一种辅助精准穿刺方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及辅助穿刺技术领域，提供了一种辅助精准穿刺方法，包括以下步骤：S1：获取准直器内部的准直器传感器中心在跟踪装置坐标系下的准直器空间数据，获取穿刺针内部的穿刺针传感器中心在跟踪装置坐标系下的穿刺针空间数据；S2：将穿刺针空间数据和准直器空间数据，转换为以准直器传感器中心为坐标原点的准直器坐标系的空间距离参数，并计算准直器坐标系下穿刺针传感器中心的距离参数；S3：将计算出的准直器坐标系下穿刺针传感器中心的距离参数与理想的距离参数比较，获取安装距离偏差值。通过在穿刺针和准直器上安装位置传感器，直接计算出各个方向上的位置误差。直接计算出各个方向上的位置误差。直接计算出各个方向上的位置误差。

【技术实现步骤摘要】
一种辅助精准穿刺方法及系统


[0001]本专利技术涉及辅助穿刺的
，尤其涉及一种辅助精准穿刺方法及系统。

技术介绍

[0002]在当下的辅助穿刺手术中，手术导航自动定位的过程中，医生在软件中制定完成手术路径之后，包括机械臂在内的运动部件会将准直器移动到穿刺目标部位的穿刺切入点对应的空间位置上，然后由医生手动将穿刺针安装到准直器上，之后再利用准直器的推进功能，将穿刺针穿刺到目标部位。
[0003]但是，由于穿刺针由医生手动安装，人为安装穿刺针的过程可能会导致穿刺针安装位置出现偏差的情况发生。目前对于穿刺针安装精准度的测量主要通过借助测量仪器以及人的肉眼观察作为依据，无法精度的得到误差数值。
[0004]人为安装穿刺针的过程会带来最终手术精度降低的影响，因此如何准确的安装穿刺针到准直器上变得尤为重要。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种辅助精准穿刺方法及系统，通过在穿刺针和准直器上安装位置传感器，直接计算出各个方向上的位置误差，以及穿刺针的角度偏差。
[0006]本专利技术的上述专利技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]一种辅助精准穿刺方法，包括以下步骤：
[0008]S1：获取准直器内部的准直器传感器中心在跟踪装置坐标系下的准直器空间数据，获取穿刺针内部的穿刺针传感器中心在所述跟踪装置坐标系下的穿刺针空间数据；
[0009]S2：将所述穿刺针空间数据和所述准直器空间数据，转换为以所述准直器传感器中心为坐标原点的准直器坐标系的空间距离参数，并计算所述准直器坐标系下所述穿刺针传感器中心的距离参数；
[0010]S3：将计算出的所述准直器坐标系下所述穿刺针传感器中心的距离参数与理想的距离参数比较，获取安装距离偏差值。
[0011]S4：计算所述穿刺针传感器中心相对于所述准直器传感器中心的旋转关系，依据所述旋转关系计算所述穿刺针朝向在所述准直器坐标系下的单位向量，计算所述穿刺针朝向在所述准直器坐标系下的单位向量与理想的在所述准直器坐标系下的单位向量的夹角，作为安装角度偏差值；
[0012]S5：判断所述安装距离偏差值和所述安装角度偏差值是否在预设偏差范围内，若在所述预设偏差范围内，执行穿刺操作，若不在所述预设偏差范围内，依据所述安装距离偏差值和所述安装角度偏差值调整所述穿刺针在所述准直器上的安装位置，重新进入步骤S1。
[0013]进一步地，在步骤S1中,还包括：
[0014]所述准直器空间数据，具体为：
[0015][0016]其中，P1为所述准直器空间数据,p1R
11
,p1R
12
和p1R
13
,为所述准直器传感器自身坐标系中的x,y和z轴在所述跟踪装置坐标系下的在x轴上的分量,p1R
21
,p1
22
和p1R
23
,为所述准直器传感器自身坐标系中的x,y和z轴在所述跟踪装置坐标系下的在y轴上的分量,p1R
31
,p1R
32
和p1
33
,为所述准直器传感器自身坐标系中的x,y和z轴在所述跟踪装置坐标系下的在z轴上的分量,p1
x
,p1
y
和p1T
z
为所述准直器传感器的中心位置相对于所述跟踪装置坐标系的三轴距离数值，[0 0 0 1]为缩放比例；
[0017]所述穿刺针空间数据，具体为：
[0018][0019]其中，P2为所述穿刺针空间数据,p2R
11
,p2R
12
和p2R
13
,为所述穿刺针传感器自身坐标系中的x,y和z轴在所述跟踪装置坐标系下的在x轴上的分量,p2R
21
,p2R
22
和p2R
23
,为所述穿刺针传感器自身坐标系中的x,y和z轴在所述跟踪装置坐标系下的在y轴上的分量,p2R
31
,p2R
32
和p2R
33
,为所述穿刺针传感器自身坐标系中的x,y和z轴在所述跟踪装置坐标系下的在z轴上的分量,p2T
x
,p2T
y
和p2T
z
为所述穿刺针传感器的中心位置相对于所述跟踪装置坐标系的三轴距离数值，[0 0 0 1]为缩放比例。
[0020]进一步地，在步骤S2中，将所述穿刺针空间数据和所述准直器空间数据，转换为以所述准直器传感器中心为坐标原点的所述准直器坐标系的空间距离参数，具体为：
[0021][0022][0023]TDiff＝Pos2‑
Pos1[0024]其中，Pos1为所述准直器传感器中心以所述跟踪装置坐标系原点为中心，各个坐标轴方向与所述准直器坐标系方向一致的距离参数；Pos2为所述穿刺针传感器中心以所述跟踪装置坐标系原点为中心，各个坐标轴方向与所述准直器坐标系方向一致的距离参数；TDiff为在所述准直器坐标系下所述穿刺针传感器中心的距离参数。
[0025]进一步地，在步骤S4中，计算所述穿刺针传感器中心相对于所述准直器传感器中心的所述旋转关系，具体为：
[0026][0027]其中，P3为所述穿刺针传感器中心相对于所述准直器传感器中心的旋转关系。
[0028]进一步地，在步骤S4中，依据所述旋转关系计算所述穿刺针朝向在所述准直器坐标系下的单位向量，具体为：
[0029]DirNeedle＝[x
n
y
n
z
n
0]*P3＝[x`
n
y`
n
z`
n
][0030]其中，[x
n
y
n
z
n
]为所述穿刺针朝向在所述穿刺针传感器内部坐标系下的单位向量，DirNeedle为所述穿刺针朝向在所述准直器坐标系下的单位向量。
[0031]进一步地，在步骤S4中，计算所述穿刺针朝向在所述准直器坐标系下的单位向量与理想的在所述准直器坐标系下的单位向量的夹角，作为所述安装角度偏差值，具体为：
[0032][0033]其中，X
n
，Y
n
和Z
n
为理想的在所述准直器坐标系下的单位向量，x`
n
，y`
n
，z`
n
为DirNeedle在所述准直器坐标系下的每个方向上的单位向量，Angle为所述安装角度偏差值。
[0034]一种如上述的辅助精准穿刺方法的辅助精准穿刺系统，包括：
[0035]空间数据获取模块，用于获取准直器内部的准直器传感器中心在跟踪装置坐标系下的准直器空间数据，获取穿刺针内部的穿刺针传感器中心在所述跟踪装置坐标系下的穿刺针空间数据；
[0036]距离参数计算模块，用于将所述穿刺针空间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辅助精准穿刺方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取准直器内部的准直器传感器中心在跟踪装置坐标系下的准直器空间数据，获取穿刺针内部的穿刺针传感器中心在所述跟踪装置坐标系下的穿刺针空间数据；S2：将所述穿刺针空间数据和所述准直器空间数据，转换为以所述准直器传感器中心为坐标原点的准直器坐标系的空间距离参数，并计算所述准直器坐标系下所述穿刺针传感器中心的距离参数；S3：将计算出的所述准直器坐标系下所述穿刺针传感器中心的距离参数与理想的距离参数比较，获取安装距离偏差值。2.根据权利要求1所述的辅助精准穿刺方法，其特征在于，还包括：S4：计算所述穿刺针传感器中心相对于所述准直器传感器中心的旋转关系，依据所述旋转关系计算所述穿刺针朝向在所述准直器坐标系下的单位向量，计算所述穿刺针朝向在所述准直器坐标系下的单位向量与理想的在所述准直器坐标系下的单位向量的夹角，作为安装角度偏差值。3.根据权利要求2所述的辅助精准穿刺方法，其特征在于，还包括：S5：判断所述安装距离偏差值和所述安装角度偏差值是否在预设偏差范围内，若在所述预设偏差范围内，执行穿刺操作，若不在所述预设偏差范围内，依据所述安装距离偏差值和所述安装角度偏差值调整所述穿刺针在所述准直器上的安装位置，重新进入步骤S1。4.根据权利要求1所述的辅助精准穿刺方法，其特征在于，在步骤S1中，还包括：所述准直器空间数据，具体为：其中，P1为所述准直器空间数据，p1R
11
，p1R
12
和p1
13
，为所述准直器传感器自身坐标系中的x，y和z轴在所述跟踪装置坐标系下的在x轴上的分量，p1R
21
，p1R
22
和p1R
23
，为所述准直器传感器自身坐标系中的x，y和z轴在所述跟踪装置坐标系下的在y轴上的分量，p1R
31
，p1R
32
和p1
33
，为所述准直器传感器自身坐标系中的x，y和z轴在所述跟踪装置坐标系下的在z轴上的分量，p1T
x
，p1T
y
和p1T
z
为所述准直器传感器的中心位置相对于所述跟踪装置坐标系的三轴距离数值，[0 0 0 1]为缩放比例；所述穿刺针空间数据，具体为：其中，P2为所述穿刺针空间数据，p2R
11
，p2R
12
和p2R
13
，为所述穿刺针传感器自身坐标系中的x，y和z轴在所述跟踪装置坐标系下的在x轴上的分量，p2R
21
，p2R
22
和p2R
23
，为所述穿刺针传感器自身坐标系中的x，y和z轴在所述跟踪装置坐标系下的在y轴上的分量，p2R
31
，p2R
32
和p2R
33
，为所述穿刺针传感器自身坐标系中的x，y和z轴在所述跟踪装置坐标系下的在z轴上的分量，p2T
x
，p2T
y
和p2T
z
为所述穿刺针传感器的中心位置相对于所述跟踪装置坐标系的三轴距离数值，[0 0 0 1]为缩放比例。5.根据权利要求4所述的辅助精准穿刺方法，其特征在于，在步骤S2中，将所述穿刺针
空间数据和所述准直器空间数据，转换为以所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐顺利，王玉，费岱，
申请(专利权)人：上海导向医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：