CN107174343A - 基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法，包括以下步骤：S1：利用红外光学定位***、第一靶体和第二靶体分别获取C臂的空间方位信息和图像的空间方位信息，同时启动C臂的序列采集工作站，采集模体的序列图像；S2：利用步骤S1获取的序列图像对C臂进行几何校正，获取C臂的几何信息；S3：将步骤S1获取的C臂的空间方位信息和图像方位信息、步骤S2获取的C臂的几何信息以及实际应用中的C臂的空间方位信息和三维数字图像结合起来，采用基于遗传算法的配准技术完成空间坐标系到图像坐标系的转换；S4：将步骤S3得到的效果实时显示在客户端。本发明方法安全、有效、实用，可实现实时监控，能够有效提高手术的安全性。

Description

基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法。
背景技术
在脊柱外科椎弓根钉植入手术中，如何确保在理想的位置植入螺钉，最大限度的减少手术风险，仍是医学临床界的一大难题。现有技术中尚未有理想的三维骨科手术导航空间配准方法。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种安全、实用、有效的能够实现实时监控的基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法。
技术方案：本发明所述的基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法，包括以下步骤：
S1：利用红外光学定位***、第一靶体和第二靶体分别获取C臂的空间方位信息和图像的空间方位信息，同时启动C臂的序列采集工作站，采集模体的序列图像；
S2：利用步骤S1获取的序列图像对C臂进行几何校正，获取C臂的几何信息；
S3：将步骤S1获取的C臂的空间方位信息和图像方位信息、步骤S2获取的C臂的几何信息以及实际应用中的C臂的空间方位信息和三维数字图像结合起来，采用基于遗传算法的配准技术完成空间坐标系到图像坐标系的转换；
S4：将步骤S3得到的效果实时显示在客户端。
进一步，所述第一靶体用于获取C臂的空间方位信息，第一靶体包括支架和分布在支架上的四个NDI被动反光小球。
进一步，所述任意两个小球之间距离大于60mm，任意一个小球到其他任意两个小球之间的距离之差大于7mm，使得第一靶体成为有独立的刚体，各个小球能被红外光学定位***唯一识别。
进一步，所述第一靶体的各个小球正对红外光学定位***。
进一步，所述第二靶体用于获取图像的空间方位信息，第二靶体包括立方体，立方体的体心位置设有钢球，立方体的一个面的中心位置设有支架，支架上分布有四个NDI被动反光小球。
进一步，所述立方体采用聚甲基丙烯酸甲酯制成。
进一步，所述钢球的半径为1.5mm。
有益效果：本发明公开了一种基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法，将C臂的空间方位信息、图像空间方位信息、C臂的几何信息、实际应用中的C臂的空间方位信息和C臂的三维数字图像有效地结合起来，基于遗传算法的配准技术，成功实现了空间坐标系到图像坐标系的转换，并将最终效果实时显示在客户端。本发明方法安全、有效、实用，可实现实时监控，能够有效提高手术的安全性。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图，对本发明的技术方案做进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：利用红外光学定位***、第一靶体和第二靶体分别获取C臂的空间方位信息和图像的空间方位信息，同时启动C臂的序列采集工作站，采集模体的序列图像；
S2：利用步骤S1获取的序列图像对C臂进行几何校正，获取C臂的几何信息；
S3：将步骤S1获取的C臂的空间方位信息和图像方位信息、步骤S2获取的C臂的几何信息以及实际应用中的C臂的空间方位信息和三维数字图像结合起来，采用基于遗传算法的配准技术完成空间坐标系到图像坐标系的转换；
S4：将步骤S3得到的效果实时显示在客户端。
其中，第一靶体用于获取C臂的空间方位信息，第一靶体包括支架和分布在支架上的四个NDI被动反光小球。任意两个小球之间距离大于60mm，任意一个小球到其他任意两个小球之间的距离之差大于7mm。第一靶体安装在C臂影像增强器上，并且第一靶体的各个小球正对红外光学定位***。
第二靶体用于获取图像的空间方位信息，第二靶体包括立方体，立方体的体心位置设有半径为1.5mm的钢球，立方体的一个面的中心位置设有支架，支架上分布有4个NDI被动反光小球。立方体采用聚甲基丙烯酸甲酯制成。

Claims (7)

1.基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：利用红外光学定位***、第一靶体和第二靶体分别获取C臂的空间方位信息和图像的空间方位信息，同时启动C臂的序列采集工作站，采集模体的序列图像；
S2：利用步骤S1获取的序列图像对C臂进行几何校正，获取C臂的几何信息；
S3：将步骤S1获取的C臂的空间方位信息和图像方位信息、步骤S2获取的C臂的几何信息以及实际应用中的C臂的空间方位信息和三维数字图像结合起来，采用基于遗传算法的配准技术完成空间坐标系到图像坐标系的转换；
S4：将步骤S3得到的效果实时显示在客户端。
2.根据权利要求1所述的基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法，其特征在于：所述第一靶体用于获取C臂的空间方位信息，第一靶体包括支架和分布在支架上的四个NDI被动反光小球。
3.根据权利要求2所述的基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法，其特征在于：所述任意两个小球之间距离大于60mm，任意一个小球到其他任意两个小球之间的距离之差大于7mm。
4.根据权利要求2所述的基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法，其特征在于：所述第一靶体的各个小球正对红外光学定位***。
5.根据权利要求1所述的基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法，其特征在于：所述第二靶体用于获取图像的空间方位信息，第二靶体包括立方体，立方体的体心位置设有钢球，立方体的一个面的中心位置设有支架，支架上分布有4个NDI被动反光小球。
6.根据权利要求5所述的基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法，其特征在于：所述立方体采用聚甲基丙烯酸甲酯制成。
7.根据权利要求5所述的基于红外光学定位***的三维骨科手术导航空间配准方法，其特征在于：所述钢球的半径为1.5mm。
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