【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及手术导航，尤其涉及一种神经外科手术中导航加速处理方法及设备。
技术介绍
1、手术导航系统(surgical navigation system)也称为计算机辅助外科手术，图像引导外科手术等，指的是将现代影像技术、立体定向技术电子计算机技术和人工智能技术同外科医生有机的结合起来，充分利用信息使患者获得安全、精确、微创的手术治疗。从广义上讲，外科导航系统涉及到影像数据的获取和处理、术前计划与模拟、配准、术中导航和机器人系统等各个方面。与传统的外科手术过程不同，手术导航系统是把病人术前的影像资料与术中病的具体位置通过高性能计算机连接起来，准确地显示病灶的三维空间位置及相邻重要的组织帮官，医生在术前就可以通过相关处理软件在计算机上选择最佳手术入径，制定最佳手术方案，手术导航系统还可跟踪手术器械位置，将手术器械位置在术中影像上实时更新显示，医生根据实时导航系统在术中避开重要的组织结构直达目标位置，并在切除病灶过程中根据实时导航信息有效的保护病灶周围的重要组织器官。
2、针对影像数据的获取以及术中影像实时的更新显示过程中，需要结合术中导航对术中的病灶进行三维重建，并根据重建后的三维模型完成实时显示，具体的通过获取不同角度下的投影图像从而获取物体在各角度下的投影信息，并且利用三维重建技术进行重建、渲染，最终获得三维体数据的过程。在医学影像领域，考虑到重建速度等因素，在采集到的数据不完整的情况下，得到的重建模型质量将迅速降低，而通过迭代类算法虽然提高了模型的成像质量，由于数据庞大、存储占用内存大，导致成像速度急剧降低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种神经外科手术中导航加速处理方法及设备。
2、为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种神经外科手术中导航加速处理方法，选用sart算法，重建三维体数据，预先获取世界坐标系中的x光源的位置、待扫描物体中心位置以及投影探测器的位置；
3、具体包括如下步骤：
4、s1：以一系列的投影图片作为输入，将光源中心、物体中心、投影探测器中心点排在一条直线上，x-射线光源点安排在z坐标轴；
5、s2：继续测量x-射线光源点与物体中心的距离、x-射线光源点与投影检测器的距离等；
6、s3：在编程实现过程中，通过采用多个矩阵表示不同坐标系下的不同变换，从而完成向前映射和向后映射等；
7、s4：基于sart算法中加入kaiser插值算法，该算法的插值核采用一个对称圆(三维图像中显示为球体)，可对不同的距离建立索引函数，进行权重预计算，从而加速重建算法的计算过程；
8、s5：sart算法结合上述的kaiser插值算法，实现投影图像的随机访问函数，且输入的投影图像顺序不同，增强重建算法的鲁棒性。
9、优选的，sart算法包括以下处理过程：a1：初始化三维体数据；a2：判断是否达到收敛要求，若是，算法完成至a7，若不是，继续进行下一步；a3：从投影图像中逐个选取像素点；a4：映射，通过像素点计算从光源到像素点的线性积分；a5：纠正做差，通过图像已知像素值减去线性积分值；a6：向后映射，将a5中所求的差值均匀分配到三维体数据中，返回a2；a7：结束，退出。
10、优选的，对基于射线的sart方式而言在向后映射过程中，依次从映射图像中选取像素点，与x-射线光源连成直线，通过求取该直线与体数据之间的交叉部分,来计算各条光线对各像素的贡献。
11、优选的，而对基于像素的sart重建方式而言在向后映射过程中,依次从体数据中的每个像素与x-射线光源连成直线，通过求取该直线与体数据之间的交叉部分,来计算各条光线对各像素的贡献。
12、优选的，在s3中，其中多个矩阵包括从像素索引到体数据物理位置的转换、从体数据坐标到世界坐标的转换、从世界坐标到相机坐标的转换从相机坐标到投影图像坐标。
13、一种神经外科手术中导航加速处理设备，包括基于sart算法的型号为intel xeonw-3400(共56核)处理器，内存为2tb，磁盘容量为4t，实现多线程编程。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
15、通过基于sart算法加入高效的kaiser插值函数引入随机输入映射图像、并行化编程等方式,实现了一种快速、高质量的sart重建方法，结合选代型算法在基于像素以及基于射线的两种映射方式下的算法性能表现，加速重建算法的计算过程，从而实现神经外科手术导航的提升速度，利于神经外科手术的进行。
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1.一种神经外科手术中导航加速处理方法，其特征在于：选用SART算法，重建三维体数据，预先获取世界坐标系中的X光源的位置、待扫描物体中心位置以及投影探测器的位置；
2.根据权利要求1所述的一种神经外科手术中导航加速处理方法，其特征在于，SART算法包括以下处理过程：A1：初始化三维体数据；A2：判断是否达到收敛要求，若是，算法完成至A7，若不是，继续进行下一步；A3：从投影图像中逐个选取像素点；A4：映射，通过像素点计算从光源到像素点的线性积分；A5：纠正做差，通过图像已知像素值减去线性积分值；A6：向后映射，将A5中所求的差值均匀分配到三维体数据中，返回A2；A7：结束，退出。
3.根据权利要求2所述的一种神经外科手术中导航加速处理方法，其特征在于，对基于射线的SART方式而言在向后映射过程中，依次从映射图像中选取像素点，与X-射线光源连成直线，通过求取该直线与体数据之间的交叉部分,来计算各条光线对各像素的贡献。
4.根据权利要求2所述的一种神经外科手术中导航加速处理方法，其特征在于，而对基于像素的SART重建方式而言在向后映射过程中,依次从
5.根据权利要求1所述的一种神经外科手术中导航加速处理方法，其特征在于，在S3中，其中多个矩阵包括从像素索引到体数据物理位置的转换、从体数据坐标到世界坐标的转换、从世界坐标到相机坐标的转换从相机坐标到投影图像坐标。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种神经外科手术中导航加速处理设备，其特征在于，包括基于SART算法的型号为Intel Xeon W-3400(共56核)处理器，内存为2TB，磁盘容量为4T，实现多线程编程。
...【技术特征摘要】
1.一种神经外科手术中导航加速处理方法，其特征在于：选用sart算法，重建三维体数据，预先获取世界坐标系中的x光源的位置、待扫描物体中心位置以及投影探测器的位置；
2.根据权利要求1所述的一种神经外科手术中导航加速处理方法，其特征在于，sart算法包括以下处理过程：a1：初始化三维体数据；a2：判断是否达到收敛要求，若是，算法完成至a7，若不是，继续进行下一步；a3：从投影图像中逐个选取像素点；a4：映射，通过像素点计算从光源到像素点的线性积分；a5：纠正做差，通过图像已知像素值减去线性积分值；a6：向后映射，将a5中所求的差值均匀分配到三维体数据中，返回a2；a7：结束，退出。
3.根据权利要求2所述的一种神经外科手术中导航加速处理方法，其特征在于，对基于射线的sart方式而言在向后映射过程中，依次从映射图像中选取像素点，与x-射线光源连成直...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙新林，王继辉，陈韬亮，张发兵，
申请(专利权)人：南方医科大学珠江医院，
类型：发明
国别省市：
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