一种混合现实超声导航系统技术方案

本发明专利技术涉及一种混合现实超声导航系统，通过混合现实设备、追踪设备、追踪器与超声扫描，所述超声探头上安装有混合追踪器；所述混合现实设备用于接收三维仿真模型并投射至患者实际的空间位置；实现了在现实空间场景中，实时在患者手术区域现实术中超声与术前CT融合图像，让医生的视野无需离开手术区域，且使用超声进行辅助定位，实现一种无辐射剂量的混合现实超声导航方法。

【技术实现步骤摘要】
一种混合现实超声导航系统
本专利技术涉及医疗器械
，尤其涉及一种混合现实超声导航系统。
技术介绍
传统的手术导航系统主要有两类：一类是仅依靠术前的CT、MRI影像进行术中的导航，这类手术导航系统存在的问题是很难实时的跟踪和反映具有弹性的人体组织或器官，由于人体组织或器官会在与手术器械接触时发生弹性形变，术前的医学影像数据与术中实际情况无法完全匹配。另一类是将术前的CT、MRI影像与术中的实时医学影像进行配准、融合后，再进行图像引导的手术导航。现有的手术在术前用CT、核磁共振、B超、X光等医学影像设备拍摄患部，在显示屏上呈现2D平面图像，医生根据2D图像想象病患部位空间位置及结构，并据此施术。且传统导航系统需要医生在手术时视野关注电脑屏幕以观察导航的结果，有时需要不断的扫描X光，引入辐射剂量，对医生与患者造成伤害。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种实现了在现实空间场景中，实时在患者手术区域现实术中超声与术前CT融合图像，让医生的视野无需离开手术区域的混合现实超声导航系统。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合现实超声导航系统，其特征在于：具有超声探头、混合追踪器、追踪设备和佩戴于医生头部的混合现实设备；所述超声探头上安装有混合追踪器；所述混合现实设备用于接收三维仿真模型并投射至患者实际的空间位置；其具体步骤如下：/n(1)对患者进行术前CT医学影像扫描，获得术前CT图像序列，并导入混合现实设备；/n(2)对追踪设备的位置进行固定，并通过追踪设备得到超声成像在追踪设备坐标系w下的空间方位，具体为：开启追踪设备，通过混合追踪器实现超声探头的方位追踪，得到方位转换矩阵

【技术特征摘要】
1.一种混合现实超声导航系统，其特征在于：具有超声探头、混合追踪器、追踪设备和佩戴于医生头部的混合现实设备；所述超声探头上安装有混合追踪器；所述混合现实设备用于接收三维仿真模型并投射至患者实际的空间位置；其具体步骤如下：
(1)对患者进行术前CT医学影像扫描，获得术前CT图像序列，并导入混合现实设备；
(2)对追踪设备的位置进行固定，并通过追踪设备得到超声成像在追踪设备坐标系w下的空间方位，具体为：开启追踪设备，通过混合追踪器实现超声探头的方位追踪，得到方位转换矩阵同时让超声探头扫描配准模块，根据超声探头探测出的配准模块的标记点并结合混合追踪器的方位，计算出装有混合追踪器的超声探头与期望成像位置之间的转换矩阵从而计算出追踪设备与超声成像之间的转换矩阵其中，
(3)将处于追踪状态下的超声探头，沿下上下上的模式在病患位置进行连续扫描，得到以追踪设备原点与坐标系w为准的术中超声图像序列；
(4)分别在术中超声图像序列与术前CT图像序列选取至少三个特征点，计算获得术前CT序列到术中超声序列的注册转换矩阵从而实现术前CT图像序列与术中超声图像序列的融合；
(5)将追踪设备获得的空间信息，传递给混合现实设备，混合现实设备基于追踪设备到混合现实设备之间的坐标转换矩阵和追踪设备与超声成像之间的转换矩阵计算出以混合现实设备为坐标中心的术中超声图像方位矩阵其中实现混合现实设备佩戴者在现实场景中实时看到术中超声与术前CT的融合图像，且该图像位置就在患者的实际位置。


2.根据权利要求1所述的混合现实超声导航系统，其特征在于，所述配准模块包括一个追踪器与一系列标记点，这些标记点的方位与配准模块的追踪器相对固定，即可以由追踪器的方位矩阵推导出这些标记点的方位。


3.根据权利要求2所述的混合现实超声导航系统，其特征在于，所述步骤(2)具体为：
A、首先获取超声探头可探测标记点在超声图像期望位置的空间中的位置
B、获取超声图像原始追踪位置中相对应的可探测标记点在超声图像原始追踪位置中的位置；
C、推导出可探测标记点在超声图像原始追踪位置的中的空间位置；
D、计算出装有混合追踪器超声探头与期望成像位置之间的转换矩阵


4.根据权利要求3所述的混合现实超声导航系统，其特征在于，所述步骤A具体为：记配准模块的标记点的第一排的左边点为a点，第一排的右边点为b点；第二排的点为c；第三排的点为d；且a、b、c、d四个点在一个平面上，并平行于配准模块上的追踪器的zcyc平面，同时已知zcyc平面与a、b、c、d点的平面之间距离为h，追踪器与a点之间的距离以及a点和b点之间的距离均为d，第一排到第二排之间的距离和第二排到第三排之间的距离均为v，由于配准模块上的追踪器的方位转换矩阵已知，从而推导出在混合追踪器的坐标系p下a点的位置为b点的位置为c点的位置为d点的位置为根据得到其中为的逆矩阵；
所述步骤B具体为：通过图像识别出超声图像原始追踪位置中四个标记点a’，b’，c’，d’成像的像素位置，结合超声图像每像素对应的长宽距离，得到其分别到图像上边界与左边界的距离，最后得到a’，b’，c’，d’到图像上边界与左边界的距离分别为Va’，Ha’；Vb’，H...

【专利技术属性】
技术研发人员：张嘉伟，陈亮，韩曼曼，赵泉洲，
申请(专利权)人：常州锦瑟医疗信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32