本发明涉及辅助医疗领域，尤其涉及一种手术导航系统及方法。
背景技术：
1、随着手术辅助技术的发展，手术导航系统自问世以来给医学手术带来了极大便利，其诸多优势符合当代医学发展的需求。然而，目前的手术导航系统仍存在如下问题：
2、现有的可导航手术器械的类型无法自动识别，若更换不同类型手术器械的同时忘记手动在软件界面重新选择种类，会导致手术导航错误，有安全风险。例如，对于末端结构不是回转体，且末端结构轴线固定的手术器械，只能在一定角度范围内被跟踪定位。因此，现有的导航系统对于末端结构为非回转体的手术器械，可能会存在旋转角度和旋转方向检测范围小甚至无法检测的问题。
技术实现思路
1、本发明提供一种手术导航系统及方法，用以解决现有技术中对于末端结构为非回转体的手术器械导航精度不高的缺陷，实现不同末端结构类型手术器械的实时跟踪定位。
2、本发明提供一种手术导航系统，所述系统包括跟踪装置、手术工具、所述患者跟踪器以及控制台；
3、其中，所述跟踪装置，用于在手术中对所述手术工具进行导航，并获取所述手术工具末端的属性信息和所述手术工具的导航信息；
4、所述跟踪装置包括手术工具跟踪器，用于确定所述跟踪装置的空间位置；
5、所述患者跟踪器，用于确定患者的空间位置；
6、所述控制台，用于根据所述患者跟踪器的空间位置、所述跟踪装置的空间位置、所述属性信息以及所述导航信息，确定所述手术工具末端相对于所述患者的空间位置。
7、根据本发明提供的手术导航系统，所述控制台，具体用于：
8、基于所述跟踪装置的空间位置、所述属性信息和所述导航信息，确定所述手术工具末端坐标系与所述手术工具跟踪器坐标系之间的第一坐标转换关系；
9、基于所述患者跟踪器的空间位置和所述手术工具跟踪器的空间位置，确定所述手术工具跟踪器坐标系与所述患者跟踪器坐标系之间的第二坐标转换关系；
10、基于所述第一坐标转换关系以及所述第二坐标转换关系，确定所述手术工具末端坐标系与所述患者跟踪器坐标系之间的坐标转换关系；
11、基于所述手术工具末端坐标系与所述患者跟踪器坐标系之间的坐标转换关系，确定所述手术工具末端相对于所述患者的空间位置。根据本发明提供的手术导航系统，所述控制台，具体用于：
12、基于所述导航信息，确定所述手术工具相对于所述手术工具跟踪器的旋转角信息；
13、基于所述属性信息确定所述手术工具的尺寸信息，并基于所述尺寸信息得到所述手术工具末端距离旋转轴的偏移距离；
14、基于所述手术工具的末端距离手术工具中心轴的偏移距离、所述手术工具相对于所述手术工具跟踪器的旋转角信息和所述手术工具跟踪器的空间位置，确定所述第一坐标转换关系。
15、根据本发明提供的手术导航系统，所述系统还包括显示器；
16、所述显示器，用于可视化显示所述手术工具末端相对于所述患者的空间位置。
17、根据本发明提供的一种手术导航系统，所述系统还包括光学定位相机；
18、所述光学定位相机，用于获取所述手术工具跟踪器的空间位置信息和所述患者跟踪器的空间位置信息。
19、根据本发明提供的手术导航系统，所述系统还包括通信组件；
20、所述通信组件，用于在所述控制台、所述跟踪装置和所述光学定位相机之间建立通信连接。
21、本发明还提供一种手术导航方法，所述方法应用于所述的手术导航系统中，所述方法包括：
22、获取患者跟踪器的空间位置、跟踪装置的空间位置、手术工具末端的属性信息和手术工具的导航信息；
23、根据所述患者跟踪器的空间位置、所述跟踪装置的空间位置、所述属性信息以及所述导航信息，确定所述手术工具末端相对于所述患者的空间位置。
24、根据本发明提供的手术导航方法，所述根据所述患者跟踪器的空间位置、所述跟踪装置的空间位置、所述属性信息以及所述导航信息，确定所述手术工具末端相对于所述患者的空间位置，包括：
25、基于所述跟踪装置的空间位置、所述属性信息和所述导航信息，确定所述手术工具末端坐标系与所述手术工具跟踪器坐标系之间的第一坐标转换关系；
26、基于所述患者跟踪器的空间位置和所述手术工具跟踪器的空间位置，确定从所述手术工具跟踪器坐标系与所述患者跟踪器坐标系之间的第二坐标转换关系；
27、基于所述第一坐标转换关系以及所述第二坐标转换关系，确定从所述手术工具末端坐标系与所述患者跟踪器坐标系之间的坐标转换关系；
28、基于所述手术工具末端坐标系与所述患者跟踪器坐标系之间的坐标转换关系，确定所述手术工具末端相对于所述患者的空间位置。
29、根据本发明提供的手术导航方法，所述基于所述跟踪装置的空间位置、所述属性信息和所述导航信息，确定所述手术工具末端坐标系与所述手术工具跟踪器坐标系之间的第一坐标转换关系，包括：
30、基于所述导航信息，确定所述手术工具相对于所述手术工具跟踪器的旋转角信息；
31、基于所述属性信息确定所述手术工具的尺寸信息，并基于所述尺寸信息得到所述手术工具末端距离旋转轴的偏移距离；
32、基于所述手术工具的末端距离手术工具中心轴的偏移距离、所述手术工具相对于所述手术工具跟踪器的旋转角信息和所述手术工具跟踪器的空间位置，确定所述第一坐标转换关系。
33、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述手术导航方法。
34、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述手术导航方法。
35、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述手术导航方法。
36、本发明提供的手术导航系统及方法，通过设置跟踪装置可以自动识别手术工具末端的属性信息，并检测手术工具的导航信息。通过设置控制台，可以汇总跟踪装置的信息以及跟踪装置、手术工具和患者跟踪器的位置信息，经过计算分析得到手术工具末端和患者相对位置关系，进而实现不同末端结构类型的手术器械的手术中实时跟踪定位，提高手术工具末端的定位准确性。
1.一种手术导航系统，其特征在于，所述系统包括跟踪装置、手术工具、患者跟踪器以及控制台；
2.根据权利要求1所述的手术导航系统，其特征在于，所述控制台，具体用于：
3.根据权利要求2所述的手术导航系统，其特征在于，所述控制台，具体用于：
4.根据权利要求1-3任一项所述的手术导航系统，其特征在于，所述系统还包括显示器；
5.根据权利要求1-3任一项所述的手术导航系统，其特征在于，所述系统还包括光学定位相机；
6.根据权利要求5所述的手术导航系统，其特征在于，所述系统还包括通信组件；
7.一种手术导航方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至6任一所述的手术导航系统中，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的手术导航方法，其特征在于，所述根据所述患者跟踪器的空间位置、所述跟踪装置的空间位置、所述属性信息以及所述导航信息，确定所述手术工具末端相对于所述患者的空间位置，包括：
9.根据权利要求8所述的手术导航方法，其特征在于，所述基于所述跟踪装置的空间位置、所述属性信息和所述导航信息，确定所述手术工具末端坐标系与所述手术工具跟踪器坐标系之间的第一坐标转换关系，包括：
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求7至9任一项所述手术导航方法。
11.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7至9任一项所述手术导航方法。
12.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7至9任一项所述手术导航方法。
