一种基于光学扫描自动化轮廓分割匹配的无辐射经皮脊柱定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光学扫描自动化轮廓分割匹配的无辐射经皮脊柱定位方法，通过临床影像资料处理系统导入临床影像数据(CT)分割并重建出人体背部轮廓和脊柱的三维模型，通过结构光/TOF(Time of flight)光学扫描设备扫查并重建人体背部轮廓三维模型，最后经过三维图像处理系统匹配计算，显示输出脊柱模型和光学扫描的人体背部轮廓模型的三维坐标关系。本发明专利技术方法基于光学扫描设备，实现脊柱模型和光学扫描的人体背部轮廓模型的匹配和定位，具有无辐射，占用空间少，扫描速度快，显示结果直观，可重复性高等优势。

A non radiation percutaneous spine localization method based on automatic contour segmentation and matching of optical scanning

The invention discloses a non radiation percutaneous spine positioning method based on automatic contour segmentation and matching of optical scanning. The clinical image data processing system is used to import clinical image data (CT) to segment and reconstruct the 3D model of human back contour and spine, and the structured light / TOF (time of flight) optical scanning equipment is used to scan and reconstruct the 3D model of human back contour The matching calculation of 3D image processing system shows the 3D coordinate relationship between the output spine model and the optical scanning human back contour model. The method of the invention realizes the matching and positioning of the spine model and the back contour model of the human body based on the optical scanning device, and has the advantages of no radiation, less occupied space, fast scanning speed, intuitive display results and high repeatability.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光学扫描自动化轮廓分割匹配的无辐射经皮脊柱定位方法
本专利技术涉及医疗技术和计算机图像处理领域，是一种基于光学扫描自动化轮廓分割匹配的无辐射经皮脊柱定位方法。
技术介绍
目前，经皮微创脊柱外科手术已经应用于椎间盘切除、椎板切除减压、椎间孔切开术以及囊肿、肿瘤切除等，其优势在于创伤小，能最大程度地保护脊柱及其周围的解剖结构。经皮内镜手术是经皮微创脊柱外科的代表，其创伤小且直观，显示系统与其他手术内镜平台通用，经济投入不高，具有良好的临床应用前景；但其技术掌握不易，尤其对术中定位穿刺要求较高。通常脊柱外科医生需要待患者麻醉固定体位后，通过术中C臂机透视获得的二维影像图像来判断手术区皮肤下方所对应的脊柱节段是否正确，这种基于临床经验的判断方法不直观且准确率不高，多次尝试对患者和医护人员都会造成额外辐射暴露。现有的精度较高的脊柱外科手术导航设备均需要在切开皮肤后，注册皮肤下方固定的骨性标志物来达到手术导航的目的。这种方式的导航设备均基于X线，通常需要配合辐射量较大的三维C臂或术中CT；体积庞大，容易造成手术和麻醉器械之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光学扫描自动化轮廓分割匹配的无辐射经皮脊柱定位方法，其特征在于包括如下步骤：/nS1.医学影像处理流程/n1.1:获取临床影像DICOMs资料；/n1.2:对临床影像DICOMs资料，通过设定CT阈值范围分离提取出人体脊柱的CT值，提取后以骨质密度重建输出人体脊柱的三维模型并保存；/n1.3:对临床影像DICOMs资料，通过设定CT阈值范围分离提取出人体轮廓的CT值；/n1.4:以空气密度填充人体轮廓外的三维空间，以去除人体轮廓外的其他杂质信号；/n1.5:将大于空气密度的CT值以一均值覆盖；/n1.6:通过选择ROI裁剪步骤1.5处理后的DICOMs图像，以图像中心点为中心，以背...

【技术特征摘要】
1.一种基于光学扫描自动化轮廓分割匹配的无辐射经皮脊柱定位方法，其特征在于包括如下步骤：
S1.医学影像处理流程
1.1:获取临床影像DICOMs资料；
1.2:对临床影像DICOMs资料，通过设定CT阈值范围分离提取出人体脊柱的CT值，提取后以骨质密度重建输出人体脊柱的三维模型并保存；
1.3:对临床影像DICOMs资料，通过设定CT阈值范围分离提取出人体轮廓的CT值；
1.4:以空气密度填充人体轮廓外的三维空间，以去除人体轮廓外的其他杂质信号；
1.5:将大于空气密度的CT值以一均值覆盖；
1.6:通过选择ROI裁剪步骤1.5处理后的DICOMs图像，以图像中心点为中心，以背部轮廓最高点为边界，切割DICOMs图像，提取出只包含人体背部的图像信息，重建输出密度均匀的人体背部轮廓的三维模型并保存；
1.7:合并步骤1.2和步骤1.6的两个模型数据的坐标数据，建立统一的坐标系；
1.8:采用基于点云库的算法，提取人体背部轮廓的三维模型网格的顶点坐标/法向量坐标；采用非极大值抑制算法提取模型表征边缘信息；生成基于临床影像的人体背部皮肤轮廓的三维薄层点云模型；
1.9:合并基于临床影像的人体背部皮肤轮廓的三维薄层点云模型和人体脊柱的三维模型，建立统一坐标系；
S2.光学图像处理流程
2.1:注册标定结构光/TOF光学发射装置(1)以及接收相机(2)；
2.2:通过光学发射装置(1)以人体背部的任意感兴趣区域为中心，并在最优分辨率下投射结构光/TOF，通过接收相机(2)接收扫描到的背部轮廓数据，上传至图像处理系统(3)，重建出光学扫描的人体背部轮廓三维模型并保存；
2.3:采用基于点云库的算法，提取光学扫描的人体背部轮廓三维模型网格顶点坐标/法向量坐标；采用非极大值抑制算法提取模型表征边缘信息；生成光学扫描的...

【专利技术属性】
技术研发人员：江晓航，朱永坚，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33