一种软组织穿刺导航定位方法和系统技术方案

一种软组织穿刺导航定位方法，包括：在目标对象上安装多个标记球；对目标对象和标记球扫描三维图像；识别图像中的标记球在图像坐标系中的坐标，并排序；识别标记球在导航坐标系中的坐标，并排序；求解两个坐标系间的刚体变换矩阵；在三维图像中规划穿刺路径；获取当前机械臂姿态数据和示踪器位姿数据，并根据标记球在导航坐标系中的坐标、示踪器与机械臂末端的关系矩阵、穿刺针与示踪器的关系矩阵和穿刺路径，计算机械臂的目标定位姿态；机械臂运动至目标定位姿态后，穿刺针推进目标对象；穿刺过程中实时记录标记球的坐标，根据坐标的变化结合插值函数计算变形场；利用变形场对三维图像进行插值变形，变形图像中叠加穿刺针的位置并实时显示。并实时显示。并实时显示。

【技术实现步骤摘要】
一种软组织穿刺导航定位方法和系统


[0001]本专利技术涉及导航定位
，特别是涉及一种软组织穿刺导航定位方法和系统。

技术介绍

[0002]随着医疗技术的不断进步，微创治疗技术取得了快速地发展，出现了许多微创诊断和治疗技术。软组织穿刺技术就是其中一个典型的应用技术，通过毫米级的穿刺针经皮直达患者的病灶部位，可以进行活检、消融治疗等不同医疗措施。目前软组织穿刺均需要在患者的医学图像的引导下进行，根据不同的医学图像可以分为B超引导下的穿刺、CT引导下的穿刺、MR引导下的穿刺等。
[0003]B超引导是借助二维实时B超图像，医生徒手将穿刺针插入病灶部位，虽然满足了实时引导的需求，但B超图像较难看懂，学习曲线长，并且穿刺针在B超图像中很不清晰，容易影响医生操作。CT引导属于非实时引导，穿刺过程中需要反复扫描三维CT图像，辐射剂量大，穿刺效果极其依赖医生的经验和手感。MR引导也属于非实时引导，成像速度慢，并且需要所有手术工具均为非磁性材料制成，价格昂贵。
[0004]因此，为了解决上述缺点，需要一种软组织穿刺导航定位方案，能够辅助医本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软组织穿刺导航定位方法，其特征在于，包括如下步骤：S1在目标对象上安装多个标记球；S2对目标对象和标记球扫描三维图像；S3识别图像中的标记球在图像坐标系中的坐标，并排序；S4用三维导航追踪系统识别标记球在导航坐标系中的坐标，并排序；S5根据上述两组坐标求解两个坐标系间的刚体变换矩阵；S6在三维图像中规划穿刺路径，用直线表示；S7获取当前机械臂姿态数据和示踪器位姿数据，并根据标记球在导航坐标系中的坐标、示踪器与机械臂末端的关系矩阵、穿刺针与示踪器的关系矩阵和穿刺路径，计算机械臂的目标定位姿态；S8机械臂运动至目标定位姿态后，穿刺针推进目标对象；S9穿刺过程中实时记录标记球的坐标，根据坐标的变化结合插值函数计算变形场，利用变形场对三维图像进行插值变形，变形图像中叠加穿刺针的位置并实时显示；S10穿刺针到达目标位置后停止运动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述对目标对象和标记球扫描三维图像，优选三维计算断层扫描(CT)图像；作为替代可以是三维核磁共振(MR)图像、三维B超图像等三维医学图像。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中所述三维导航追踪系统优选红外光学导航系统，能够实时捕获视场内的标记球、示踪器，获得其三维空间坐标和空间姿态；作为替代可以是可见光光学导航系统，激光导航系统，磁导航系统，电导航系统等任何基于物理原理的三维导航系统。4.根据权利要求1
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3所述的方法，其特征在于，所述标记球优选结构包括内部为实心金属球，金属球的外表面有一层反光材料，即可在CT图像中显影，识别出球心在图像坐标系中的三维坐标，又可被红外光学导航系统识别，计算出所述标记球在导航坐标系中的三维坐标；所述标记球还有底座，用于安装在目标对象上。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S7中所述示踪器与机械臂末端的关系矩阵，是指在机械臂末端的法兰处建立法兰坐标系，在示踪器上建立示踪器坐标系，这两...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜佳俊，徐琦，张微，顾静军，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：