CN112006776A - 一种手术导航***及手术导航***的配准方法 - Google Patents

一种手术导航***及手术导航***的配准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种手术导航***及手术导航***的配准方法，所述手术导航***包括医学图像扫描装置、光学跟踪***、计算机处理装置及控制软件、机器人定位导航***、示踪器（Tracker）及配套标尺工具。所述医学图像扫描装置用于在术前和术中扫描手术部位以获取扫描图像；所述光学跟踪***用于在术前，术中获取所述手术部位上的实时空间数据；所述计算机处理装置及控制软件用于处理所述三维扫描图像及所述实时数据，以计算所述实时图像上的任一点在所述三维扫描图像的特征匹配点。本发明中的手术导航***在配准过程中能够减少人工操作的误差，缩短手术时间，降低术中辐射，进而降低手术风险，符合微创手术的需求。

Description

一种手术导航***及手术导航***的配准方法
技术领域
本发明涉及医疗领域，尤其涉及一种手术导航***及一种手术导航***的配准方法。
背景技术
随着科学技术的发展手术导航机器人已经在临床中普遍使用，它在定位的精准度和运动的稳定性等方面远优于普通的人工手术。在传统的手术中，医生为了看清手术部位需要多次反复拍摄术中二维图片；或者在手术中大面积暴露患者的手术部位进行开放式手术。而手术导航***一般采用最多的是术中实时CT，这就要求在手术过程中有专用的影响设备、无影床及较大的手术室环境配套，以便开展手术，此种情况导致手术器械成本高，难易全面推广应用。
为解决该问题，本发明提供了一种手术导航***及手术导航***的配准方法，在手术过程中，将手术部位实际2D医学影像与术前扫描获取手术部位的三维图像进行配准引导手术进行，可以降低手术成本和术中辐射，使更多患者享受到更精准前沿的科技成果。
发明内容
本发明提供一种手术导航***及一种手术导航***的配准方法。
本发明中的手术导航***包括医学图像扫描装置、光学跟踪***、计算机处理装置及控制软件、机器人定位导航***、示踪器（Tracker）及配套标尺工具；
所述医学图像扫描装置用于在术前、术中扫描所述手术部位以获取医学图像，所述医学图像扫描装置扫描的信息包括图像坐标系；
所述光学跟踪***，所述光学跟踪***用于在术前、术中获取所述手术部位的带有示踪器物体的实时数据，所述光学追踪***包括世界坐标系；
所述机器人定位导航***，所述机器人定位导航***包含机械臂，机械臂末端定位导航结构及配套组件，所述定位***包括机器人坐标系；
所述示踪器（Tracker），所述Tracker用于配合光学跟踪***标识世界坐标下的物体，所述Tracker可与患者骨骼有硬连接或者至于患者外固定支架上、安装于配套标尺、定位导航部件等需要标识的物体，所述示踪器的物体包括实时工具坐标系；
所述配套标尺工具，所述配套标尺工具有多个不透X光的刚性标识点作为特征点（Marker），用于在术前或术中辅助计算机处理图像坐标系及世界坐标系的转化，同时可以根据患者不同手术部位及体型设计不同规格，所述配套标尺工具为计算图像坐标系。
所述医学图像扫描装置及所述光学跟踪***连接的计算机处理装置及控制软件，所述计算机处理装置及控制软件用于处理所述图像信息及空间数据，以对所述世界坐标系与所述图像坐标系（术前扫描，术中扫描）进行坐标系转换，及计算所述世界坐标系的任一点在所述图像坐标系的特征匹配点。
所述医学图像扫描装置包括图像坐标系，扫描带有标尺或标志架工具的患者手术部位信息，扫描装置可选CT、核磁共振成像（MRI）、CBCT、O型臂、X光机等医学图像扫描装置，输出格式为标准医学图像；
所述计算机处理装置及控制软件还用于对所述图像坐标系、所述世界空间坐标系、所述机器人坐标系及所述实时工具坐标系进行坐标系转换，进而计算所述世界空间坐标系中的任一点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点，以得到所述工具上的任一点在所述扫描图像的特征匹配点。
所述计算机处理装置及控制软件用于处理所述医学图像及所述Tracker工具图像；
所述Tracker上设有至少三个不共线的标志点，用于建立所述动态空间坐标系；
所述光学跟踪***用于根据双目视觉原理，通过追踪所述Tracker在世界坐标系中的空间位置，计算其与图像坐标系及实时工具坐标系之间的坐标系转换关系。
所述计算机处理装置及控制软件还用于：计算所述扫描空间坐标系中任一点在所述图像坐标系中的特征匹配点；计算所述世界坐标系中任一点在所述扫描空间坐标系及所述实时工具坐标系中的特征匹配点。
所述世界坐标系中的任一点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点根据以下公式计算：
1）2D图像特征点匹配公式：
Figure 565442DEST_PATH_IMAGE001
2）3D图像特征点匹配公式：
Figure 954442DEST_PATH_IMAGE002
Figure 984846DEST_PATH_IMAGE003
为所述术中扫描图像正位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 50891DEST_PATH_IMAGE004
为所述术中扫描图像侧位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 790439DEST_PATH_IMAGE005
为所述Tracker坐标系下的任意p点坐标；
Figure 119265DEST_PATH_IMAGE006
为所述术前三维扫描图像空间坐标系下的任意p点坐标；
T1为在获取术中扫描正位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
T2为在获取术中扫描侧位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
R13（t）为在获取术中实时扫描图像时标尺坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
R12（t）为在获取术中实时扫描图像时可移动标尺2坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
Rm为术前扫描图像空间坐标系与可移动标尺1坐标系之间的变换矩阵。
所述手术导航***包括导航末端及配套工具，所述导航末端及配套工具用于在所述手术部位上进行导航定位，所述导航定位机器人包括机器人坐标系，所述计算机处理装置及控制软件于对所述手术配套工具坐标系与世界坐标系之间进行转换获取所述比较点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点以实现所述手术导航***在术中导航定位。
所述导航定位点与所述扫描图像坐标系中的特征匹配关系如下：
1）2D图像特征点匹配公式：
Figure 484518DEST_PATH_IMAGE001
2）3D图像特征点匹配公式：
Figure 218119DEST_PATH_IMAGE002
Figure 112257DEST_PATH_IMAGE003
为所述术中扫描图像正位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 662799DEST_PATH_IMAGE004
为所述术中扫描图像侧位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 831743DEST_PATH_IMAGE005
为所述Tracker坐标系下的任意p点坐标；
Figure 91955DEST_PATH_IMAGE006
为所述术前三维扫描图像空间坐标系下的任意p点坐标；
T1为在获取术中扫描正位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
T2为在获取术中扫描侧位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
R13（t）为在获取术中实时扫描图像时标尺坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
R12（t）为在获取术中实时扫描图像时可移动标尺2坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
Rm为术前扫描图像空间坐标系与可移动标尺1坐标系之间的变换矩阵。
所述手术导航***及手术导航***的配准包括以下步骤：
在受施手术者的手术部位固定标尺，标尺可根据手术部位及患者***选择；
在术前获取所述手术部位的扫描图像；
对扫描图像坐标系与世界坐标系进行坐标系转换；
在术中获取所述手术部位的实时X光图像；
及计算所述实时图像上的任一点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点。
所述对扫描图像坐标系与世界坐标系进行坐标系转换的步骤包括：
对所述扫描图像坐标系、所述世界坐标系、扫描空间坐标系进行坐标系转换；及计算所述实时工具坐标系的任一点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点。
所述扫描图像坐标系、所述世界坐标系、扫描空间坐标系进行坐标系转换的步骤包括：
计算所述扫描空间坐标系中任一点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点；
计算所述世界坐标系中任一点在所述扫描空间坐标系中的特征匹配点。
所述世界坐标系中的任一点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点根据以下公式计算：
1）2D图像特征点匹配公式：
Figure 625835DEST_PATH_IMAGE001
2）3D图像特征点匹配公式：
Figure 587975DEST_PATH_IMAGE002
Figure 229784DEST_PATH_IMAGE003
为所述术中扫描图像正位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 328191DEST_PATH_IMAGE004
为所述术中扫描图像侧位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 32972DEST_PATH_IMAGE005
为所述Tracker坐标系下的任意p点坐标；
Figure 498720DEST_PATH_IMAGE006
为所述术前三维扫描图像空间坐标系下的任意p点坐标；
T1为在获取术中扫描正位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
T2为在获取术中扫描侧位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
R13（t）为在获取术中实时扫描图像时标尺坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
R12（t）为在获取术中实时扫描图像时可移动标尺2坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
Rm为术前扫描图像空间坐标系与可移动标尺1坐标系之间的变换矩阵。
所述手术导航***的配准方法还包括如下步骤：
在所述手术部位上手动选取待匹配点；
对配套工具空间坐标系与所述世界坐标系进行坐标系转换；及计算获取所述待匹配点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点。
所述待匹配点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点根据以下公式计算：
1）2D图像特征点匹配公式：
Figure 930838DEST_PATH_IMAGE001
2）3D图像特征点匹配公式：
Figure 900063DEST_PATH_IMAGE002
Figure 851445DEST_PATH_IMAGE003
为所述术中扫描图像正位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 804488DEST_PATH_IMAGE004
为所述术中扫描图像侧位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 305877DEST_PATH_IMAGE005
为所述Tracker坐标系下的任意p点坐标；
Figure 392257DEST_PATH_IMAGE006
为所述术前三维扫描图像空间坐标系下的任意p点坐标；
T1为在获取术中扫描正位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
T2为在获取术中扫描侧位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
R13（t）为在获取术中实时扫描图像时标尺坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
R12（t）为在获取术中实时扫描图像时可移动标尺2坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
Rm为术前扫描图像空间坐标系与可移动标尺1坐标系之间的变换矩阵。
所述计算机处理装置及控制软件预存有所述实时图像上的任一点在所述扫描图像的特征匹配点的计算算法，在手术进行时，手术部位的实时图像上的任一点都能够在手术部位的扫描图像中找到特征匹配点，从而实现术中手术部位的实际位置与术前的扫描图像之间的配准，进而准确地引导手术的进行，由导航定位***执行手术导航定位操作。
计算机处理装置及控制软件预存有所述实时图像上的任一点在所述扫描图像的特征匹配点的计算算法，在手术进行时，手术部位的实时图像上的任一点都能够在手术部位的扫描图像中找到特征匹配点，从而实现术中手术部位的实际位置与术前的扫描图像之间的配准，进而准确地引导手术的进行，由导航定位***执行手术导航定位操作。
采用本发明提出的手术导航***及手术导航***的配准算法，通过图像坐标系、机器人坐标系、世界坐标系和实时工具坐标系的空间转化，实现术前3D与术中2D图像的精确匹配，从而减少人工操作的误差，缩短手术时间，降低术中辐射，进而降低手术风险，符合微创手术的需求。
附图说明
本发明的上述手术导航***及手术导航的配准方法，将在下文结合附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施方式的手术导航***的模块示意图；
图2是本发明实施方式的手术导航***实物图示意图；
左起：定位导航***、计算机处理装置及控制软件、光学追踪***
图3是本发明实施方式术前手术导航***CT拍摄示意图；
14-医学影像设备
13-光学跟踪***
12-计算机处理装置及控制软件
21-标志架修改为“标尺1”
22-示踪器
23-示踪器的支架
图4是本发明实施方式术中手术导航***的原理示意图；
图5是本发明实施方式的手术导航***的配准方法的流程示意图；
图6是本发明实施方式的手术导航***的配准方法与手术导航流程示意图。
具体实施示例
下面结合实施例及附图对本发明做进一步详细说明，但本发明的的实施方式不限于此。
本发明实施方式的本发明中的手术导航***包括医学图像扫描装置、光学跟踪***、计算机处理装置及控制软件、机器人定位导航***、示踪器（Tracker）及配套标尺工具；
医学图像扫描装置及光学跟踪***连接的计算机处理装置及控制软件，所述计算机处理装置及控制软件用于处理所述图像信息及空间数据，以对所述世界坐标系与所述图像坐标系（术前扫描，术中扫描）进行坐标系转换，及计算所述世界坐标系的任一点在所述图像坐标系的特征匹配点。
设备示意图见图1，左起为定位导航***11、计算机处理装置及控制软件12、光学追踪***13。
手术导航***操作步骤如下：
第一步，连接设备，通电开机，在受施手术者的手术部位固定标志架；
计算机处理装置及控制软件12连接医学图像扫描装置14、光学跟踪***13，在患者手术部位放置可移动标，同时在骨骼上安装示踪Tracker，骨骼，标尺上放置Trakcer 22，其中标尺22上设有至少三个不共线的第一标志用于建立扫描空间坐标系；
第二步，在术前获取所述手术部位的扫描图像；
见附图2、图3，医学图像扫描装置14为医用CT，用于在术前扫描患者的手术部位以获取扫描图像，扫描图像包括扫描图像坐标系。光学跟踪***13用于在术前获取3D配准架21与Tracker 22的位姿矩阵，术中获取手术部位Tracker的实时位姿矩阵以及定位标尺60的位姿矩阵，光学跟踪***13包括光学跟踪***空间坐标系。
光学追踪***通过追踪所述Tracker的信号确定术前扫描三维空间坐标系以及动态空间坐标系之间的坐标系转换关系。
第三步，对扫描图像坐标系与世界坐标系进行坐标系转换：
第四步，在术中获取所述手术部位的实时图像；
本发明实施方式的手术导航***在配准过程中能够减少人工操作的误差，即使在手术部位的面积很小的情况下也能够快速实现自动配准，缩短了手术时间，进而降低手术风险，符合微创手术的需求。
在本实施方式中，术前扫描图像空间坐标系中的任p点在术中扫描图像坐标系中的特征匹配点根据以下公式计算：
1）2D图像特征点匹配公式：
Figure 422530DEST_PATH_IMAGE001
2）3D图像特征点匹配公式：
Figure 597290DEST_PATH_IMAGE002
Figure 121944DEST_PATH_IMAGE003
为所述术中扫描图像正位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 580607DEST_PATH_IMAGE004
为所述术中扫描图像侧位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 798093DEST_PATH_IMAGE005
为所述Tracker坐标系下的任意p点坐标；
Figure 558736DEST_PATH_IMAGE006
为所述术前三维扫描图像空间坐标系下的任意p点坐标；
T1为在获取术中扫描正位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
T2为在获取术中扫描侧位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
R13（t）为在获取术中实时扫描图像时标尺坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
R12（t）为在获取术中实时扫描图像时可移动标尺2坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
Rm为术前扫描图像空间坐标系与可移动标尺1坐标系之间的变换矩阵。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种手术导航***及手术导航***的配准方法，其特征在于，包括：医学图像扫描装置、光学跟踪***、计算机处理装置及控制软件、机器人定位导航***、示踪器（Tracker）及配套标尺工具；
医学图像扫描装置用于在术前、术中扫描所述手术部位以获取医学图像，所述医学图像扫描装置扫描的信息包括图像坐标系；
光学跟踪***，所述光学跟踪***用于在术前、术中获取所述手术部位的带有示踪器物体的实时数据，所述光学追踪***包括世界坐标系；
机器人定位导航***，所述机器人定位导航***包含机械臂，机械臂末端定位导航结构及配套组件，所述定位***包括机器人坐标系；
示踪器（Tracker），所述Tracker用于配合光学跟踪***标识世界坐标下的物体，所述Tracker可与患者骨骼有硬连接或者至于患者外固定支架上、安装于配套标尺、定位导航部件等需要标识的物体，所述示踪器的物体包括实时工具坐标系；
配套标尺工具，所述配套标尺工具有多个不透X光的刚性标识点作为特征点（Marker），用于在术前或术中辅助计算机处理图像坐标系及世界坐标系的转化，同时可以根据患者不同手术部位及体型设计不同规格，所述配套标尺工具为计算图像坐标系；
所述医学图像扫描装置及所述光学跟踪***连接的计算机处理装置及控制软件，所述计算机处理装置及控制软件用于处理所述图像信息及空间数据，以对所述世界坐标系与所述图像坐标系（术前扫描，术中扫描）进行坐标系转换，及计算所述世界坐标系的任一点在所述图像坐标系的特征匹配点。
2.如权利要求1所述的手术导航***及手术导航***的配准方法，其特征在于，所述医学图像扫描装置包括图像坐标系，扫描带有标尺或标志架工具的患者手术部位信息，扫描装置可选CT、核磁共振成像（MRI）、CBCT、O型臂、X光机等医学图像扫描装置，输出格式为标准医学图像；
所述计算机处理装置及控制软件还用于对所述图像坐标系、所述世界空间坐标系、所述机器人坐标系及所述实时工具坐标系进行坐标系转换，进而计算所述世界空间坐标系中的任一点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点，以得到所述工具上的任一点在所述扫描图像的特征匹配点。
3.如权利要求1所述的手术导航***及手术导航***的配准方法，其特征在于，所述计算机处理装置及控制软件用于处理所述医学图像及所述Tracker工具图像；
所述Tracker上设有至少三个不共线的标志点，用于建立所述动态空间坐标系；
所述光学跟踪***用于根据双目视觉原理，通过追踪所述Tracker在世界坐标系中的空间位置，计算其与图像坐标系及实时工具坐标系之间的坐标系转换关系。
4.如权利要求1所述的手术导航***及手术导航***的配准方法，其特征在于，所述计算机处理装置及控制软件还用于：计算所述扫描空间坐标系中任一点在所述图像坐标系中的特征匹配点；计算所述世界坐标系中任一点在所述扫描空间坐标系及所述实时工具坐标系中的特征匹配点。
5.如权利要求1所述的手术导航***及手术导航***的配准方法，其特征在于，所述世界坐标系中的任一点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点根据以下公式计算：
1）2D图像特征点匹配公式：
Figure 441112DEST_PATH_IMAGE001
2）3D图像特征点匹配公式：
Figure 968652DEST_PATH_IMAGE002
Figure 301544DEST_PATH_IMAGE003
为所述术中扫描图像正位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 991283DEST_PATH_IMAGE004
为所述术中扫描图像侧位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 954691DEST_PATH_IMAGE005
为所述Tracker坐标系下的任意p点坐标；
Figure 359740DEST_PATH_IMAGE006
为所述术前三维扫描图像空间坐标系下的任意p点坐标；
T1为在获取术中扫描正位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
T2为在获取术中扫描侧位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
R13（t）为在获取术中实时扫描图像时标尺坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
R12（t）为在获取术中实时扫描图像时可移动标尺2坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
Rm为术前扫描图像空间坐标系与可移动标尺1坐标系之间的变换矩阵。
6.如权利要求1所述的手术导航***及手术导航***的配准方法，其特征在于，所述手术导航***包括导航末端及配套工具，所述导航末端及配套工具用于在所述手术部位上进行导航定位，所述导航定位机器人包括机器人坐标系，所述计算机处理装置及控制软件于对所述手术配套工具坐标系与世界坐标系之间进行转换获取所述比较点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点以实现所述手术导航***在术中导航定位。
7.如权利要求6所述的手术导航***及手术导航***的配准方法，其特征在于，所述导航定位点与所述扫描图像坐标系中的特征匹配关系如下：
1）2D图像特征点匹配公式：
Figure 450318DEST_PATH_IMAGE001
2）3D图像特征点匹配公式：
Figure 322459DEST_PATH_IMAGE002
Figure 188259DEST_PATH_IMAGE003
为所述术中扫描图像正位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 552376DEST_PATH_IMAGE004
为所述术中扫描图像侧位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 633595DEST_PATH_IMAGE005
为所述Tracker坐标系下的任意p点坐标；
Figure 501188DEST_PATH_IMAGE006
为所述术前三维扫描图像空间坐标系下的任意p点坐标；
T1为在获取术中扫描正位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
T2为在获取术中扫描侧位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
R13（t）为在获取术中实时扫描图像时标尺坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
R12（t）为在获取术中实时扫描图像时可移动标尺2坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
Rm为术前扫描图像空间坐标系与可移动标尺1坐标系之间的变换矩阵。
8.如权利要求1所述的一种手术导航***及手术导航***的配准方法，其特征在于，配准包括以下步骤：
在受施手术者的手术部位固定标尺，标尺可根据手术部位及患者***选择；
在术前获取所述手术部位的扫描图像；
对扫描图像坐标系与世界坐标系进行坐标系转换；
在术中获取所述手术部位的实时X光图像；
及计算所述实时图像上的任一点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点。
9.如权利要求8所述的手术导航***的配准方法，其特征在于，所述对扫描图像坐标系与世界坐标系进行坐标系转换的步骤包括：
对所述扫描图像坐标系、所述世界坐标系、扫描空间坐标系进行坐标系转换；
及计算所述实时工具坐标系的任一点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点。
10.如权利要求9所述的手术导航***的配准方法，其特征在于，所述扫描图像坐标系、所述世界坐标系、扫描空间坐标系进行坐标系转换的步骤包括：
计算所述扫描空间坐标系中任一点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点；
计算所述世界坐标系中任一点在所述扫描空间坐标系中的特征匹配点。
11.如权利要求9所述的手术导航***的配准方法，其特征在于，所述世界坐标系中的任一点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点根据以下公式计算：
1）2D图像特征点匹配公式：
Figure 524508DEST_PATH_IMAGE001
2）3D图像特征点匹配公式：
Figure 107411DEST_PATH_IMAGE002
Figure 992322DEST_PATH_IMAGE003
为所述术中扫描图像正位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 980001DEST_PATH_IMAGE004
为所述术中扫描图像侧位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 924954DEST_PATH_IMAGE005
为所述Tracker坐标系下的任意p点坐标；
Figure 512930DEST_PATH_IMAGE006
为所述术前三维扫描图像空间坐标系下的任意p点坐标；
T1为在获取术中扫描正位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
T2为在获取术中扫描侧位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
R13（t）为在获取术中实时扫描图像时标尺坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
R12（t）为在获取术中实时扫描图像时可移动标尺2坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
Rm为术前扫描图像空间坐标系与可移动标尺1坐标系之间的变换矩阵。
12.如权利要求9所述的手术导航***的配准方法，其特征在于，所述手术导航***的配准方法还包括如下步骤：
在所述手术部位上手动选取待匹配点；
对配套工具空间坐标系与所述世界坐标系进行坐标系转换；及计算获取所述待匹配点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点。
13.如权利要求12所述的手术导航***的配准方法，其特征在于，所述待匹配点在所述扫描图像坐标系中的特征匹配点根据以下公式计算：
1）2D图像特征点匹配公式：
Figure 667444DEST_PATH_IMAGE001
2）3D图像特征点匹配公式：
Figure 244049DEST_PATH_IMAGE002
Figure 359904DEST_PATH_IMAGE003
为所述术中扫描图像正位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 904018DEST_PATH_IMAGE004
为所述术中扫描图像侧位图片坐标系的任意p点坐标；
Figure 865152DEST_PATH_IMAGE005
为所述Tracker坐标系下的任意p点坐标；
Figure 558914DEST_PATH_IMAGE006
为所述术前三维扫描图像空间坐标系下的任意p点坐标；
T1为在获取术中扫描正位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
T2为在获取术中扫描侧位图像所述扫描图像坐标系与所述标尺坐标系的矩阵；
R13（t）为在获取术中实时扫描图像时标尺坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
R12（t）为在获取术中实时扫描图像时可移动标尺2坐标系相对于世界坐标系的变换矩阵；
Rm为术前扫描图像空间坐标系与可移动标尺1坐标系之间的变换矩阵。
14.如权利要求1-13所述的手术导航***及手术导航***的配准方法，其特征在于，计算机处理装置及控制软件预存有所述实时图像上的任一点在所述扫描图像的特征匹配点的计算算法，在手术进行时，手术部位的实时图像上的任一点都能够在手术部位的扫描图像中找到特征匹配点，从而实现术中手术部位的实际位置与术前的扫描图像之间的配准，进而准确地引导手术的进行，由导航定位***执行手术导航定位操作。
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