射至虚拟三维坐标系中， 获得实时虚拟三维 图像； 所述运动信 标为指示手术刀位置的信标。 10.根据权利要求6所述的基于射频定位芯片的外科手术导航系统， 其特征在于， 所述 手术刀信标与探测器的距离值测算过程中采用卡尔曼 滤波法进行距离测算精度提升 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115414121 A 3