CN111603240B - 一种用于医学影像引导下的配准方法和装置 - Google Patents

一种用于医学影像引导下的配准方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111603240B
CN111603240B CN202010475019.7A CN202010475019A CN111603240B CN 111603240 B CN111603240 B CN 111603240B CN 202010475019 A CN202010475019 A CN 202010475019A CN 111603240 B CN111603240 B CN 111603240B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mark
medical imaging
registering
result
registration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010475019.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111603240A (zh
Inventor
梁英魁
李卓
崔枭
杨笛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Zhenshi Medical Equipment Co.,Ltd.
Original Assignee
Beijing Zhenshi Medical Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Zhenshi Medical Technology Co ltd filed Critical Beijing Zhenshi Medical Technology Co ltd
Priority to CN202010475019.7A priority Critical patent/CN111603240B/zh
Publication of CN111603240A publication Critical patent/CN111603240A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111603240B publication Critical patent/CN111603240B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/107—Visualisation of planned trajectories or target regions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2065—Tracking using image or pattern recognition

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

一种用于医学影像引导下的配准方法、装置和计算机可读存储介质，其中，所述方法包括：在手术阶段之前，对预设的固定标记与医学影像设备进行配准；在手术阶段执行：基于所述固定标记与医学影像设备进行配准的结果，对手术床标记与医学影像设备进行配准；获取医学影像，确定所述医学影像设备与医学影像的配准结果，以及对所述医学影像与手术的目标坐标系进行配准；根据所述手术床标记与医学影像设备的配准结果、所述医学影像与手术的目标坐标系的配准结果、所述医学影像设备与医学影像的配准结果以及空间定位设备与所述手术床标记的配准结果，对所述空间定位设备与手术的目标坐标系进行配准。

Description

一种用于医学影像引导下的配准方法和装置
技术领域
本文涉及信息处理领域，尤指一种用于医学影像引导下的配准方法、装置和计算机可读存储介质。
背景技术
当前计算机辅助技术在手术中的应用越来越广泛，在中国大量的病患的情况下，精度和效率是两个尤为重要也需要提高的指标。目前的计算机辅助技术，和传统的人做手术相比，尽管计算机或者机械臂的引入能够提升手术定位的精度以及安全性，但是普遍存在一系列的手术效率问题。
通常术中的计算、机器的运行配置要消耗不少的时间，也就是说没有医生徒手手术的速度快，这也就为当前我国拥挤的医疗资源带来了非常严峻的挑战，手术时间排在几个月之后的事情屡见不鲜。
针对医学影像(CT、MR等)引导下的计算机辅助定位手术，由于术中配准计算等过程较为复杂，花费时间较长，影响了手术效率。
发明内容
本申请提供了一种用于医学影像引导下的配准方法、系统、设备和计算机可读存储介质，以提高配准的精度和效率。
本申请实施例提供了一种用于医学影像引导下的配准方法，包括：
在手术阶段之前，对预设的固定标记与医学影像设备进行配准；
在手术阶段执行：
基于所述固定标记与医学影像设备进行配准的结果，对手术床标记与医学影像设备进行配准；
获取医学影像，确定所述医学影像设备与医学影像的配准结果，以及对所述医学影像与手术的目标坐标系进行配准；
根据所述手术床标记与医学影像设备的配准结果、所述医学影像与手术的目标坐标系的配准结果、所述医学影像设备与医学影像的配准结果以及空间定位设备与所述手术床标记的配准结果，对所述空间定位设备与手术的目标坐标系进行配准。
本申请实施例还提供一种用于医学影像引导下的配准装置，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述用于医学影像引导下的配准方法。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行所述用于医学影像引导下的配准方法。
与相关技术相比，本申请包括：在手术阶段之前，对预设的固定标记与医学影像设备进行配准；在手术阶段执行：基于所述固定标记与医学影像设备进行配准的结果，对手术床标记与医学影像设备进行配准；获取医学影像，确定所述医学影像设备与医学影像的配准结果，以及对所述医学影像与手术的目标坐标系进行配准；根据所述手术床标记与医学影像设备的配准结果、所述医学影像与手术的目标坐标系的配准结果、所述医学影像设备与医学影像的配准结果以及空间定位设备与所述手术床标记的配准结果，对所述空间定位设备与手术的目标坐标系进行配准。本申请实施例通过引入固定标记从而使得部分配准工作能够在手术阶段之前完成，节省了手术时间，提高了手术效率；基于固定标记的情况下，针对手术床标记与医学影像设备进行配准，也提升了手术精度。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请实施例的用于医学影像引导下的配准方法的流程图；
图2为本申请实施例的步骤101的流程图；
图3为本申请实施例的步骤102的流程图。
具体实施方式
本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。
空间变换关系包括旋转关系和平移关系。刻画从坐标系A到坐标系B的空间变换关系，例如：可以用一个4*4矩阵来描述从坐标系A到坐标系B的空间变换关系，如下：
Figure GDA0003212773660000041
其中，该空间变换关系包括旋转关系和平移关系，r为3*3的旋转矩阵，刻画旋转关系，t为3*1的列向量，刻画平移关系，本申请实施例的后续的实现过程都以上述刻画关系为基础进行相关的计算。其中，刻画从坐标系A到坐标系B的空间变换关系也可以用其他的方式描述，并不局限于这一种描述方式，例如：
Figure GDA0003212773660000042
基于上述刻画关系，坐标系B到坐标系A的空间变换关系与坐标系A到坐标系B的空间变换关系的变换关系可以为：
Figure GDA0003212773660000043
假设，已知A与B之间的空间变换关系、B与C之间的空间变换关系，可求解出A与C之间的空间变换关系为：
Figure GDA0003212773660000044
如图1所示，本申请实施例提供一种用于医学影像引导下的配准方法，包括：
步骤101，在手术阶段之前，对预设的固定标记与医学影像设备进行配准；
在手术阶段执行：
步骤102，基于所述固定标记与医学影像设备进行配准的结果，对手术床标记与医学影像设备进行配准；
步骤103，获取医学影像，确定所述医学影像设备与医学影像的配准结果，以及对所述医学影像与手术的目标坐标系进行配准；
步骤104，根据所述手术床标记与医学影像设备的配准结果、所述医学影像与手术的目标坐标系的配准结果、所述医学影像设备与医学影像的配准结果以及空间定位设备与所述手术床标记的配准结果，对所述空间定位设备与手术的目标坐标系进行配准。
本申请实施例通过引入固定标记从而使得部分配准工作能够在手术阶段之前完成，节省了手术时间，提高了手术效率；基于固定标记的情况下，针对手术床标记与医学影像设备进行配准，也提升了手术精度。
上述步骤101步骤在手术阶段之前完成，例如，可以在医学影像设备安装阶段，或者新设备投入时完成。
医学影像设备可以包括CT机、MR等用于采集医学影像的设备。
医学影像设备每进行一次扫描，医学影像设备与获取到的医学影像的配准结果(也即医学影像设备本身坐标系与获取的医学影像的坐标系之间的变换关系)可以通过DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine，医学数字成像和通信)影像信息直接获得，即
Figure GDA0003212773660000051
其中M代表医学影像设备坐标系，Image代表医学影像坐标系。医学影像设备本身坐标系不发生变化，但是扫描时设置的扫描参数以及手术床的位置会变化，即
Figure GDA0003212773660000052
在每次扫描中可能是会产生变化的。
本申请实施例中，可采用三个标记：固定标记FixedMarker、扫描标记ScanMarker和手术床标记BedMarker。
所述标记可以采用光学标记，也可以采用磁性标记，本申请不做限定。
空间定位设备可以直接获取所述标记的坐标系。即空间定位设备可以直接测量出空间定位设备与扫描标记ScanMarker的配准结果
Figure GDA0003212773660000053
空间定位设备与手术床标记BedMarker的配准结果
Figure GDA0003212773660000054
以及空间定位设备与固定标记FixedMarker的配准结果
Figure GDA0003212773660000055
此处配准结果是指一坐标系与另一坐标系的变换关系。
所述空间定位设备在手术室中作为术中的导航设备，例如，可以是双目摄像机。
为了尽可能的节省手术时间，那么可以将大量的计算工作放到术前进行，或者在安装设备时进行计算。
如图2所示，在一实施例中，步骤101可包括：
步骤201，设置固定标记、手术床标记和扫描标记，其中，所述手术床标记和扫描标记设置在手术床上，所述固定标记与所述医学影像设备相对位置固定。
可以在第一次安装设备时，将标记ScanMarker和BedMarker放到手术床上，标记BedMarker与手术床固定，可以随着手术床移动，标记FixedMarker设置在固定位置，例如固定在医学影像设备的主机器上，与手术床不连接，也不会随着手术床而移动。
BedMarker的作用是，在手术中，患者会随着手术床的移动而跟着一起移动，这个标记用于跟踪并监测患者所产生的位置变化，由这个标记决定患者的坐标系。
FixedMarker这个标记是为了标定医学影像设备坐标系的相对坐标，一旦配准后，也能避免术中做各种配准从而增加时间。
ScanMarker是作为配准的媒介，仅仅在第一次安装医学影像设备时或者新设备时候，为了标定医学影像设备的坐标系而使用的媒介工具，该标记设置在手术床上医学影像设备可以扫描的位置，该标记仅配准时医学影像设备扫描的时候使用，并且保证在配准过程中与手术床位置相对不变，而真正做手术时不会再用到。
步骤202，确定所述手术床标记和扫描标记的变换关系
Figure GDA0003212773660000061
本步骤得到ScanMarker和BedMarker之间的变换关系。
在一实施例中，步骤202包括：
获取所述空间定位设备与扫描标记的配准结果
Figure GDA0003212773660000062
以及，获取所述空间定位设备与手术床标记的配准结果
Figure GDA0003212773660000063
根据
Figure GDA0003212773660000064
得到所述手术床标记和扫描标记的变换关系
Figure GDA0003212773660000071
其中，所述空间定位设备与扫描标记的配准结果
Figure GDA0003212773660000072
和所述空间定位设备与手术床标记的配准结果
Figure GDA0003212773660000073
可以直接通过空间定位设备测量得到。
步骤203，确定所述手术床标记和固定标记的变换关系
Figure GDA0003212773660000074
本步骤得到BedMarker和FixedMarker之间的变换关系。
在一实施例中，步骤203包括：
获取所述空间定位设备与手术床标记的配准结果
Figure GDA0003212773660000075
以及获取所述空间定位设备与固定标记的配准结果
Figure GDA0003212773660000076
根据
Figure GDA0003212773660000077
得到所述手术床标记和固定标记的变换关系
Figure GDA0003212773660000078
其中，所述空间定位设备与手术床标记的配准结果
Figure GDA0003212773660000079
和所述空间定位设备与固定标记的配准结果
Figure GDA00032127736600000710
可以直接通过空间定位设备测量得到。
步骤204，获取所述医学影像设备对所述扫描标记的扫描影像，确定所述扫描影像与扫描标记的配准结果
Figure GDA00032127736600000711
以及所述医学影像设备与所述扫描影像的配准结果
Figure GDA00032127736600000712
本步骤中，操作医学影像设备对扫描标记进行扫描，通过扫描影像中求解出
Figure GDA00032127736600000713
以及
Figure GDA00032127736600000714
其中，Image1代表扫描影像坐标系。
以光学标记为例，扫描标记scanmarker是由N个光学标记球组成的标记物，这里N>3，且所有标记球的球心不能在同一平面，例如一个扫描标记物含有5个标记球，由于该标记物不对称，则可以对其每个标记物进行顺序标注，并且每个标记球球心在该标记物下的坐标
Figure GDA00032127736600000715
是已知的，其中I＝1,2,…5。让医学影像设备先对扫描标记进行扫描，得到一组扫描影像，之后医生在得到的一组扫描影像中依次按顺序点击标记物中标记球的中心位置，则可以标记出来在医学影像坐标系下每个标记球的的球心坐标
Figure GDA00032127736600000716
令：
Figure GDA0003212773660000081
Figure GDA0003212773660000082
其中，
Figure GDA0003212773660000083
代表的是标记物所有标记球的球心在标记物坐标系下的平移关系组成的矩阵，
Figure GDA0003212773660000084
代表的是标记物所有标记球的球心在扫描影像坐标系下的平移关系组成的矩阵；
根据上述关系，可以计算出扫描影像坐标系与扫描标记坐标系的空间变换关系
Figure GDA0003212773660000085
Figure GDA0003212773660000086
上述采取的矩阵最小二乘的求解方法可以减小误差。
步骤205，根据所述手术床标记和扫描标记的变换关系
Figure GDA0003212773660000087
所述扫描影像与扫描标记的配准结果
Figure GDA0003212773660000088
所述医学影像设备与所述扫描影像的配准结果
Figure GDA0003212773660000089
对所述手术床标记和所述医学影像设备进行配准。
在一实施例中，根据下式对所述手术床标记和所述医学影像设备进行配准，得到所述手术床标记和所述医学影像设备的配准结果
Figure GDA00032127736600000810
Figure GDA00032127736600000811
步骤206，根据所述手术床标记和所述医学影像设备的配准结果
Figure GDA00032127736600000812
以及所述手术床标记和固定标记的变换关系
Figure GDA00032127736600000813
对所述固定标记与医学影像设备进行配准，得到所述固定标记与医学影像设备进行配准的结果
Figure GDA00032127736600000814
本步骤配准医学影像设备坐标系M和FixedMarker坐标系。
注意到此时BedMarker已经随着医学影像设备的扫描和手术床一起进行了移动，所以步骤205计算出来的
Figure GDA00032127736600000815
中的BedMarker指的是扫描之前的位置，那么为了减少手术床移动所带来的测量误差，所以可以将
Figure GDA00032127736600000816
转移到FixedMarker上来，FixedMarker的位置不会随着手术床的移动而改变，这也是FixedMarker存在的目的。
在一实施例中，根据下式对所述固定标记与医学影像设备进行配准，得到所述固定标记与医学影像设备进行配准的结果
Figure GDA0003212773660000091
Figure GDA0003212773660000092
这样，一旦求得
Figure GDA0003212773660000093
那么只要固定标记物与医学影像设备的相对位置固定，医学影像设备不坏或者重新修定内部系统，则不需要再次重新标记。
至此的步骤都是在手术阶段之前完成，例如在安装CT设备，或者医院引入新的导航设备时完成，不需要术中的操作，也不会占用医院科室的时间资源。
由于bedmarker是和CT床固定在一起的，在传统的操作方法中，患者躺在手术床上做手术的时候，就很有可能会碰到标记导致标记位置变化降低精度或者需要重新配准。本申请实施例由于求得了
Figure GDA0003212773660000094
而FixedMarker患者是不会碰到的，并且bedmarker和Fixedmarker之间的变换关系很好求得，实际上增加了配准算法的鲁棒性，即便需要重新配准也能够很快的完成。而且，本申请实施例可以将一系列的配准计算工作挪到在安装设备时候来进行，从而能够节省后面术中操作的时间。
步骤102～步骤104均在手术阶段执行。
在患者进手术室后，为了提升手术的精度，需要将患者的坐标系(也就是医生规划手术路径所在的坐标系，也即手术的目标坐标系)转移到BedMarker坐标系。而如前所述，由于bedmarker是和手术床固定在一起的，在传统的操作方法中，患者躺在手术床上做手术的时候，就很有可能会碰到标记导致该标记位置变化，同时也不能保证每次做完手术，手术床的位置不发生变化，所以在患者稳定之后，此时最好重新计算一下bedmarker和医学影像设备之间的变化关系，记此时bedmarker的位置为newbedmarker，因为之前有了
Figure GDA0003212773660000095
所以可以很方便的计算得到手术床标记与医学影像设备的配准的结果
Figure GDA0003212773660000096
如图3所示，在一实施例中，步骤102包括：
步骤301，确定当前的手术床标记和所述固定标记的变换关系
Figure GDA0003212773660000101
在一实施例中，步骤301包括：
获取所述空间定位设备与当前的手术床标记的配准结果
Figure GDA0003212773660000102
以及，获取所述空间定位设备与固定标记的配准结果
Figure GDA0003212773660000103
根据
Figure GDA0003212773660000104
得到当前的手术床标记和所述固定标记的变换关系
Figure GDA0003212773660000105
其中，所述空间定位设备与当前的手术床标记的配准结果
Figure GDA0003212773660000106
可以直接通过空间定位设备测量得到，所述空间定位设备与固定标记的配准结果
Figure GDA0003212773660000107
可以直接通过空间定位设备测量得到。
步骤302，根据所述当前的手术床标记和所述固定标记的变换关系
Figure GDA0003212773660000108
以及所述固定标记与医学影像设备进行配准的结果
Figure GDA0003212773660000109
按照下式得到所述手术床标记与医学影像设备的配准的结果
Figure GDA00032127736600001010
Figure GDA00032127736600001011
此时更新位置后的bedmarker和空间定位设备的坐标系已经标定完毕，下一步可以进行目标的选取。
步骤103中，通过医学影像设备对患者进行扫描，得到医学影像。
在一实施例中，在所述医学影像上规划手术路径后，得到所述医学影像与手术的目标坐标系的配准结果
Figure GDA00032127736600001012
以穿刺为例，手术的规划通常可以简化为确定两个点，一个skin，即入针点，一个tumor，即目标点。则可以通过医学影像直接计算出
Figure GDA00032127736600001013
和
Figure GDA00032127736600001014
可以定义手术的目标坐标系，旋转坐标与医学影像坐标系image一致，原点坐标为tumor处，则有
Figure GDA00032127736600001015
Figure GDA00032127736600001016
则有
Figure GDA0003212773660000111
Figure GDA0003212773660000112
在一实施例中，可以根据下式确定对所述空间定位设备与手术的目标坐标系进行配准，确定所述空间定位设备与手术的目标坐标系的配准结果
Figure GDA0003212773660000113
Figure GDA0003212773660000114
其中，
Figure GDA0003212773660000115
为所述手术床标记与医学影像设备的配准结果、
Figure GDA0003212773660000116
为所述医学影像与手术的目标坐标系的配准结果、
Figure GDA0003212773660000117
为所述医学影像设备与医学影像的配准结果，
Figure GDA0003212773660000118
为所述空间定位设备与手术床标记的配准结果。
其中，空间定位设备与手术床标记的配准结果
Figure GDA0003212773660000119
可以直接通过空间定位设备测量得到，也可以根据步骤301得到。
步骤104将医学影像中手术的目标坐标系转移到了空间定位设备的坐标系下，相当于在空间定位设备的坐标系下，非常精准的知道了目标坐标系(通常是肿瘤或者靶区)的数字位置，这样的话医生可以根据此结果进行后续的一系列操作，例如机械臂辅助穿刺，ARVR实时显示等等。
本申请实施例还提供一种用于医学影像引导下的配准装置，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述用于医学影像引导下的配准方法。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行所述用于医学影像引导下的配准方法。
在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (11)

1.一种用于医学影像引导下的配准方法，包括：
在手术阶段之前，对预设的固定标记与医学影像设备进行配准；
在手术阶段执行：
基于所述固定标记与医学影像设备进行配准的结果，对当前的手术床标记与医学影像设备进行配准；
获取医学影像，确定所述医学影像设备与医学影像的配准结果，以及对所述医学影像与手术的目标坐标系进行配准；
根据所述当前的手术床标记与医学影像设备的配准结果、所述医学影像与手术的目标坐标系的配准结果、所述医学影像设备与医学影像的配准结果以及空间定位设备与所述当前的手术床标记的配准结果，对所述空间定位设备与手术的目标坐标系进行配准；
其中，所述对预设的固定标记与医学影像设备进行配准，包括：
设置固定标记、手术床标记和扫描标记，其中，所述手术床标记和扫描标记设置在手术床上，所述固定标记与所述医学影像设备相对位置固定；
确定所述手术床标记和扫描标记的变换关系
Figure FDA0003220338650000011
确定所述手术床标记和固定标记的变换关系
Figure FDA0003220338650000012
获取所述医学影像设备对所述扫描标记的扫描影像，确定所述扫描影像与扫描标记的配准结果
Figure FDA0003220338650000013
以及所述医学影像设备与所述扫描影像的配准结果
Figure FDA0003220338650000014
根据所述手术床标记和扫描标记的变换关系
Figure FDA0003220338650000015
所述扫描影像与扫描标记的配准结果
Figure FDA0003220338650000016
所述医学影像设备与所述扫描影像的配准结果
Figure FDA0003220338650000017
对所述手术床标记和所述医学影像设备进行配准；
根据所述手术床标记和所述医学影像设备的配准结果
Figure FDA0003220338650000018
以及所述手术床标记和固定标记的变换关系
Figure FDA0003220338650000019
对所述固定标记与医学影像设备进行配准，得到所述固定标记与医学影像设备进行配准的结果
Figure FDA0003220338650000021
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述手术床标记和扫描标记的变换关系
Figure FDA0003220338650000022
包括：
获取所述空间定位设备与扫描标记的配准结果
Figure FDA0003220338650000023
以及，获取所述空间定位设备与手术床标记的配准结果
Figure FDA0003220338650000024
根据
Figure FDA0003220338650000025
得到所述手术床标记和扫描标记的变换关系
Figure FDA0003220338650000026
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述手术床标记和固定标记的变换关系
Figure FDA0003220338650000027
包括：
获取所述空间定位设备与手术床标记的配准结果
Figure FDA0003220338650000028
以及获取所述空间定位设备与固定标记的配准结果
Figure FDA0003220338650000029
根据
Figure FDA00032203386500000210
得到所述手术床标记和固定标记的变换关系
Figure FDA00032203386500000211
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述手术床标记和扫描标记的变换关系
Figure FDA00032203386500000212
所述扫描影像与扫描标记的配准结果
Figure FDA00032203386500000213
所述医学影像设备与所述扫描影像的配准结果
Figure FDA00032203386500000214
对所述手术床标记和所述医学影像设备进行配准，包括：
根据下式对所述手术床标记和所述医学影像设备进行配准，得到所述手术床标记和所述医学影像设备的配准结果
Figure FDA00032203386500000215
Figure FDA00032203386500000216
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述手术床标记和所述医学影像设备的配准结果
Figure FDA00032203386500000217
以及所述手术床标记和固定标记的变换关系
Figure FDA00032203386500000218
对所述固定标记与医学影像设备进行配准，得到所述固定标记与医学影像设备进行配准的结果
Figure FDA00032203386500000219
包括：
根据下式对所述固定标记与医学影像设备进行配准，得到所述固定标记与医学影像设备进行配准的结果
Figure FDA00032203386500000220
Figure FDA00032203386500000221
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述固定标记与医学影像设备进行配准的结果，对所述当前的手术床标记与医学影像设备进行配准，包括：
确定所述当前的手术床标记和所述固定标记的变换关系
Figure FDA0003220338650000031
根据所述当前的手术床标记和所述固定标记的变换关系
Figure FDA0003220338650000032
以及所述固定标记与医学影像设备进行配准的结果
Figure FDA0003220338650000033
按照下式得到所述当前的手术床标记与医学影像设备的配准的结果
Figure FDA0003220338650000034
Figure FDA0003220338650000035
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定所述当前的手术床标记和所述固定标记的变换关系
Figure FDA0003220338650000036
包括：
获取所述空间定位设备与所述当前的手术床标记的配准结果
Figure FDA0003220338650000037
以及，获取所述空间定位设备与固定标记的配准结果
Figure FDA0003220338650000038
根据
Figure FDA0003220338650000039
得到所述当前的手术床标记和所述固定标记的变换关系
Figure FDA00032203386500000310
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述医学影像与手术的目标坐标系进行配准，包括：
在所述医学影像上规划手术路径，设置手术的原点坐标，得到所述医学影像与手术的目标坐标系的配准结果
Figure FDA00032203386500000311
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前的手术床标记与医学影像设备的配准结果、所述医学影像与手术的目标坐标系的配准结果、所述医学影像设备与医学影像的配准结果以及空间定位设备与所述当前的手术床标记的配准结果，对所述空间定位设备与手术的目标坐标系进行配准，包括：
根据下式确定对所述空间定位设备与手术的目标坐标系进行配准，确定所述空间定位设备与手术的目标坐标系的配准结果
Figure FDA00032203386500000312
Figure FDA00032203386500000313
其中，
Figure FDA0003220338650000041
为所述当前的手术床标记与医学影像设备的配准结果、
Figure FDA0003220338650000042
为所述医学影像与手术的目标坐标系的配准结果、
Figure FDA0003220338650000043
为所述医学影像设备与医学影像的配准结果，
Figure FDA0003220338650000044
为所述空间定位设备与所述当前的手术床标记的配准结果。
10.一种用于医学影像引导下的配准装置，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～9中任意一项所述的方法。
11.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行权利要求1～9中任意一项所述的方法。
CN202010475019.7A 2020-05-29 2020-05-29 一种用于医学影像引导下的配准方法和装置 Active CN111603240B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010475019.7A CN111603240B (zh) 2020-05-29 2020-05-29 一种用于医学影像引导下的配准方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010475019.7A CN111603240B (zh) 2020-05-29 2020-05-29 一种用于医学影像引导下的配准方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111603240A CN111603240A (zh) 2020-09-01
CN111603240B true CN111603240B (zh) 2021-12-31

Family

ID=72196839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010475019.7A Active CN111603240B (zh) 2020-05-29 2020-05-29 一种用于医学影像引导下的配准方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111603240B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113262048B (zh) * 2021-04-25 2022-06-24 深影医疗科技(深圳)有限公司 空间配准方法、装置、终端设备及术中导航系统

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100496429C (zh) * 2005-02-06 2009-06-10 天津市华志计算机应用有限公司 外科手术导航系统基于光学定位的机器人手术定位方法
DE102008050572A1 (de) * 2008-10-06 2010-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Positionierung eines medizinischen Bildgebungsgerätes an einem Patienten sowie Vorrichtung zur medizinischen Bildgebung und Bildgebungssystem
EP2586396A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-01 Metronor AS System for ensuring precision in medical treatment

Also Published As

Publication number Publication date
CN111603240A (zh) 2020-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8364245B2 (en) Coordinate system registration
US10307079B2 (en) Method and system for surgical instrument guidance and tracking with position and orientation correction
JP6776086B2 (ja) 複数目印ジグの識別及び位置合わせ
CN111494009B (zh) 用于手术导航的图像配准方法、装置和手术导航系统
US20150133770A1 (en) System and method for abdominal surface matching using pseudo-features
CN112006779A (zh) 一种手术导航系统精度检测方法
CN114469343A (zh) 标定件、手术导航坐标系配准系统、方法、设备和介质
EP3255609A1 (en) A method of automatically identifying a sequence of marking points in 3d medical image
KR20170124962A (ko) 혈관 중재 시술을 위한 내비게이션 시스템 및 가상의 엑스선 이미지 생성 방법
CN111603240B (zh) 一种用于医学影像引导下的配准方法和装置
CN108420531B (zh) 手术工具调整方法、电子设备和装卡装置
CN110251209B (zh) 一种校正方法和装置
CN110772319A (zh) 一种配准方法、配准装置及计算机可读存储介质
CN114767270B (zh) 一种用于肺部手术穿刺的导航显示系统
US8861828B2 (en) Shift compensation in medical image processing
US20220015735A1 (en) Marker registration correction by virtual model manipulation
CA2976320C (en) Method, system and apparatus for adjusting image data to compensate for modality-induced distortion
KR102078737B1 (ko) 수술용 내비게이션의 표면 정합 방법 및 수술용 내비게이션 장치
KR102042762B1 (ko) 영상정합방법 및 영상정합장치
CN115775611B (zh) 一种穿刺手术规划系统
US10682057B2 (en) Repositioning an intervention unit on the skin of a patient
CN114176779B (zh) 一种手术机器人导航定位方法及装置
Lin et al. Optimization model for the distribution of fiducial markers in liver intervention
US20210369230A1 (en) X-ray calibration for display overlays onto x-ray images
CN118078438A (zh) 一种手术导航系统的校准方法、定位方法及校准装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 100086 Beijing Haidian District Zhongguancun East Road No. 1 Courtyard No. 8 Building CG05-120

Applicant after: Beijing Zhenshi Medical Technology Co.,Ltd.

Address before: 100086 Beijing Haidian District Zhongguancun East Road No. 1 Courtyard No. 8 Building CG05-120

Applicant before: BEIJING BEIMAIKESI TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20200901

Assignee: Shenzhen Zhenshi Medical Equipment Co.,Ltd.

Assignor: Beijing Zhenshi Medical Technology Co.,Ltd.

Contract record no.: X2021980007935

Denomination of invention: A registration method and device for medical image guidance

License type: Exclusive License

Record date: 20210818

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211230

Address after: 518031 room 5, floor 7, Zhongdian Plaza building, No. 2070, Shennan Middle Road, Fuqiang community, Huaqiang North Street, Futian District, Shenzhen, Guangdong Province

Patentee after: Shenzhen Zhenshi Medical Equipment Co.,Ltd.

Address before: No. cg05-120, building 8, yard 1, Zhongguancun East Road, Haidian District, Beijing 100086

Patentee before: Beijing Zhenshi Medical Technology Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right