一种空间配准方法、装置以及神经外科手术导航系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开一种空间配准方法、装置以及神经外科手术导航系统。该方法中，接收患者目标部位的医学影像数据，建立患者目标部位的三维模型，提取三维模型的医学影像点云，通过手持式扫描装置获得至少包含患者目标部位的空间信息数据，根据空间信息数据生成患者目标部位的融合点云，将医学影像点云和融合点云进行配准，得到坐标变换关系。由于本发明专利技术中根据手持式扫描装置获得的至少包含患者目标部位的空间信息数据生成患者目标部位的融合点云，然后根据医学影像点云和融合点云即可进行配准，无需在病人颅骨上打入螺钉或者在脸部贴若干标记物，也无需对标记物进行选择，大大提高了配准速度，节约了手术时间，满足临床的需要。要。要。

【技术实现步骤摘要】
一种空间配准方法、装置以及神经外科手术导航系统


[0001]本专利技术涉及医疗设备
，具体而言，涉及一种空间配准方法、装置以及神经外科手术导航系统。

技术介绍

[0002]神经导航系统能够帮助医生确定病灶位置和边界，在使用时，需要对术前患者医学影像数据进行三维建模得到虚拟模型，然后将手术部位与虚拟模型进行空间配准，从而确定病灶的精准位置。
[0003]现有技术中采用面配准方式进行空间配准，该面配准原理是在病人空间用激光扫描仪获取病人脸部的部分点云，在图像空间提取一个代表病人脸部部分特征(例如眼睛和鼻子)的表面点云，通过迭代的方法对这两个点云进行匹配。然而，由于临床上，扫描仪固定在三角架上且需要被跟踪，限制了扫描仪的扫描范围，导致扫描仪仅提取脸部信息，导致脸部之外的部分配准精度不高，不能满足临床的需要，此外采用点激光发生器(例如红外激光发生器)发出单一光线进行多点扫描，需要消耗较多时间。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种空间配准方法、装置以及神经外科手术导航系统，能够提供快速配准，满足临床的需要。具体的技术方案如下。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种空间配准方法，包括：
[0006]接收包含患者目标部位的医学影像数据，建立所述患者目标部位的三维模型，提取所述三维模型的医学影像点云；
[0007]通过手持式扫描装置获得至少包含所述患者目标部位的空间信息数据，根据所述空间信息数据生成所述患者目标部位的融合点云；
[0008]将所述医学影像点云和所述融合点云进行配准，得到坐标变换关系。
[0009]可选的，所述手持式扫描装置获得的空间信息数据包括所述手持式扫描装置在不同位置获得的扫描点云。
[0010]可选的，所述手持式扫描装置具有空间定位结构，所述根据所述空间信息数据生成所述患者目标部位的融合点云的步骤，包括：
[0011]根据所述空间定位结构在光学追踪设备空间坐标系中的空间位置信息，将所述空间信息数据转换到所述光学追踪设备空间坐标系中，得到转换后的空间信息数据，根据所述转换后的空间信息数据生成所述患者目标部位的融合点云。
[0012]可选的，所述根据所述空间定位结构在光学追踪设备空间坐标系中的空间位置信息，将所述空间信息数据转换到所述光学追踪设备空间坐标系中，得到转换后的空间信息数据，根据所述转换后的空间信息数据生成所述患者目标部位的融合点云的步骤，包括：
[0013]根据所述空间定位结构在光学追踪设备空间坐标系中的空间位置信息，将所述手持式扫描装置在不同位置获得的扫描点云分别转换到所述光学追踪设备空间坐标系中，得
到若干转换后的扫描点云，根据若干转换后的扫描点云生成所述患者目标部位的融合点云。
[0014]可选的，所述根据所述空间定位结构在光学追踪设备空间坐标系中的空间位置信息，将所述手持式扫描装置在不同位置获得的扫描点云分别转换到所述光学追踪设备空间坐标系中，得到若干转换后的扫描点云，根据若干转换后的扫描点云生成所述患者目标部位的融合点云的步骤，包括：
[0015]针对所述手持式扫描装置获得扫描点云的各个位置，根据在该位置时连接所述手持式扫描装置的空间定位结构与所述手持式扫描装置之间的相对位置关系，确定所述手持式扫描装置到所述空间定位结构的第一转换矩阵；
[0016]根据在该位置时所述空间定位结构在光学追踪设备空间坐标系中的空间位置信息确定所述空间定位结构到所述光学追踪设备的第二转换矩阵；
[0017]根据所述第一转换矩阵和所述第二转换矩阵将所述手持式扫描装置在该位置获得的扫描点云转换到所述光学追踪设备空间坐标系中，得到在该位置转换后的扫描点云；
[0018]对不同位置转换后的扫描点云进行融合，生成所述患者目标部位的融合点云。
[0019]可选的，所述空间信息数据还包括位置指示装置在手持式扫描装置于各位置处获得的扫描点云坐标系中的空间位置信息，所述根据所述空间信息数据生成所述患者目标部位的融合点云的步骤，包括：
[0020]针对所述手持式扫描装置获得空间信息数据的各个位置，根据在该位置时位置指示装置在手持式扫描装置获得的扫描点云坐标系中的空间位置信息，确定所述手持式扫描装置到所述位置指示装置的第三转换矩阵；
[0021]根据在该位置时所述位置指示装置在光学追踪设备空间坐标系中的空间位置信息确定所述位置指示装置到所述光学追踪设备的第四转换矩阵；
[0022]根据所述第三转换矩阵和所述第四转换矩阵将手持式扫描装置在该位置获得的扫描点云转换到所述光学追踪设备空间坐标系中，得到在该位置转换后的扫描点云；
[0023]对不同位置转换后的扫描点云进行融合，生成所述患者目标部位的融合点云。
[0024]可选的，在不同位置获得的扫描点云至少两两之间有重叠部分，所述根据所述空间信息数据生成所述患者目标部位的融合点云的步骤，包括：
[0025]根据所述重叠部分，将存在重叠部分的扫描点云进行拼接，生成所述患者目标部位的融合点云。
[0026]可选的，所述空间信息数据还包括位置指示装置在手持式扫描装置坐标系中的空间位置信息，所述根据所述空间信息数据生成所述患者目标部位的融合点云的步骤，包括：
[0027]根据位置指示装置在手持式扫描装置坐标系中的空间位置信息，将所述手持式扫描装置在不同位置获得的扫描点云分别转换至以位置指示装置为原点的位置指示装置坐标系中，生成所述患者目标部位的融合点云。
[0028]可选的，所述将所述医学影像点云和所述融合点云进行配准，得到坐标变换关系的步骤，包括：
[0029]通过点与点配准方式以及点与面配准方式对所述医学影像点云和所述融合点云进行配准，得到坐标变换关系。
[0030]第二方面，本专利技术提供了一种空间配准装置，包括：
[0031]医学影像点云提取模块，用于接收包含患者目标部位的医学影像数据，建立所述患者目标部位的三维模型，提取所述三维模型的医学影像点云；
[0032]融合点云生成模块，用于通过手持式扫描装置获得至少包含所述患者目标部位的空间信息数据，根据所述空间信息数据生成所述患者目标部位的融合点云；
[0033]配准模块，用于将所述医学影像点云和所述融合点云进行配准，得到坐标变换关系。
[0034]可选的，所述手持式扫描装置获得的空间信息数据包括所述手持式扫描装置在不同位置获得的扫描点云。
[0035]可选的，所述手持式扫描装置具有空间定位结构，所述融合点云生成模块，具体用于：
[0036]根据所述空间定位结构在光学追踪设备空间坐标系中的空间位置信息，将所述空间信息数据转换到所述光学追踪设备空间坐标系中，得到转换后的空间信息数据，根据所述转换后的空间信息数据生成所述患者目标部位的融合点云。
[0037]可选的，所述融合点云生成模块，具体用于：
[0038]根据所述空间定位结构在光学追踪设备空间坐标系中的空间位置信息，将所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间配准方法，其特征在于，包括：接收包含患者目标部位的医学影像数据，建立所述患者目标部位的三维模型，提取所述三维模型的医学影像点云；通过手持式扫描装置获得至少包含所述患者目标部位的空间信息数据，根据所述空间信息数据生成所述患者目标部位的融合点云；将所述医学影像点云和所述融合点云进行配准，得到坐标变换关系。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述手持式扫描装置获得的空间信息数据包括所述手持式扫描装置在不同位置获得的扫描点云。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述手持式扫描装置具有空间定位结构，所述根据所述空间信息数据生成所述患者目标部位的融合点云的步骤，包括：根据所述空间定位结构在光学追踪设备空间坐标系中的空间位置信息，将所述空间信息数据转换到所述光学追踪设备空间坐标系中，得到转换后的空间信息数据，根据所述转换后的空间信息数据生成所述患者目标部位的融合点云。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述空间定位结构在光学追踪设备空间坐标系中的空间位置信息，将所述空间信息数据转换到所述光学追踪设备空间坐标系中，得到转换后的空间信息数据，根据所述转换后的空间信息数据生成所述患者目标部位的融合点云的步骤，包括：根据所述空间定位结构在光学追踪设备空间坐标系中的空间位置信息，将所述手持式扫描装置在不同位置获得的扫描点云分别转换到所述光学追踪设备空间坐标系中，得到若干转换后的扫描点云，根据若干转换后的扫描点云生成所述患者目标部位的融合点云。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述空间定位结构在光学追踪设备空间坐标系中的空间位置信息，将所述手持式扫描装置在不同位置获得的扫描点云分别转换到所述光学追踪设备空间坐标系中，得到若干转换后的扫描点云，根据若干转换后的扫描点云生成所述患者目标部位的融合点云的步骤，包括：针对所述手持式扫描装置获得扫描点云的各个位置，根据在该位置时连接所述手持式扫描装置的空间定位结构与所述手持式扫描装置之间的相对位置关系，确定所述手持式扫描装置到所述空间定位结构的第一转换矩阵；根据在该位置时所述空间定位结构在光学追踪设备空间坐标系中的空间位置信息确定所述空间定位结构到所述光学追踪设备的第二转换矩阵；根据所述第一转换矩阵和所述第二转换矩阵将所述手持式扫描装置在该位置获得的扫描点云转换到所述光学追踪设备空间坐标系中，得到在该位置转换后的扫描点云；对不同位置转换后的扫描点云进行融合，生成所述患者目标部位的融合点云。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述空间信息数据还包括位置指示装置在手持式扫描装置于各位置处获得的扫描点云坐标系中的空间位置信息，所述根据所述空间信息数...

【专利技术属性】
技术研发人员：旷雅唯，刘文博，李赞，
申请(专利权)人：华科精准北京医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：