一种白内障手术导航系统技术方案

本发明专利技术提出了一种白内障手术导航系统，白内障手术导航系统包括：图像获取模块，用于获取眼前节源图像和与眼前节源图像对应的眼前节目标图像；图像处理模块，用于根据血管结构数据将眼前节源图像相对眼前节目标图像进行图像配准，以确定眼前节源图像的源图像最陡子午线；切口确定模块，用于根据源图像最陡子午线确定白内障手术导航的角膜缘切口位置。本发明专利技术的有益效果是：实现了白内障手术切口的无标记准确定位。记准确定位。记准确定位。

【技术实现步骤摘要】
一种白内障手术导航系统


[0001]本专利技术涉及手术图像处理
，具体而言，涉及一种白内障手术导航系统。

技术介绍

[0002]手术是白内障治疗的主要方式，如今白内障手术已进入屈光手术时代，散光是影响白内障术后视力质量的重要因素之一，白内障手术切口是引起角膜散光的主要因素之一，切口位置的不同对术后角膜散光造成的影响不尽相同。
[0003]目前，在白内障手术前，临床通过角膜地形图或角膜曲率计等确定角膜曲率最大子午线，从而确立最佳手术切口位置，然而，手术时患者由术前的坐立位转换成术中的躺卧位，眼球会发生不同程度的自旋，最陡子午线轴向位置也随之改变，进而导致手术切口位置改变。术中医生根据术前拍摄的标准眼前节图像凭借自身经验规划术中手术切口的位置，这种术中手术切口位置的规划对新手医生非常不友好，且主观差异性大，术源性散光发生率较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，为达上述目的本专利技术提供一种白内障手术导航系统，包括：图像获取模块，用于获取眼前节源图像和与所述眼前节源图像对应的眼前节目标图像；图像处理模块，用于根据血管结构数据将所述眼前节源图像相对所述眼前节目标图像进行图像配准，以确定所述眼前节源图像的源图像最陡子午线；切口确定模块，用于根据所述源图像最陡子午线确定白内障手术导航的角膜缘切口位置。
[0005]进一步地，所述图像处理模块具体用于：确定所述眼前节目标图像的目标图像最陡子午线；根据所述眼前节源图像、所述眼前节目标图像和无监督神经网络配准模型对所述眼前节源图像进行图像配准，得到配准后的变换图像；确定所述变换图像相对所述眼前节源图像的变化量，以及根据所述变化量和所述目标图像最陡子午线确定所述眼前节源图像的源图像最陡子午线。
[0006]进一步地，所述图像处理模块具体用于：将所述眼前节源图像和所述眼前节目标图像输入所述无监督神经网络配准模型，得到图像变形矩阵；通过插值方法将所述图像变形矩阵作用于所述眼前节源图像，得到所述变换图像。
[0007]进一步地，所述图像处理模块具体用于：确定所述变换图像相对所述眼前节源图像的变化位移，以及确定所述眼前节源图
像的角膜缘中心位置；根据所述角膜缘中心位置、所述血管结构数据和所述变化位移确定眼球旋转角度；将所述眼球旋转角度作为最陡子午线旋转角度，根据所述最陡子午线旋转角度和所述目标图像最陡子午线确定所述源图像最陡子午线。
[0008]进一步地，所述无监督神经网络配准模型的损失函数由所述变换图像与所述眼前节目标图像的相似度、血管结构相似度以及正则项组成，所述血管结构数据包括血管目标图像和血管源图像；所述图像处理模块具体还用于：根据所述血管目标图像、所述血管源图像和Dice函数确定所述血管结构相似度。
[0009]进一步地，所述损失函数的确定公式包括：；其中，表示所述变换图像与所述目标图像的相似度，表示所述血管目标图像，表示图像变形矩阵，表示由所述血管源图像和所述图像变形矩阵确定的血管变换图像，表示所述血管结构相似度，表示正则项，所述正则项的确定公式包括：，表示恒等变换。
[0010]进一步地，所述图像处理模块具体还用于：将所述眼前节源图像进行图像中心裁剪；提取裁剪后的所述眼前节源图像的图像特征；根据所述图像特征和预设的角膜缘实时分割模型生成角膜缘内侧区域掩膜；将所述角膜缘内侧区域掩膜拟合得到的椭圆作为角膜缘；所述切口确定模块具体用于：确定所述角膜缘切口位置为所述角膜缘与所述源图像最陡子午线的相交位置。
[0011]进一步地，所述图像处理模块基于U
‑
Net架构提取裁剪后的所述眼前节源图像的高层次语义特征，作为所述图像特征，其中，所述U
‑
Net架构的编码器特征提取模块为ResNet
‑
34残差模块，所述U
‑
Net架构的底层采用密集空洞卷积模块和残差多核池化模块连接编码模块与解码模块，通过所述解码模块提取目标特征的所述高层次语义特征。
[0012]进一步地，所述图像获取模块具体用于：获取由多种眼前节图像设备采集的术前标准图像作为所述眼前节目标图像，以及术中显微镜图像作为所述眼前节源图像。
[0013]本专利技术还提出了一种白内障手术导航系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，当所述处理器执行所述程序时，实现如下步骤：获取眼前节源图像和与所述眼前节源图像对应的眼前节目标图像；根据血管结构数据将所述眼前节源图像相对所述眼前节目标图像进行图像配准，以确定所述眼前节源图像的源图像最陡子午线；根据所述源图像最陡子午线确定白内障手术导航的角膜缘切口位置。
[0014]本专利技术中的白内障手术导航系统，通过获取患者眼部的眼前节源图像和眼前节目标图像，后续能够根据眼前节源图像引导操作，结合眼部的血管结构数据以及将眼前节目标图像作为眼前节源图像的对比参照，以此进行眼前节源图像的图像配准，以此便于准确
确定眼前节源图像的源图像最陡子午线，能够利用源图像最陡子午线确定出适应患者的白内障手术切口位置，以此实现手术导航的快速定位。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例所述的白内障手术导航系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例所述的眼前节目标图像，其中，实线圆圈示意为角膜缘，虚线圆圈与一标识线，虚线圆圈与实线圆圈之间为分割的巩膜血管区域，长方形虚线框为待配准的血管区域，实线直线为目标图像最陡子午线；图3为本专利技术实施例所述的眼前节源图像，其中，实线圆圈示意为角膜缘，虚线圆圈与一标识线，虚线圆圈与实线圆圈之间为分割的巩膜血管区域，长方形虚线框为待配准的血管区域，实现直线为确定得到的源图像最陡子午线，源图像最陡子午线与角膜缘的交点为角膜缘切口位置。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。
[0017]要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0018]在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。
[0019]结合图1所示，本专利技术实施例提出了一种白内障手术导航系统，包括：图像获取模块，用于获取眼前节源图像和与所述眼前节源图像对应的眼前节目标图像；其中，眼前节源图像为医生需要针对进行手术的实时眼球图像，即获取的眼前节源图像是术中眼前节图像，眼前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种白内障手术导航系统，其特征在于，包括：图像获取模块，用于获取眼前节源图像和与所述眼前节源图像对应的眼前节目标图像；图像处理模块，用于根据血管结构数据将所述眼前节源图像相对所述眼前节目标图像进行图像配准，以确定所述眼前节源图像的源图像最陡子午线；切口确定模块，用于根据所述源图像最陡子午线确定白内障手术导航的角膜缘切口位置。2.根据权利要求1所述的白内障手术导航系统，其特征在于，所述图像处理模块具体用于：确定所述眼前节目标图像的目标图像最陡子午线；根据所述眼前节源图像、所述眼前节目标图像和无监督神经网络配准模型对所述眼前节源图像进行图像配准，得到配准后的变换图像；确定所述变换图像相对所述眼前节源图像的变化量，以及根据所述变化量和所述目标图像最陡子午线确定所述眼前节源图像的源图像最陡子午线。3.根据权利要求2所述的白内障手术导航系统，其特征在于，所述图像处理模块具体用于：将所述眼前节源图像和所述眼前节目标图像输入所述无监督神经网络配准模型，得到图像变形矩阵；通过插值方法将所述图像变形矩阵作用于所述眼前节源图像，得到所述变换图像。4.根据权利要求2所述的白内障手术导航系统，其特征在于，所述图像处理模块具体用于：确定所述变换图像相对所述眼前节源图像的变化位移，以及确定所述眼前节源图像的角膜缘中心位置；根据所述角膜缘中心位置、所述血管结构数据和所述变化位移确定眼球旋转角度；将所述眼球旋转角度作为最陡子午线旋转角度，根据所述最陡子午线旋转角度和所述目标图像最陡子午线确定所述源图像最陡子午线。5.根据权利要求2所述的白内障手术导航系统，其特征在于，所述无监督神经网络配准模型的损失函数由所述变换图像与所述眼前节目标图像的相似度、血管结构相似度以及正则项组成，所述血管结构数据包括血管目标图像和血管源图像；所述图像处理模块具体还用于：根据所述血管目标图像、所述血管源图像和Dice函数确定所述血管结构相似度。6.根据权利要求5所述的白内障手术导航系统，其特征在于，所述损失函数的确定公式包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾愿愿，赵一天，牟磊，方利鑫，岳星宇，蒋珊珊，
申请(专利权)人：宁波慈溪生物医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：