靶心平面显示方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本申请实施例提供一种靶心平面显示方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：根据CT图像获取患者体表粘贴的P个标记物在CT坐标系下的第一坐标组；通过光学追踪设备追踪P个标记物在光学坐标系下的第二坐标组，将第一坐标组和第二坐标组进行配准得到CT坐标系到光学坐标系的第一实时转换矩阵；根据第一实时转换矩阵、针尖和针尾在光学坐标系下的第一实时针尖坐标和第一实时针尾坐标计算针尖和针尾在CT坐标系下的第二实时针尖坐标和第二实时针尾坐标；根据第二实时针尖坐标投影到靶心平面的坐标、第二实时针尾坐标投影到靶心平面的坐标和CT坐标系下的靶点坐标在靶心平面显示针尖、针尾和靶点的位置。可以避免穿刺手术给患者造成伤害。者造成伤害。者造成伤害。

【技术实现步骤摘要】
靶心平面显示方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及手术导航
，具体涉及一种靶心平面显示方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在传统的临床外科手术的手术导航中，需要得知手术针的针尖相对靶点(人体组织的病灶内选择的目标点)的位置，一般是通过第三人称视角显示针尖与靶点的相对位置关系，单一的视角无法准确示意出人体组织与手术针的相对位置关系，需要不停地切换视角来观察穿刺针是否在规划的路径上。如果医生操作不当，在没有到达指定路径时就进行穿刺，很有可能会对患者造成伤害。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种靶心平面显示方法、装置、电子设备及存储介质，可以在靶心平面准确显示靶点、针尖、针尾的位置，提供靶点－针尖－针尾视角，方便观察手术针的针尖是否在穿刺路径上，避免出现由于没有到达指定路径时就进行穿刺给患者造成伤害的情况。
[0004]本申请实施例的第一方面提供了一种靶心平面显示方法，所述方法应用于靶心平面显示系统中的电子设备，所述靶心平面显示系统包括所述电子设备、光学追踪设备和手术针；所述方法包括：
[0005]获取电子计算机断层扫描CT图像，根据CT图像获取患者体表粘贴的P个标记物在CT坐标系下的第一坐标组，P是大于或等于3的整数；
[0006]根据所述CT图像上标定的靶点和进针点确定规划路径，确定所述靶点在所述CT坐标系下的第一靶点坐标，确定所述进针点在所述CT坐标系下的第一进针点坐标；
[0007]以所述靶点在所述CT坐标系下的第一靶点坐标为中心点绘制靶心平面，所述靶心平面与所述规划路径垂直；
[0008]通过光学追踪设备追踪所述P个标记物在光学坐标系下的第二坐标组，根据所述第一坐标组和所述第二坐标组进行配准，得到所述CT坐标系到所述光学坐标系的第一实时转换矩阵；
[0009]根据所述第一实时转换矩阵和所述手术针的针尖在所述光学坐标系下的第一实时针尖坐标计算所述手术针的针尖在所述CT坐标系下的第二实时针尖坐标；根据所述第一实时转换矩阵和所述手术针的针尾在所述光学坐标系下的第一实时针尾坐标计算所述手术针的针尾在所述CT坐标系下的第二实时针尾坐标；
[0010]根据所述第二实时针尖坐标、所述第二实时针尾坐标和所述靶心平面计算实时针尖投影坐标和实时针尾投影坐标；根据所述实时针尖投影坐标、所述实时针尾投影坐标和所述第一靶点坐标在所述靶心平面显示所述手术针的针尖的位置、手术针的针尾的位置和所述靶点的位置。
[0011]可选的，所述根据所述第一实时转换矩阵和所述手术针的针尖在所述光学坐标系下的第一实时针尖坐标计算所述手术针的针尖在所述CT坐标系下的第二实时针尖坐标之前，所述方法还包括：
[0012]根据手术针的针尖的实时位姿和针尖局部坐标矩阵计算所述手术针的针尖在所述光学坐标系下的第一实时针尖坐标；
[0013]所述根据所述第一实时转换矩阵和所述手术针的针尾在所述光学坐标系下的第一实时针尾坐标计算所述手术针的针尾在所述CT坐标系下的第二实时针尾坐标之前，所述方法还包括：
[0014]根据手术针的针尖的实时位姿和针尾局部坐标矩阵计算所述手术针的针尾在所述光学坐标系下的第一实时针尾坐标。
[0015]可选的，所述靶心平面显示系统还包括校准器和引导器，所述引导器处于第一局部坐标系，所述根据手术针的针尖的实时位姿和针尖局部坐标矩阵计算所述手术针的针尖在所述光学坐标系下的第一实时针尖坐标之前，所述根据手术针的针尖的实时位姿和针尾局部坐标矩阵计算所述手术针的针尾在所述光学坐标系下的第一实时针尾坐标之前，所述方法还包括：
[0016]对所述手术针的针尖进行校准，得到所述引导器到所述手术针的针尖的第二转换矩阵；
[0017]通过所述光学追踪设备实时追踪所述引导器，获取所述引导器从所述第一局部坐标系到光学坐标系的第三实时转换矩阵；
[0018]根据所述第二转换矩阵和所述第三实时转换矩阵计算所述手术针的针尖的实时位姿。
[0019]可选的，所述引导器上设置有N个标记物，所述校准器上设置有M个标记物，M、N均为大于或等于3的整数，所述校准器处于第二局部坐标系，所述对所述手术针的针尖进行校准，得到所述引导器到所述手术针的针尖的第二转换矩阵，包括：
[0020]通过所述光学追踪设备记录所述引导器上的N个标记物在所述光学坐标系下的坐标，通过所述光学追踪设备记录所述校准器上的M个标记物在所述光学坐标系下的坐标；
[0021]根据所述N个标记物在所述第一局部坐标系下的坐标和所述N个标记物在所述光学坐标系下的坐标确定所述引导器从所述第一局部坐标系到所述光学坐标系的第三初始转换矩阵；
[0022]根据所述M个标记物在所述第二局部坐标系下的坐标和所述M个标记物在所述光学坐标系下的坐标确定所述校准器从所述第二局部坐标系到所述光学坐标系的第四转换矩阵；
[0023]根据所述手术针的针尖在所述第二局部坐标系的位置得到所述手术针的针尖相对于所述第二局部坐标系的原点的平移矩阵，将所述第四转换矩阵与所述平移矩阵相乘，得到以所述手术针的针尖为原点的针尖局部坐标系到所述光学坐标系的第五转换矩阵；
[0024]根据所述第三初始转换矩阵和所述第五转换矩阵得到所述引导器到所述手术针的针尖的第二转换矩阵。
[0025]可选的，所所述根据所述第二转换矩阵和所述第三实时转换矩阵计算所述手术针的针尖的实时位姿，包括：
[0026]将所述第三实时转换矩阵与所述第二转换矩阵的逆矩阵相乘，得到所述手术针的针尖的实时位姿，所述实时位姿包括所述手术针的针尖局部坐标系相对于所述光学坐标系的平移量和旋转量。
[0027]可选的，所述根据所述第一实时转换矩阵和所述手术针的针尖在所述光学坐标系下的第一实时针尖坐标计算所述手术针的针尖在所述CT坐标系下的第二实时针尖坐标，包括：
[0028]将所述第一实时转换矩阵的逆矩阵与所述手术针的针尖在所述光学坐标系下的第一实时针尖坐标相乘，得到所述手术针的针尖在所述CT坐标系下的第二实时针尖坐标；
[0029]所述根据所述第一实时转换矩阵和所述手术针的针尾在所述光学坐标系下的第一实时针尾坐标计算所述手术针的针尾在所述CT坐标系下的第二实时针尾坐标，包括：
[0030]将所述第一实时转换矩阵的逆矩阵与所述手术针的针尾在所述光学坐标系下的第一实时针尾坐标相乘，得到所述手术针的针尾在所述CT坐标系下的第二实时针尖坐标。
[0031]可选的，所述根据所述第一实时转换矩阵和所述手术针的针尖在所述光学坐标系下的第一实时针尖坐标计算所述手术针的针尖在所述CT坐标系下的第二实时针尖坐标，根据所述第一实时转换矩阵和所述手术针的针尾在所述光学坐标系下的第一实时针尾坐标计算所述手术针的针尾在所述CT坐标系下的第二实时针尾坐标之后，所述方法还包括：
[0032]在所述第二实时针尖坐标与所述规划路径之间的距离大于第一阈值或者所述第二实时针尾坐标与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种靶心平面显示方法，其特征在于，所述方法应用于靶心平面显示系统中的电子设备，所述靶心平面显示系统包括所述电子设备、光学追踪设备和手术针；所述方法包括：获取电子计算机断层扫描CT图像，根据CT图像获取患者体表粘贴的P个标记物在CT坐标系下的第一坐标组，P是大于或等于3的整数；根据所述CT图像上标定的靶点和进针点确定规划路径，确定所述靶点在所述CT坐标系下的第一靶点坐标，确定所述进针点在所述CT坐标系下的第一进针点坐标；以所述靶点在所述CT坐标系下的第一靶点坐标为中心点绘制靶心平面，所述靶心平面与所述规划路径垂直；通过光学追踪设备追踪所述P个标记物在光学坐标系下的第二坐标组，根据所述第一坐标组和所述第二坐标组进行配准，得到所述CT坐标系到所述光学坐标系的第一实时转换矩阵；根据所述第一实时转换矩阵和所述手术针的针尖在所述光学坐标系下的第一实时针尖坐标计算所述手术针的针尖在所述CT坐标系下的第二实时针尖坐标；根据所述第一实时转换矩阵和所述手术针的针尾在所述光学坐标系下的第一实时针尾坐标计算所述手术针的针尾在所述CT坐标系下的第二实时针尾坐标；根据所述第二实时针尖坐标、所述第二实时针尾坐标和所述靶心平面计算实时针尖投影坐标和实时针尾投影坐标；根据所述实时针尖投影坐标、所述实时针尾投影坐标和所述第一靶点坐标在所述靶心平面显示所述手术针的针尖的位置、手术针的针尾的位置和所述靶点的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一实时转换矩阵和所述手术针的针尖在所述光学坐标系下的第一实时针尖坐标计算所述手术针的针尖在所述CT坐标系下的第二实时针尖坐标之前，所述方法还包括：根据手术针的针尖的实时位姿和针尖局部坐标矩阵计算所述手术针的针尖在所述光学坐标系下的第一实时针尖坐标；所述根据所述第一实时转换矩阵和所述手术针的针尾在所述光学坐标系下的第一实时针尾坐标计算所述手术针的针尾在所述CT坐标系下的第二实时针尾坐标之前，所述方法还包括：根据手术针的针尖的实时位姿和针尾局部坐标矩阵计算所述手术针的针尾在所述光学坐标系下的第一实时针尾坐标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述靶心平面显示系统还包括校准器和引导器，所述引导器处于第一局部坐标系，所述根据手术针的针尖的实时位姿和针尖局部坐标矩阵计算所述手术针的针尖在所述光学坐标系下的第一实时针尖坐标之前，所述根据手术针的针尖的实时位姿和针尾局部坐标矩阵计算所述手术针的针尾在所述光学坐标系下的第一实时针尾坐标之前，所述方法还包括：对所述手术针的针尖进行校准，得到所述引导器到所述手术针的针尖的第二转换矩阵；通过所述光学追踪设备实时追踪所述引导器，获取所述引导器从所述第一局部坐标系到光学坐标系的第三实时转换矩阵；根据所述第二转换矩阵和所述第三实时转换矩阵计算所述手术针的针尖的实时位姿。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述引导器上设置有N个标记物，所述校准器上设置有M个标记物，M、N均为大于或等于3的整数，所述校准器处于第二局部坐标系，所述对所述手术针的针尖进行校准，得到所述引导器到所述手术针的针尖的第二转换矩阵，包括：通过所述光学追踪设备记录所述引导器上的N个标记物在所述光学坐标系下的坐标，通过所述光学追踪设备记录所述校准器上的M个标记物在所述光学坐标系下的坐标；根据所述N个标记物在所述第一局部坐标系下的坐标和所述N个标记物在所述光学坐标系下的坐标确定所述引导器从所述第一局部坐标系到所述光学坐标系的第三初始转换矩阵；根据所述M个标记物在所述第二局部坐标系下的坐标和所述M个标记物在所述光学坐标系下的坐标确定所述校准器从所述第二局部坐标系到所述光学坐标系的第四转换矩阵；根据所述手术针的针尖在所述第二局部坐标系的位置和所述第四转换矩阵得到所述手术针的针尖局部坐标系到所述光学坐标系的第五转换矩阵；根据所述第三初始转...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢卫国，高金兴，叶宗州，张旭，
申请(专利权)人：深圳惟德精准医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：