手术导航的空间注册方法技术

本发明专利技术公开了一种手术导航的空间注册方法

【技术实现步骤摘要】
手术导航的空间注册方法、手术导航系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及手术导航
，特别涉及一种手术导航的空间注册方法
、
手术导航系统
、
设备及介质
。

技术介绍

[0002]手术导航是指在术前利用医学影像设备和计算机图形学的方法，对患者多模式的图像进行三维重建和可视化处理，获得三维模型，制定合理
、
定量的手术计划，开展术前模拟；在术中通过注册配准操作，把三维模型与患者的实际体位
、
空间中手术器械的实时位置统一在一个坐标系下，利用三维定位系统，对手术器械在空间中的位置实时采集并显示，以对病人进行导航手术治疗
。
把患者在空间中的实际位置和三维模型中的虚拟位置进行精确配准的过程，在导航手术中被称为注册
。
注册是整个导航手术中至关重要的部分，只有完成了实际病人空间和虚拟三维模型之间的精确注册，才能保证实际的手术器械能够精确到达设定的病灶部位
。
[0003]现有的注册方法主要可以分为两种：一种是基于解剖学结构特征的注册方法，通过在影像和患者身上成对选取解剖学特征点进行注册配准，并计算空间变换关系
。
总体说来该方法精度不高，需要花费大量时间对不十分明确的解剖学特征点进行选取和测试
。
另一种是基于外部特征的注册方法，通过在患者身上
(
皮肤或骨骼表面
)
固定特定的标记物，标记物在所有模态图像中都能清晰可视和精确检测，利用这些成对的标记物，计算空间变换关系
。
[0004]现有的第一种方法采用解剖学结构特征进行实际位置与术前三维影像上的位置配准，因为解剖学特征一般不具备明确的位置点，通常为区域特征，在实际选点操作过程中会花费大量时间进行解剖特征位置选择
(
浪费时间
)
和精度不高
。
[0005]现有的第二种方法采用患者身上固定标记物的方法，这种方法可以规避第一种方法中的解剖学位置特征不明确的缺点，但是这种方法基于在术前影像中标记使用，转换到术中进行空间定位的时候，也存在很大的误差隐患，如患者转移过程中的运动误差，术前影像数据采集和术中患者手术时的体位差异等；而且采用患者身体表面固定标记物的方法，容易出现由于患者呼吸影响注册精度和影响手术精度，从而导致手术导航精度不高的缺点
。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中术前影像转换到术中进行空间定位导致空间注册误差较大且容易受到患者呼吸等因素的影响的缺陷，提供一种手术导航的空间注册方法
、
手术导航系统
、
设备及介质
。
[0007]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0008]本专利技术提供一种手术导航的空间注册方法，所述空间注册方法包括：
[0009]获取成像设备在术中对患者进行扫描得到的所述患者的术中三维图像，所述患者
的身上或身旁固设有辅助注册板，所述辅助注册板处于所述成像设备的成像视野内；
[0010]基于所述辅助注册板的空间位姿和所述术中三维图像中所述辅助注册板的图像位姿进行空间注册
。
[0011]较佳地，所述辅助注册板包括设于所述辅助注册板的同一表面的若干定位点；
[0012]所述基于所述辅助注册板的空间位姿和所述术中三维图像中所述辅助注册板的图像位姿进行空间注册的步骤包括：
[0013]基于所述辅助注册板的若干定位点的空间位置和所述术中三维图像中的相对应的定位点的图像位置进行点配准以进行空间注册
。
[0014]较佳地，所述空间注册方法还包括：
[0015]获取红外摄像设备在术中对所述患者进行拍摄得到的所述患者的术中红外图像和在点配准过程中对所述患者进行拍摄得到的所述患者的点配准红外图像，所述患者身上设有红外标记板，所述红外标记板处于所述红外摄像设备的拍摄视野内；
[0016]基于所述术中红外图像中的红外标记板和所述点配准红外图像中的红外标记板的相对位置进行运动补偿以更新点配准结果；和
/
或；
[0017]所述辅助注册板固设于所述患者的身上，所述辅助注册板还包括设于所述同一表面的若干红外定位点；
[0018]所述空间注册方法还包括：
[0019]获取红外摄像设备在术中对所述患者进行拍摄得到的所述患者的术中红外图像和在点配准过程中对所述患者进行拍摄得到的所述患者的点配准红外图像，所述辅助注册板处于所述红外摄像设备的拍摄视野内；
[0020]基于所述术中红外图像中的红外定位点和所述点配准红外图像中的红外定位点的相对位置进行运动补偿以更新点配准结果
。
[0021]本专利技术还提供一种手术导航系统，所述手术导航系统包括成像设备
、
控制器和辅助注册板；
[0022]所述辅助注册板固设于患者的身上或身旁且所述辅助注册板处于所述成像设备的成像视野内；
[0023]所述成像设备用于在术中对患者进行扫描以得到所述患者的术中三维图像；
[0024]所述控制器用于基于所述辅助注册板的空间位姿和所述术中三维图像中所述辅助注册板的图像位姿进行空间注册
。
[0025]较佳地，所述辅助注册板包括设于所述辅助注册板的同一表面的若干定位点；
[0026]所述控制器具体用于基于所述辅助注册板的若干定位点的空间位置和所述术中三维图像中的相对应的定位点的图像位置进行点配准以进行空间注册
。
[0027]较佳地，所述手术导航系统还包括：
[0028]红外摄像设备，用于在术中对所述患者进行拍摄得到的所述患者的术中红外图像和在点配准过程中对所述患者进行拍摄得到的所述患者的点配准红外图像，所述患者身上设有红外标记板，所述红外标记板处于所述红外摄像设备的拍摄视野内；
[0029]所述控制器具体还用于基于所述术中红外图像中的红外标记板和所述点配准红外图像中的红外标记板的相对位置进行运动补偿以更新点配准结果；和
/
或；
[0030]所述辅助注册板固设于所述患者的身上，所述辅助注册板还包括设于所述同一表
面的若干红外定位点；
[0031]所述手术导航系统还包括：
[0032]红外摄像设备，用于在术中对所述患者进行拍摄以得到所述患者的术中红外图像和在点配准过程中对所述患者进行拍摄得到的所述患者的点配准红外图像，所述辅助注册板处于所述红外摄像设备的拍摄视野内；
[0033]所述控制器具体还用于基于所述术中红外图像中的红外定位点和所述点配准红外图像中的红外定位点的相对位置进行运动补偿以更新点配准结果
。
[0034]较佳地，所述辅助注册板包括沿长度方向的前部
、
中部和后部；
[0035]所述中部分别与所述前部和后部以预设角度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种手术导航的空间注册方法，其特征在于，所述空间注册方法包括：获取成像设备在术中对患者进行扫描得到的所述患者的术中三维图像，所述患者的身上或身旁固设有辅助注册板，所述辅助注册板处于所述成像设备的成像视野内；基于所述辅助注册板的空间位姿和所述术中三维图像中所述辅助注册板的图像位姿进行空间注册
。2.
如权利要求1所述的空间注册方法，其特征在于，所述辅助注册板包括设于所述辅助注册板的同一表面的若干定位点；所述基于所述辅助注册板的空间位姿和所述术中三维图像中所述辅助注册板的图像位姿进行空间注册的步骤包括：基于所述辅助注册板的若干定位点的空间位置和所述术中三维图像中的相对应的定位点的图像位置进行点配准以进行空间注册
。3.
如权利要求2所述的空间注册方法，其特征在于，所述空间注册方法还包括：获取红外摄像设备在术中对所述患者进行拍摄得到的所述患者的术中红外图像和在点配准过程中对所述患者进行拍摄得到的所述患者的点配准红外图像，所述患者身上设有红外标记板，所述红外标记板处于所述红外摄像设备的拍摄视野内；基于所述术中红外图像中的红外标记板和所述点配准红外图像中的红外标记板的相对位置进行运动补偿以更新点配准结果；和
/
或；所述辅助注册板固设于所述患者的身上，所述辅助注册板还包括设于所述同一表面的若干红外定位点；所述空间注册方法还包括：获取红外摄像设备在术中对所述患者进行拍摄得到的所述患者的术中红外图像和在点配准过程中对所述患者进行拍摄得到的所述患者的点配准红外图像，所述辅助注册板处于所述红外摄像设备的拍摄视野内；基于所述术中红外图像中的红外定位点和所述点配准红外图像中的红外定位点的相对位置进行运动补偿以更新点配准结果
。4.
一种手术导航系统，其特征在于，所述手术导航系统包括成像设备
、
控制器和辅助注册板；所述辅助注册板固设于患者的身上或身旁且所述辅助注册板处于所述成像设备的成像视野内；所述成像设备用于在术中对患者进行扫描以得到所述患者的术中三维图像；所述控制器用于基于所述辅助注册板的空间位姿和所述术中三维图像中所述辅助注册板的图像位姿进行空间注册
。5.
如权利要求4所述的手术导航系统，其特征在于，所述辅助注册板包括设于所述辅助注册板的同一表面的若干定位点；所述控制器具体用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚岩，阮威，陈博来，
申请(专利权)人：北京壹影智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：