影像导航方法及导航系统技术方案

本发明专利技术提供了一种影像导航方法及导航系统，影像导航方法，包括以下步骤：获得手术区域的三维成像数据及系统成像矩阵；在手术区域植入导针定位组件；对包含所述导针定位组件的手术区域进行二维成像，获得二维成像图像；在二维成像图像中分割出所述导针定位组件的位置；计算所述导针定位组件在所述二维成像图像中的投影矩阵；基于所述系统成像矩阵及所述投影矩阵，计算出所述导针定位组件在所述三维成像数据中的位置。与现有技术相比，本发明专利技术的影像导航方法及导航系统能够解决传统光学导航的误差因素，实现高精度导航。实现高精度导航。实现高精度导航。

【技术实现步骤摘要】
影像导航方法及导航系统


[0001]本专利技术涉及一种影像导航方法及导航系统，属于医疗手术导航领域。

技术介绍

[0002]现有的手术导航系统绝大多数都是基于光学定位系统，即通过双目光学原理和放置在手术工具上的标记和人体上的标记，构建数字化的虚拟手术工具与人体结构的相互位置关系。
[0003]然而，这种方法需要在人体的体表固定标记点(通常是红外反光球)，通过体表上的标记点推导出人体内部结构。如果标记点固定不牢，出现晃动，或者人体出现位移、呼吸等，都会导致“推导”出的人体内部结构在空间位置上不准确，在手术导航过程中出现偏差。
[0004]有鉴于此，确有必要对影像导航方法及导航系统提出改进，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高精度的影像导航方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种影像导航方法，包括以下步骤：
[0007]获得手术区域的三维成像数据及系统成像矩阵；
[0008]在手术区域植入导针定位组件；
[0009]对包含所述导针定位组件的手术区域进行二维成像，获得二维成像图像；
[0010]在二维成像图像中分割出所述导针定位组件的位置；
[0011]计算所述导针定位组件在所述二维成像图像中的投影矩阵；
[0012]基于所述系统成像矩阵及所述投影矩阵，计算出所述导针定位组件在所述三维成像数据中的位置。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，计算所述导针定位组件在所述二维成像图像中的投影矩阵包括：基于所述导针定位组件自身的三维坐标计算所述导针定位组件在所述二维成像图像中的投影矩阵。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，基于所述系统成像矩阵及所述投影矩阵，计算出所述导针定位组件在所述三维成像数据中的位置包括：
[0015]基于相机标定算法，将所述系统成像矩阵分解为相机的第一内参矩阵和第一外参矩阵；
[0016]基于相机标定算法，将所述投影矩阵分解为相机的第二内参矩阵和第而外参矩阵；
[0017]基于所述第一外参矩阵和所述第二外参矩阵，计算出所述导针定位组件在所述三维成像数据中的位置。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述三维成像数据的三维坐标等于第二外参矩阵与第一外参矩阵的比值与所述导针定位组件的三维坐标的乘积。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，将所述导针定位组件的轴向方向设置为平行于X射线
的定位方向。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，在所述轴向方向上对包含所述导针定位组件的手术区域进行二维成像，获得二维成像图像。
[0021]本专利技术的另一目的在于提供一种导航系统，该导航系统应用上述影像导航方法。
[0022]为实现上述目的，本专利技术提供了一种导航系统，包括：
[0023]成像设备，用于对手术区域进行扫描，包括用于发出X射线的X射线源和用于接收X射线的探测器；
[0024]导针定位组件，用于对手术区域进行定位，具有与X射线的定位方向平行的轴向方向；
[0025]控制组件，执行上述的影像导航方法。
[0026]作为本专利技术的进一步改进，所述导针定位组件包括导针以及模体定位件，所述导针沿轴向方向延伸且可拆卸地连接在所述模体定位件上。
[0027]作为本专利技术的进一步改进，所述模体定位件包括模体本体和定位球，所述模体本体包括上端面和下端面，所述上端面和所述下端面上均设有若干定位孔，所述定位球安装于所述定位孔内。
[0028]作为本专利技术的进一步改进，所述导航系统还包括显示装置，所述显示装置上显示所述导针定位组件在所述三维成像数据中的位置。
[0029]本专利技术的有益效果是：本专利技术的影像导航方法通过先获得手术区域的三维成像数据以及系统成像矩阵，然后在手术区域植入导针定位组件后，获得包含有导针定位组件的手术区域的二维成像图像以及导针定位组件在二维成像图像中的投影矩阵，基于所述系统成像矩阵及所述投影矩阵，计算出导针定位组件在所述三维成像数据中的位置，从而利用导针定位组件的直接定位，实现二维成像图像到三维成像图像的映射，通过该影像导航方法能够解决传统光学导航的误差因素，实现高精度导航，同时，减少医生的经验依赖。
附图说明
[0030]图1是本专利技术优选实施例的影像导航方法的方法流程图。
[0031]图2是图1中对包含所述导针定位组件的手术区域进行二维成像，获得二维成像图像的方法流程图。
[0032]图3是图1中基于所述系统成像矩阵及所述投影矩阵，计算出导针定位组件在三维成像数据中的位置的方法流程图。
[0033]图4是图1中影像导航方法坐标的转换示意图。
[0034]图5是本专利技术优选实施例的导航系统的结构框图。
[0035]图6是图5中导航系统的示意图。
[0036]图7是本专利技术优选实施例的导针定位组件的立体示意图。
[0037]图8是图7的结构爆炸图。
具体实施方式
[0038]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。
[0039]在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。
[0040]另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0041]请参阅图1至图8所示，本专利技术提供了一种影像导航方法及导航系统100，其中，导航系统100应用该影像导航方法可以降低成本，在手术中使用直接的影像导航进行直接定位，精度较高，从技术原理上解决光学导航的误差印象，实现高精度的导航，从而提高手术准确性。
[0042]其中，影像导航方法，应用于导航系统100，包括以下步骤：
[0043]S1：获得手术区域的三维成像数据及系统成像矩阵M；
[0044]S2：在手术区域植入导针定位组件20；
[0045]S3：对包含所述导针定位组件20的手术区域进行二维成像，获得二维成像图像；
[0046]S4：在二维成像图像中分割出所述导针定位组件20的位置；
[0047]S5：计算所述导针定位组件20在所述二维成像图像中的投影矩阵；
[0048]S6：基于所述系统成像矩阵M及所述投影矩阵M1，计算出所述导针定位组件20在所述三维成像数据中的位置。
[0049]通过先获得手术区域的三维成像数据以及系统成像矩阵，然后在手术区域植入导针定位组件20后，获得包含有导针定位组件20的手术区域的二维成像图像以及导针定位组件20在二维成像图像中的投影矩阵，基于所述系统成像矩阵及所述投影矩阵，计算出导针定位组件20在所述三维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种影像导航方法，其特征在于，包括以下步骤：获得手术区域的三维成像数据及系统成像矩阵；在手术区域植入导针定位组件；对包含所述导针定位组件的手术区域进行二维成像，获得二维成像图像；在二维成像图像中分割出所述导针定位组件的位置；计算所述导针定位组件在所述二维成像图像中的投影矩阵；基于所述系统成像矩阵及所述投影矩阵，计算出所述导针定位组件在所述三维成像数据中的位置。2.根据权利要求1所述的影像导航方法，其特征在于，计算所述导针定位组件在所述二维成像图像中的投影矩阵包括：基于所述导针定位组件自身的三维坐标计算所述导针定位组件在所述二维成像图像中的投影矩阵。3.根据权利要求1所述的影像导航方法，其特征在于，基于所述系统成像矩阵及所述投影矩阵，计算出所述导针定位组件在所述三维成像数据中的位置包括：基于相机标定算法，将所述系统成像矩阵分解为相机的第一内参矩阵和第一外参矩阵；基于相机标定算法，将所述投影矩阵分解为相机的第二内参矩阵和第而外参矩阵；基于所述第一外参矩阵和所述第二外参矩阵，计算出所述导针定位组件在所述三维成像数据中的位置。4.根据权利要求3所述的影像导航方法，其特征在于，所述三维成像数据的三维坐标等于第二外参矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚岩，
申请(专利权)人：江苏一影医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：