针刀显示方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种针刀显示方法及装置。该方法包括：步骤1，基于具有若干标记点的患者病变部位CT序列图像和MRI序列图像，获取所述患者病变部位病变组织及其周围敏感组织构成的目标三维结构体；步骤2，将所述具有若干标记点的患者病变部位与所述目标三维结构体进行配准；步骤3，获取针刀刀尖的位姿信息，并基于所述位姿信息，在所述目标三维结构体中显示所述针刀的三维图像。本发明专利技术实现了在针刀手术过程中实时显示病变组织、其周围敏感组织和针刀的三维图像，以使手术实施者能够直观的了解它们的位置关系，避免因经验不足或对解剖结构不够熟悉导致患者手术后出现副作用，如并发症，或者不可逆的损伤，如肌腱断裂、神经损伤等。

【技术实现步骤摘要】
针刀显示方法及装置
本专利技术涉及图像处理
，更具体地，涉及针刀显示方法及装置。
技术介绍
针刀是由金属材料制成的、在形状上似针又像刀一种针灸用具。针刀疗法则是一种介于手术方法和非手术疗法之间的闭合性松解术。在采用针刀疗法进行手术治疗时，实施手术者需基于对疾病状况的预估和对人体解剖结构的了解，将针刀刺入体内，通过剥离粘连、松解挛缩或降低软组织张力等方式实现治疗。作为中医学效果显著的外治法之一，针刀疗法在骨科临床中被广泛应用。由于在采用针刀疗法的手术过程中，实施手术者无法直观观察针刀进入人体后的具体位置，因此，手术的安全和有效程度大大取决于实施手术者对疾病状况的经验判断和对人体解剖结构的熟悉程度。但在采用针刀疗法的实际治疗过程中，当实施手术者对疾病状况判断的经验不足或对人体解剖结构熟悉程度不够时，会导致患者手术后出现副作用，如并发症，或者不可逆的损伤，如肌腱断裂、神经损伤等。
技术实现思路
本专利技术提供一种针刀显示方法及装置，以克服现有技术中，实施手术者无法直观观察针刀进入人体后的具体位置，因而难以保证手术安全程度和有效程度的问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种针刀显示方法，该方法包括：步骤1，基于具有若干标记点的患者病变部位CT序列图像和MRI序列图像，获取所述患者病变部位病变组织及其周围敏感组织构成的目标三维结构体；步骤2，将所述具有若干标记点的患者病变部位与所述目标三维结构体进行配准；步骤3，获取针刀刀尖的位姿信息，并基于所述位姿信息，在所述目标三维结构体中显示所述针刀的三维图像。结合本专利技术第一种可能实现方式，在第二种可能实现方式中，所述步骤1之前还包括：在所述患者患病部位所述若干标记点处分别放置电极片；获取放置有电极片的所述患病部位的CT序列图像和MRI序列图像；所述CT序列图像和MRI序列图像分别包括所述若干标记点。结合本专利技术第二种可能实现方式，在第三种可能实现方式中，所述步骤1具体包括：基于所述CT序列图像，获取CT三维结构体；基于所述MRI序列图像，获取MRI三维结构体；利用ICP算法，基于所述CT三维结构体和所述MRI三维结构体上所述若干标记点的坐标关系，获取第一转换矩阵，并利用所述第一转化矩阵将所述MRI三维结构体中每一个像素点的坐标进行转换；基于经验阈值，对所述CT三维结构体进行阈值分割，获取所述病变组织三维结构体；基于选取的种子像素点，对所述MRI三维结构体采用区域生长法进行分割，获取所述周围敏感组织三维结构体；基于所述病变组织三维结构体转换后的坐标和所述周围敏感组织三维结构体的坐标，获取目标三维结构体。结合本专利技术第三种可能实现方式，在第四种可能实现方式中，所述步骤1还包括：对所述目标三维结构体中的病变组织和周围敏感组织分别设置不同的颜色和灯光进行渲染。结合本专利技术第一种可能实现方式，在第五种可能实现方式中，所述步骤2具体包括：获取针刀刀尖的位姿信息；基于所述针刀刀尖的位姿信息，获取所述患者病变部位所述若干标记点的坐标；利用ICP算法，基于所述患者病变部位和所述目标三维结构体上所述若干标记点的坐标关系，获取第二转换矩阵，并利用所述第二转化矩阵将所述目标三维结构体中每一个像素点的坐标进行转换。结合本专利技术第一或第五种可能实现方式，在第六种可能实现方式中，所述获取针刀刀尖的位姿信息包括：基于所述针刀刀尾处设置的磁定位传感器，利用所述磁定位传感器对应的电磁定位跟踪系统，获取所述针刀刀尾当前的位姿信息；基于所述针刀刀尾的位姿信息和所述校准文件，获取所述针刀刀尖的位姿信息。结合本专利技术第六种可能实现方式，在第七种可能实现方式中，在获取针刀刀尖的位姿信息之前还包括：基于所述针刀刀尾处设置的磁定位传感器，利用所述磁定位传感器对应的电磁定位跟踪系统，获取若干组所述针刀刀尾位姿信息；基于所述若干组所述针刀刀尾位姿信息，利用位姿校准软件，获取所述针刀的校准文件。结合本专利技术第一或第五种可能实现方式，在第八种可能实现方式中，所述位姿信息为六自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度；其中，沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度为坐标信息。结合本专利技术第一种可能实现方式，在第九种可能实现方式中，所述方法还包括：当所述针刀刀尖与所述周围敏感组织距离小于预设阈值时，发出警告信号。根据本专利技术的另一个方面，提供一种针刀显示装置。该装置包括：目标三维结构体获取单元、配准单元和显示单元；目标三维结构体获取单元，基于具有若干标记点的患者病变部位CT序列图像和MRI序列图像，获取所述患者病变部位病变组织及其周围敏感组织构成的目标三维结构体；配准单元，将所述具有若干标记点的患者病变部位与所述目标三维结构体进行配准；显示单元，获取针刀刀尖的位姿信息，并基于所述位姿信息，在所述目标三维结构体中显示所述针刀的三维图像。附图说明图1为根据本专利技术一实施例的针刀显示方法流程图；图2为根据本专利技术一实施例的髋关节针刀手术中针刀显示的示意图；图3为根据本专利技术一实施例的电磁定位跟踪系统的结构示意图；图4为根据本专利技术一实施例的新型磁定位针刀的结构示意图；图5为根据本专利技术一实施例的针刀显示装置示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图1为根据本专利技术一实施例的针刀显示方法流程图。如图1所示，该方法包括：步骤1，基于具有若干标记点的患者病变部位CT序列图像和MRI序列图像，获取所述患者病变部位病变组织及其周围敏感组织构成的目标三维结构体；步骤2，将所述具有若干标记点的患者病变部位与所述目标三维结构体进行配准；步骤3，获取针刀刀尖的位姿信息，并基于所述位姿信息，在所述目标三维结构体中显示所述针刀的三维图像。在本实施例中，由于针刀疗法主要针对软组织损伤和骨关节损伤，因此，病变组织一般为软组织或骨关节。周围敏感组织一般为病变组织周围的血管、神经或肌腱等。由于通过CT三维图像能够有效地提取骨结构的三维图像，通过MRI三维图像能够有效地提取血管和神经等的三维图像，因此，本实施例基于CT序列图像和MRI序列图像获取目标三维结构体。目标三维结构体为由像素点构成的三维立体结构。目标三维结构体中的病变组织的显示，便于医生在手术过程中观察患病部位并在相应位置进行治疗操作；目标三维结构体中的周围敏感组织的显示，有利于医生在手术过程中避免误伤病变组织的周围敏感组织。在本实施例中，在医生对患者进行针刀治疗时，位于手术台上的患者患病部位用于治疗的针刀的三维模型，根据针刀刀尖的位姿信息与目标三维结构体显示于同一软件中。为了保证位于手术台上的患者患病部位用于治疗的针刀和患者患病部位的位置关系与针刀的三维模型和目标三维结构体的位置关系一致，需将患者患病部位与目标三维结构体配准。在本实施例中，在医生对患者进行针刀治疗的过程中，随着针刀在患者患病部的位姿变化，针刀的三维模型会根据当前的针刀刀尖的位姿信息在上述软件中重新显示当前的位姿。在本实施例中，针刀刀尖的位姿信息为针刀刀尖的坐标和方向，该信息包含了针刀刀尖当前的位置坐标和方向。基于针刀刀尖当前的位置坐标和方向，在目标三维结构体中显示针刀的三维模型，医生便可根据针刀的三维模型的位置和方向，调整针刀。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针刀显示方法，其特征在于，包括：步骤1，基于具有若干标记点的患者病变部位CT序列图像和MRI序列图像，获取所述患者病变部位病变组织及其周围敏感组织构成的目标三维结构体；步骤2，将所述具有若干标记点的患者病变部位与所述目标三维结构体进行配准；步骤3，获取针刀刀尖的位姿信息，并基于所述位姿信息，在所述目标三维结构体中显示所述针刀的三维图像。

【技术特征摘要】
1.一种针刀显示方法，其特征在于，包括：步骤1，基于具有若干标记点的患者病变部位CT序列图像和MRI序列图像，获取所述患者病变部位病变组织及其周围敏感组织构成的目标三维结构体；步骤2，将所述具有若干标记点的患者病变部位与所述目标三维结构体进行配准；步骤3，获取针刀刀尖的位姿信息，并基于所述位姿信息，在所述目标三维结构体中显示所述针刀的三维图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1之前还包括：在所述患者患病部位所述若干标记点处分别放置电极片；获取放置有电极片的所述患病部位的CT序列图像和MRI序列图像；所述CT序列图像和MRI序列图像分别包括所述若干标记点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：基于所述CT序列图像，获取CT三维结构体；基于所述MRI序列图像，获取MRI三维结构体；利用ICP算法，基于所述CT三维结构体和所述MRI三维结构体上所述若干标记点的坐标关系，获取第一转换矩阵，并利用所述第一转化矩阵将所述MRI三维结构体中每一个像素点的坐标进行转换；基于经验阈值，对所述CT三维结构体进行阈值分割，获取所述病变组织三维结构体；基于选取的种子像素点，对所述MRI三维结构体采用区域生长法进行分割，获取所述周围敏感组织三维结构体；基于所述病变组织三维结构体转换后的坐标和所述周围敏感组织三维结构体的坐标，获取目标三维结构体。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤1还包括：对所述目标三维结构体中的病变组织和周围敏感组织分别设置不同的颜色和灯光进行渲染。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：获取针刀刀尖的位姿信息；基于所述针刀刀尖的位姿信息，获取所述患者病变部位所述若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨健，李文杰，王涌天，丛伟建，艾丹妮，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11