一种医疗导航方法技术

本发明专利技术公开了一种医疗导航方法，涉及医疗导航定位技术领域，包括建立双目相机坐标系与模型坐标系的转换矩阵；获取MRI数据，并将MRI数据转换为MRI点云数据；通过环境点云数据和环境RGB数据，得到人脸点云数据；将MRI点云数据和人脸点云数据进行配准，得到点云匹配矩阵；建立双目相机坐标系和点云相机坐标系之间的标定矩阵；通过双视角导航算法，在计算机上显示模型线圈和MRI数据的位置关系，根据位置关系确定目标位置。本发明专利技术采用双目相机和点云相机，根据模型线圈和MRI数据位置关系确定目标位置，从而能够更有效的追踪目标位置，有利于提供更精准、更便捷的导航指导，提高了治疗效率和治疗效果，改善了导航的操作难度。改善了导航的操作难度。改善了导航的操作难度。

【技术实现步骤摘要】
一种医疗导航方法


[0001]本专利技术涉及医疗导航定位
，更具体地，涉及一种医疗导航方法。

技术介绍

[0002]随着社会的快速发展，生活和工作节奏加快，现代人的生活压力增大，“抑郁”、“焦虑”等精神类疾病的词语时常出现在生活中，精神类疾病的发病率也日益增高。
[0003]1985年，Barker等将通电的刺激线圈放置在被试者头部上方，对大脑皮层运动区进行磁场刺激，观察到被试者的手部肌肉产生抽动，并将小指外展肌的运动皮质诱发的电位(motor evoked potentials，MEPs)通过表面电极记录下来，这种形式即经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation，TMS)。1987年，Amassian等通过实验证明刺激线圈的放置方向对TMS针对大脑皮层的刺激效果有影响；1993年，Hoflide等将经颅磁刺激应用于抑郁症的治疗，实验证明TMS对抑郁症有一定的治疗效果；2005年，Edwards等利用实验证明低强度的重复经颅磁刺激能够引起大脑皮层神经元的兴奋性；2007年，Joo E Y等研究发现，长时间、低频重复经颅磁刺激对癫痫的症状有减轻效果；2015年，Ku Y等利用单脉冲经颅磁刺激对大脑感觉皮层和侧后顶叶皮质进行刺激，发现这种刺激形式对大脑的认知功能有干预作用。
[0004]然而在临床应用经颅磁刺激治疗时存在诸多困难，极大的约束了经颅磁刺激技术在精神类和神经类疾病的治疗领域的应用和推广。主要困难有：第一，TMS刺激线圈的定位依赖医生经验和技术，主观性较强，刺激线圈放置不准确将影响治疗效果。第二，放置刺激线圈的过程中，患者的大脑结构不可见，而每个人的头部结构不同，定位帽不具有通用性，精度太差。第三，经颅磁刺激治疗每次治疗时间持续15至30分钟，此过程如果患者头部稍有移动，将导致刺激线圈的放置位置发生变化。若将患者头部固定，随着刺激时间的增长，肌肉收缩紧张，患者会感到不适。上述几个问题是目前影响经颅磁刺激治疗精度的主要原因，也是经颅磁刺激技术在推广应用中需要解决的技术难题。
[0005]伴随着医学成像技术和医学图像处理技术的迅速发展，基于影像引导的手术系统应运而生，借助于医学图像的三维重建模型，医生能够直观、精确的分析器官或组织的结构及其周围组织。影像引导手术系统使用患者的术中图像和相关病变及周围组织的三维模型来实时指导临床程序的实施。在手术操作过程中，影像引导软件可以准确地显示患者的组织解剖结构和病变周围的三维空间的细节。影像引导是利用医学成像技术扫描头部影像，对获取的医学头部图像进行分割、三维重建等，建立包含脑组织的头部三维模型，在重建的大脑三维模型上规划刺激靶点，再利用图像配准技术将大脑三维模型上的靶点映射到术中患者头部，从而指导医生定位靶点。
[0006]采用光学辅助导航，是目前最具代表性的商业化的TMS导航系统。2008年，Lars Matthau
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s等利用Polaris Spectra光学跟踪装置与Adept Viper s850六轴机器人组成TMS机器人治疗系统。系统利用机器人夹持刺激线圈，光学跟踪装置由支架固定，在试验者头部固定标志物，用于光学跟踪装置定位头部坐标。使用光学导航定位系统能够实现经颅
磁刺激治疗过程的可视化操作，在一定程度上提高刺激线圈定位的准确性，然而目前的导航在操作上相对繁琐，如果摄像机被勿触碰可能导致重新注册的问题等，同时，可视化操作视角单一，不便操作。另外单独使用红外双目摄像机需要患者佩戴反光模型，对于自闭症等病人可能不适用。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种医疗导航方法，采用双目相机和点云相机，通过点云匹配算法，根据模型线圈和MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)数据位置关系确定目标位置，从而能够更有效的追踪目标位置，有利于提高追踪的精确度，提供更精准、更便捷的导航指导，提高了治疗效率和治疗效果，改善了导航的操作难度。
[0008]本申请有如下技术方案：
[0009]本申请提供一种医疗导航方法，包括：
[0010]建立双目相机坐标系与模型坐标系的转换矩阵；
[0011]获取MRI数据，并将所述MRI数据转换为MRI点云数据；
[0012]利用点云相机获取环境点云数据和环境RGB数据，并通过环境点云数据和环境RGB数据，得到人脸点云数据；
[0013]将所述MRI点云数据和所述人脸点云数据进行配准，得到点云匹配矩阵；
[0014]建立双目相机坐标系和点云相机坐标系之间的标定矩阵；
[0015]利用所述双目相机坐标系与模型坐标系的转换矩阵、所述双目相机坐标系和点云相机坐标系之间的标定矩阵、所述点云匹配矩阵，通过双视角导航算法，在计算机上显示模型线圈和MRI数据的位置关系，根据所述位置关系确定目标位置。
[0016]可选地，其中：
[0017]所述建立双目相机坐标系与模型坐标系的转换矩阵，具体为：
[0018]通过计算机建立模型线圈，在所述模型线圈中设置至少4个第一标定点；
[0019]在刺激线圈上设置第一标记物；
[0020]在所述刺激线圈上设置与所述模型线圈中的至少4个第一标定点一一对应的第二标定点；
[0021]根据所述第一标定点在模型坐标系下的坐标和所述第二标定点在第一标记物坐标系下的坐标，得到所述第一标记物坐标系和所述模型坐标系的转换矩阵；
[0022]根据所述双目相机，得到所述第一标记物坐标系和所述双目相机坐标系的转换矩阵；
[0023]根据所述第一标记物坐标系和所述模型坐标系的转换矩阵、所述第一标记物坐标系和所述双目相机坐标系的转换矩阵，得到所述双目相机坐标系与模型坐标系的转换矩阵。
[0024]可选地，其中：
[0025]所述并通过环境点云数据和环境RGB数据，得到人脸点云数据，具体为：
[0026]通过人脸检测算法在环境RGB数据中提取人脸数据；
[0027]将环境点云数据配准到RGB坐标系内，并根据所述人脸数据去除非人脸点云数据，得到人脸点云数据。
[0028]可选地，其中：
[0029]所述将所述MRI点云数据和所述人脸点云数据进行配准，得到点云匹配矩阵，具体为：
[0030]利用RANSAC算法，将MRI点云数据和所述人脸点云数据进行粗匹配，得到粗匹配数据；
[0031]利用ICP算法，对所述粗匹配数据进行精确匹配，建立MRI点云数据与点云相机下人脸点云数据之间的关系，得到点云匹配矩阵。
[0032]可选地，其中：
[0033]所述建立双目相机坐标系和点云相机坐标系之间的标定矩阵，具体为：
[0034]在所述点云相机坐标系下选取至少4个第一坐标点；
[0035]在所述双目相机坐标系下选取至少4个第二坐标点；
[0036]根据所述第一坐标点和所述第二坐标点，计算所述双目相机坐标系和所述点云相机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种医疗导航方法，其特征在于，包括：建立双目相机坐标系与模型坐标系的转换矩阵；获取MRI数据，并将所述MRI数据转换为MRI点云数据；利用点云相机获取环境点云数据和环境RGB数据，并通过环境点云数据和环境RGB数据，得到人脸点云数据；将所述MRI点云数据和所述人脸点云数据进行配准，得到点云匹配矩阵；建立双目相机坐标系和点云相机坐标系之间的标定矩阵；利用所述双目相机坐标系与模型坐标系的转换矩阵、所述双目相机坐标系和点云相机坐标系之间的标定矩阵、所述点云匹配矩阵，通过双视角导航算法，在计算机上显示模型线圈和MRI数据的位置关系，根据所述位置关系确定目标位置。2.根据权利要求1所述的一种医疗导航方法，其特征在于，所述建立双目相机坐标系与模型坐标系的转换矩阵，具体为：通过计算机建立模型线圈，在所述模型线圈中设置至少4个第一标定点；在刺激线圈上设置第一标记物；在所述刺激线圈上设置与所述模型线圈中的至少4个第一标定点一一对应的第二标定点；根据所述第一标定点在模型坐标系下的坐标和所述第二标定点在第一标记物坐标系下的坐标，得到所述第一标记物坐标系和所述模型坐标系的转换矩阵；根据所述双目相机，得到所述第一标记物坐标系和所述双目相机坐标系的转换矩阵；根据所述第一标记物坐标系和所述模型坐标系的转换矩阵、所述第一标记物坐标系和所述双目相机坐标系的转换矩阵，得到所述双目相机坐标系与模型坐标系的转换矩阵。3.根据权利要求1所述的一种医疗导航方法，其特征在于，所述并通过环境点云数据和环境RGB数据，得到人脸点云数据，具体为：通过人脸检测算法在环境RGB数据中提取人脸数据；将环境点云数据配准到RGB坐标系内，并根据所述人脸数据去除非人脸点云数据，得到人脸点云数据。4.根据权利要求1所述的一种医疗导航方法，其特征在于，所述将所述MRI点云数据和所述人脸点云数据进行配准，得到点云匹配矩阵，具体为：利用RANSAC算法，将MRI点云数据和所述人脸点云数据进行粗匹配，得到粗匹配数据；利用ICP算法，对所述粗匹配数据进行精确匹配，建立MRI点云数据与点云相机下人脸点云数据之间的关系，得到点云匹配矩阵。5.根据权利要求1所述的一种医疗导航方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨镇郡，陈林俐，张延慧，
申请(专利权)人：北京优脑银河科技有限公司，
类型：发明
国别省市：