基于不共面特征点匹配的手术导航定位方法技术

本发明专利技术涉及虚拟智能医疗领域，具体地说是一种基于不共面特征点匹配的手术导航定位方法，方法包括以下步骤：在患者身体上创建可识别的体状定位标记区；获取包含所述定位标记区和患者病灶区域的CT或MRI序列图像；获取包含定位标记区和患者病灶区域的三维模型；对包含定位标记区和患者病灶区域的三维模型进行分割和标记处理，获得与所述定位标记区有对应的关联标记的包含患者病灶区域的三维模型；识别患者身体上建立的体状定位标记区，获取体状定位标记区的空间位置坐标，将包含患者病灶区域的三维模型的空间位置坐标与体状定位标记区的空间位置坐标重合。本发明专利技术定位过程操作简便，不会对患者造成额外的损伤，手术导航定位的精准度的稳定性明显提高。的精准度的稳定性明显提高。的精准度的稳定性明显提高。

【技术实现步骤摘要】
基于不共面特征点匹配的手术导航定位方法


[0001]本专利技术涉及虚拟智能医疗领域，具体地说是一种基于不共面特征点匹配的手术导航定位方法。

技术介绍

[0002]目前，现有手术导航系统在手术中应用，将包含患者的三维模型虚拟图像显示在真实环境下患者的病灶位置，采取的技术手段主要依赖光学定位系统，通过光学定位系统同时追踪定位标记物和显示设备的位置坐标，再将包含患者病灶的三维模型按照坐标转换的对应关系在显示设备中显示，最终实现包含患者病灶的三维模型准确地显示在患者病灶的实际位置，为医生术前规划和术中导航提供辅助作用；现有手术导航系统在实际应用中存在以下缺陷：1、定位方法为：在患者病灶区域放置定位标记物（多数为针式红外标记物），通过获取每个定位标记物传递的位置信号来确定病灶的实际位置，再将病灶的实际位置与虚拟的患者病灶三维模型的空间位置建立对应关系，进而确定虚拟的患者病灶三维模型的空间位置，这种方法在实际应用中不便于操作，一是要准确地在患者身上选取病灶区域；二是要保持定位标记物在人身体上的相对位置不变，导致定位标记物有一些是采用在患者身体上植入的方式固定，还有一些则是通过采集患者身体切口内器官或组织的位置信息来实现定位，这些方式都会对患者造成一定损伤，增加手术风险和患者的心理痛苦。
[0003]2、定位的精准程度取决的因素较多，对环境的依赖性比较强，定位精确度不够稳定；以光学定位系统为例，其定位的精准度主要取决于对定位标记物和显示设备的位置坐标追踪的准确性，而追踪的准确性又与定位标记物的载体本身，数量，位置，角度，环境光线，运动状态有关，与显示设备的相对位置，移动情况及环境光线有关，以上综合因素导致手术导航系统定位的精确度不够稳定。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于不共面特征点匹配的手术导航定位方法，目的是解决目前手术导航系统存在的定位精准度稳定性不高，对人体有切口损害的问题，本专利技术为解决上述问题所采用的技术方案如下：基于不共面特征点匹配的手术导航定位方法，包括以下步骤：S1：在患者身体上创建可识别的体状定位标记区；S2：获取包含所述定位标记区和患者病灶区域的CT或MRI序列图像；S3：获取包含所述定位标记区和患者病灶区域的三维模型；S4：对所述包含定位标记区和患者病灶区域的三维模型进行分割和标记处理，获得与所述定位标记区有对应的关联标记的包含患者病灶区域的三维模型；S5：识别患者身体上建立的体状定位标记区，获取所述体状定位标记区的空间位置坐标，将包含患者病灶区域的三维模型的空间位置坐标与所述体状定位标记区的空间位
置坐标重合，实现患者病灶区域三维模型与患者病灶区域匹配重合。
[0005]进一步的，所述体状定位标记区由至少四个定位标记点组成，所述定位标记点中至少有一个点与其他三个定位标记点所形成的平面不在一个平面内。
[0006]进一步的，在患者身体上创建可识别的体状定位标记区的方法如下：S11：在患者身体上选择至少四个定位标记点，在每个定位标记点上固定不同内容的定位标记信息；S12：逐个扫描定位标记信息，获取所述定位标记信息的内容以及与其他定位标记点之间的空间相对位置；S13：为步骤S12获取的扫描后的定位标记信息分配唯一标识，得到具有唯一标识的定位标记信息并存储。
[0007]对所述包含定位标记区和患者病灶区域的三维模型进行分割和标记处理的方法如下：S41：建立患者的三维模型数据库；S42：将所述包含定位标记信息的定位标记点从三维模型中逐个分割处理，成为单个的定位标记点的三维模型；S43：逐个为步骤S42获取的单个的定位标记点的三维模型分配与其对应的所述定位标记信息一致的唯一标识，并储存在步骤S41建立的三维模型数据库中；S44：对包含患者病灶区域的三维模型按照患者病灶区域的包含结构关系分割为至少四个独立的患者病灶局部区域的三维模型；S45：将步骤S44获取的所述患者病灶局部区域的三维模型与步骤S43获取的具有唯一标识的所述单个的定位标记点的三维模型建立对应的关联标记，并储存在步骤S41建立的三维模型数据库中，通过识别所述单个的定位标记点的三维模型的空间位置坐标，就可以确定与之对应的所述患者病灶局部区域的三维模型的空间位置坐标。
[0008]进一步的，所述步骤S5的实现过程如下：S51：按照所述患者病灶局部区域三维模型的包含结构关系从大到小的顺序，依次扫描与其对应的患者身上的包含定位标记信息的定位标记点，获取所述定位标记信息的唯一标识和空间位置坐标；S52：遍历所述三维模型数据库中储存的所有三维模型，识别出与步骤S51获取的所述定位标记信息的唯一标识一致的单个的定位标记点的三维模型；S53：设定步骤S52获得的所述单个的定位标记点的三维模型中心点的空间位置坐标等于所述定位标记信息中心点的空间位置坐标；S54：将所述患者病灶局部区域的三维模型移动到其空间位置坐标的位置；S55：重复步骤S51、步骤S52、步骤S53，步骤S54，直至患者病灶局部区域的三维模型全部移动完毕为止；步骤S55执行完毕后，所述包含患者病灶区域的三维模型的空间位置坐标即可确定，并与患者实际病灶区域的空间位置坐标重合。
[0009]进一步的，所述独立的患者病灶局部区域的三维模型至少包含独立的第一局部区域，独立的第二局部区域，独立的第三局部区域，独立的第四局部区域；所述独立的第一局部区域包含第二局部区域、第三局部区域、第四局部区域；
所述独立的第二局部区域包含第三局部区域、第四局部区域；所述独立的第三局部区域包含第四局部区域；所述独立的第四局部区域为第四局部区域。
[0010]进一步的，所述定位标记信息的内容由至少带三个角点，与背景对比具有突出颜色特征的图案组成。
[0011]进一步的，每个定位标记信息的图案与其他定位标记信息的图案相比，至少存在三个空间位置坐标不同的角点。
[0012]进一步的，所述角点包括线与线相交的交点或线的端点。
[0013]优选的，所述定位标记信息的图案为不同内容随机生成的二维码图案。
附图说明
[0014]附图1为本专利技术的步骤流程示意图；附图2为本专利技术体状定位标记区内包含四个定位标记点的结构示意图；附图3为本专利技术体状定位标记区内包含五个定位标记点的结构示意图；附图4，为本专利技术创建可标识的体状定位标记区的流程图；附图5，为本专利技术定位标记信息的角点包含线与线相交的交点的示意图；附图6，为本专利技术定位标记信息的角点包含线的端点的示意图；附图7，为本专利技术定位标记信息包含二维码图案的示意图；附图8，为本专利技术包含定位标记区和患者病灶区域的三维模型进行分割和标记处理的步骤流程图；附图9，为本专利技术包含患者病灶区域的三维模型分割结构关系的层级结构示意图；附图10，为本专利技术对应的关联标记建立方法逻辑图；附图11，为本专利技术定位标记点的三维模型与患者病灶局部区域的三维模型建立对应的关联标记关系的示意图；附图12，为本专利技术步骤S5实现的步骤流程图。
[0015]有益效果1、本专利技术所采用的定位方法与现有技术中的定位方法有本质区别，本专利技术是通过获取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于不共面特征点匹配的手术导航定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在患者身体上创建可识别的体状定位标记区；S2：获取包含所述定位标记区和患者病灶区域的CT或MRI序列图像；S3：获取包含所述定位标记区和患者病灶区域的三维模型；S4：对所述包含定位标记区和患者病灶区域的三维模型进行分割和标记处理，获得与所述定位标记区有对应的关联标记的包含患者病灶区域的三维模型；S5：识别患者身体上建立的体状定位标记区，获取所述体状定位标记区的空间位置坐标，将包含患者病灶区域的三维模型的空间位置坐标与所述体状定位标记区的空间位置坐标重合，实现患者病灶区域三维模型与患者病灶区域匹配重合。2.根据权利要求1所述的基于不共面特征点匹配的手术导航定位方法，其特征在于，所述体状定位标记区由至少四个定位标记点组成，所述定位标记点中至少有一个点与其他三个定位标记点所形成的平面不在一个平面内。3.根据权利要求2所述的基于不共面特征点匹配的手术导航定位方法，其特征在于，在患者身体上创建可识别的体状定位标记区的方法如下：S11：在患者身体上选择至少四个定位标记点，在每个定位标记点上固定不同内容的定位标记信息；S12：逐个扫描定位标记信息，获取所述定位标记信息的内容以及与其他定位标记点之间的空间相对位置；S13：为步骤S12获取的扫描后的定位标记信息分配唯一标识，得到具有唯一标识的定位标记信息并存储。4.根据权利要求3所述的基于不共面特征点匹配的手术导航定位方法，其特征在于，对所述包含定位标记区和患者病灶区域的三维模型进行分割和标记处理的方法如下：S41：建立患者的三维模型数据库；S42：将所述包含定位标记信息的定位标记点从三维模型中逐个分割处理，成为单个的定位标记点的三维模型；S43：逐个为步骤S42获取的单个的定位标记点的三维模型分配与其对应的所述定位标记信息一致的唯一标识，并储存在步骤S41建立的三维模型数据库中；S44：对包含患者病灶区域的三维模型按照患者病灶区域的包含结构关系分割为至少四个独立的患者病灶局部区域的三维模型；S45：将步骤S44获取的所述患者病灶局部区域的三维模型与步骤S43获取的具有唯一标识的所述单个的定位标记点的三维模型建立对应的关联标记，并储存在步骤S41建立的三维模型数据库中，通过识别所述单个的定位标记点的三维模型的空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨云鹏，谢锦华，孙野，
申请(专利权)人：沈阳蓝软智能医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：