一种校正方法、手术导航系统、电子设备及存储介质技术方案

本发明专利技术提供校正方法、手术导航系统、电子设备及存储介质，该方法包括：获取所述目标标志物所在第一坐标系与处于初始位置的所述内窥镜镜头所在第二坐标系之间的第一转换关系；获取旋转后的所述内窥镜镜头相对于所述CCD进行旋转所产生的自转补偿矩阵；基于所述第一转换关系及所述自转补偿矩阵，确定所述第一坐标系与处于旋转后的位置的所述内窥镜镜头所在第三坐标系之间的第二转换关系。本发明专利技术提供的方法、手术导航系统、电子设备及存储介质，能够在内窥镜镜头旋转后，实时获取内窥镜镜头与标志物之间的转换关系，能够提高内窥镜镜头与标志物之间的转换关系的准确度，从而可以提高手术导航过程中的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种校正方法、手术导航系统、电子设备及存储介质
本专利技术涉及手术导航领域，尤其涉及一种校正方法、手术导航系统、电子设备及存储介质。
技术介绍
随着微创外科和精准医学的迅速发展，基于图像处理的外科手术导航系统逐渐成为外科手术主流。外科手术导航系统主要是把患者术前的医学图像资料与术中器官组织的具体位置通过计算机进行连接，并与相关手术器械相结合，可以准确的显示出器官组织的三维立体空间位置及与相邻的重要组织的空间位置关系。现有的内窥镜诊疗术是微创外科的重要手段，需要使用到的典型器材包括内窥纤维镜和导管等。内镜引导手术是指将内镜通过人体正常腔道或人工建立的通道送到体内病灶处，并在内镜直视下对局部病灶进行观察、止血、切除、引流或重建通道等操作，以达到明确诊断、治愈疾病或缓解症状的目的。医疗内窥镜通过微小创口或者自然孔道观察内部组织，对病患来说手术切口小，手术过程痛苦小，术后恢复快，反应轻等特点使病人对手术的接受程度大大提高，对医务人员来说视野大、操作方便、体积小等优点也广泛应用于辅助手术和辅助治疗，同时增加了手术精确性和安全性。为了临床使用时观察体腔内组织或病变器官方便，医疗硬管内窥镜一般会有不同的视向角，常见角度为0°、25°、30°、45°、70°、90°和110°。医生在使用不同视向角的内窥镜时，经常会转动内窥镜以观察不同方向的组织。目前，基于增强现实的硬管内窥镜导航系统，通过将术前获取的多模态影像数据与术中内窥镜融合，并分层渲染显示，为医生提供病灶、重要组织器官、手术器械之间的相对位置关系，精确定位病灶，使手术风险极大地降低。在手术实施前，医生会将内窥镜上的标志物取下进行清洗消毒再装回，该操作会使之前跟踪的空间位置关系无效，因此每次使用内窥镜进行手术时，导航系统都要重新标定内窥镜镜头到标志物的外部参数。在手术过程中，医生会旋转内窥镜以获得最佳视野，而内窥镜一旦发生旋转，则该外部参数会发生改变，所以还需要跟踪内窥镜镜头相对采集电荷藕合器件(ChargeCoupledDevice，CCD)的旋转角度，实时校正内窥镜镜头相对于标志物的外部参数。然而，目前在临床手术中，大多数硬管内窥镜导航系统都不能实时校正内窥镜镜头相对于标志物的转换关系，导致对内窥镜镜头与标志物之间的转换关系的准确度比较低。可见，现有手术导航技术中的内窥镜镜头与标志物之间的转换关系的准确度比较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种校正方法、手术导航系统、电子设备及存储介质，解决现有的在CT图像中分割视神经及内直肌图像分割效果比较差的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种校正方法，应用于手术导航系统，所述手术导航系统包括CCD、内窥镜镜头及目标标志物，所述方法包括：获取所述目标标志物所在第一坐标系与处于初始位置的所述内窥镜镜头所在第二坐标系之间的第一转换关系；获取旋转后的所述内窥镜镜头相对于所述CCD进行旋转所产生的自转补偿矩阵；基于所述第一转换关系及所述自转补偿矩阵，确定所述第一坐标系与处于旋转后的位置的所述内窥镜镜头所在第三坐标系之间的第二转换关系。优选地，所述基于所述第一转换关系及所述自转补偿矩阵，确定所述第一坐标系与处于旋转后的位置的所述内窥镜镜头所在第三坐标系之间的第二转换关系包括：在所述目标标志物设置于所述CCD上的情况下，根据公式(1)计算所述二转换关系，所述公式(1)中，表示所述第二转换关系，Te表示所述自转补偿矩阵，表示所述内窥镜镜头的初始位置与旋转后位置之间的转换关系，表示所述第一转换关系。优选地，所述基于所述第一转换关系及所述自转补偿矩阵，确定所述第一坐标系与处于旋转后的位置的所述内窥镜镜头所在第三坐标系之间的第二转换关系包括：在所述目标标志物设置于内窥镜镜管上的情况下，根据公式(2)计算所述第二转换关系，所述公式(2)中，表示所述第二转换关系，Te表示所述自转补偿矩阵，表示所述第一转换关系。优选地，所述手术导航系统还包括光学追踪设备、棋盘格，所述棋盘格设置有第一标志物；所述获取所述目标标志物所在第一坐标系与处于初始位置的所述内窥镜镜头所在第二坐标系之间的第一转换关系包括：获取所述棋盘格所在第四坐标系到所述第二坐标系的第三转换关系；基于最小二乘刚性变换算法，确定所述第四坐标系到所述第一标志物所在第五坐标系的第四转换关系；通过所述光学追踪设备，确定所述光学追踪设备所在第六坐标系到所述第五坐标系的第五转换关系；通过所述光学追踪设备，确定所述第六坐标系到所述第一坐标系的第六转换关系；基于公式(3)计算所述第一转换关系，所述公式(3)中，表示所述第一转换关系，表示所述第三转换关系，表示所述第四转换关系，表示所述第五转换关系，表示所述第六转换关系的逆。优选地，所述探针设置有第二标志物，其特征在于，所述基于最小二乘刚性变换算法，确定所述第四坐标系到所述第一标志物所在第五坐标系的第四转换关系包括：在所述第四坐标系中确定所述棋盘格的第一角点的第一坐标XB；通过所述探针在所述棋盘格上获取一物理坐标；通过所述光学追踪设备，确定所述第六坐标系到所述第二标志物所在第七坐标系的第七转换关系；根据公式(4)确定所述第一角点在第五坐标系中的第二坐标，XM2表示所述第一角点在第五坐标系中的第二坐标，表示所述第五转换关系，表示所述第七转换关系，XM1表示所述物理坐标；基于所述第一坐标XB、第二坐标XM2及最小二乘刚性变换算法，确定所述第四坐标系到所述第五坐标系的第四转换关系。为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种手术导航系统，包括CCD、内窥镜镜头及目标标志物，还包括：第一获取模块，用于获取所述目标标志物所在第一坐标系与处于初始位置的所述内窥镜镜头所在第二坐标系之间的第一转换关系；第二获取模块，用于获取旋转后的所述内窥镜镜头相对于所述CCD进行旋转所产生的自转补偿矩阵；确定模块，用于基于所述第一转换关系及所述自转补偿矩阵，确定所述第一坐标系与处于旋转后的位置的所述内窥镜镜头所在第三坐标系之间的第二转换关系。优选地，所述确定模块，还用于在所述目标标志物设置于所述CCD上的情况下，根据公式(1)计算所述二转换关系，所述公式(1)中，表示所述第二转换关系，Te表示所述自转补偿矩阵，表示所述内窥镜镜头的初始位置与旋转后位置之间的转换关系，表示所述第一转换关系。优选地，所述确定模块，还用于在所述目标标志物设置于内窥镜镜管上的情况下，根据公式(2)计算所述第二转换关系，所述公式(2)中，表示所述第二转换关系，Te表示所述自转补偿矩阵，表示所述第一转换关系。优选地，所述手术导航系统还包括光学追踪设备、棋盘格，所述棋盘格设置有第一标志物；所述第一获取模块包括：第一获取子模块，用于获取所述棋盘格所在第四坐标系到所述第二坐标系的第三转换关系；确定子模块，用于基于最小二乘刚性变换算法，确定所述第四坐标系到所述第一标志物所在第五坐标系的第四转换关系；第三获取子模块，用于通过所述光学追踪设备，确定所述光学追踪设备所在第六坐标系到所述第五坐标系的第五转换关系；第四获取子模块，用于通过所述光学追踪设备，确定所述第六坐标系到所述第一坐标系的第六转换关系；计算子模块，用于基于公式(3)计算所述第一转换关系，所述公式(3)中，表示所述第一转换关系，表示所述第三转换关系，表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种校正方法，应用于手术导航系统，所述手术导航系统包括CCD、内窥镜镜头及目标标志物，其特征在于，包括：获取所述目标标志物所在第一坐标系与处于初始位置的所述内窥镜镜头所在第二坐标系之间的第一转换关系；获取旋转后的所述内窥镜镜头相对于所述CCD进行旋转所产生的自转补偿矩阵；基于所述第一转换关系及所述自转补偿矩阵，确定所述第一坐标系与处于旋转后的位置的所述内窥镜镜头所在第三坐标系之间的第二转换关系。

【技术特征摘要】
1.一种校正方法，应用于手术导航系统，所述手术导航系统包括CCD、内窥镜镜头及目标标志物，其特征在于，包括：获取所述目标标志物所在第一坐标系与处于初始位置的所述内窥镜镜头所在第二坐标系之间的第一转换关系；获取旋转后的所述内窥镜镜头相对于所述CCD进行旋转所产生的自转补偿矩阵；基于所述第一转换关系及所述自转补偿矩阵，确定所述第一坐标系与处于旋转后的位置的所述内窥镜镜头所在第三坐标系之间的第二转换关系。2.如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述基于所述第一转换关系及所述自转补偿矩阵，确定所述第一坐标系与处于旋转后的位置的所述内窥镜镜头所在第三坐标系之间的第二转换关系包括：在所述目标标志物设置于所述CCD上的情况下，根据公式(1)计算所述二转换关系，所述公式(1)中，表示所述第二转换关系，Te表示所述自转补偿矩阵，表示所述内窥镜镜头的初始位置与旋转后位置之间的转换关系，表示所述第一转换关系。3.如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述基于所述第一转换关系及所述自转补偿矩阵，确定所述第一坐标系与处于旋转后的位置的所述内窥镜镜头所在第三坐标系之间的第二转换关系包括：在所述目标标志物设置于内窥镜镜管上的情况下，根据公式(2)计算所述第二转换关系，所述公式(2)中，表示所述第二转换关系，Te表示所述自转补偿矩阵，表示所述第一转换关系。4.如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述手术导航系统还包括光学追踪设备、棋盘格，所述棋盘格设置有第一标志物；所述获取所述目标标志物所在第一坐标系与处于初始位置的所述内窥镜镜头所在第二坐标系之间的第一转换关系包括：获取所述棋盘格所在第四坐标系到所述第二坐标系的第三转换关系；基于最小二乘刚性变换算法，确定所述第四坐标系到所述第一标志物所在第五坐标系的第四转换关系；通过所述光学追踪设备，确定所述光学追踪设备所在第六坐标系到所述第五坐标系的第五转换关系；通过所述光学追踪设备，确定所述第六坐标系到所述第一坐标系的第六转换关系；基于公式(3)计算所述第一转换关系，所述公式(3)中，表示所述第一转换关系，表示所述第三转换关系，表示所述第四转换关系，表示所述第五转换关系，表示所述第六转换关系的逆。5.如权利要求4所述的校正方法，所述手术导航系统还包括探针，所述探针设置有第二标志物，其特征在于，所述基于最小二乘刚性变换算法，确定所述第四坐标系到所述第一标志物所在第五坐标系的第四转换关系包括：在所述第四坐标系中确定所述棋盘格的第一角点的第一坐标XB；通过所述探针在所述棋盘格上获取一物理坐标；通过所述光学追踪设备，确定所述第六坐标系到所述第二标志物所在第七坐标系的第七转换关系；根据公式(4)确定所述第一角点在第五坐标系中的第二坐标，XM2表示所述第一角点在第五坐标系中的第二坐标，表示所述第五转换关系，表示所述第七转换关系，XM1表示所述物理坐标；基于所述第一坐标XB、第二坐标XM2及最小二乘刚性变换算法，确定所述第四坐标系到所述第五坐标系的第四转换关系。6.一种手术导航系统，包括CCD、内窥镜镜头及目标标志物，其特征在于，还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨峰，武潺，
申请(专利权)人：艾瑞迈迪医疗科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11