[發明專利]基于雙X射線機的同步實時動態跟蹤立體定位方法及裝置

無效

• 申請號: 200710192355.5
• 申請日: 2007-12-25
• 公開（公告）號: CN101194845A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 陸建峰;楊靜宇;葉玉坤;汪棟;朱宏
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;中國人民解放軍第八一醫院
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司
• 代理人: 沈根水

技術領域

本發明涉及的是一種基于雙X射線機的同步實時動態跟蹤立體定位方法及裝置，屬于醫療儀器技術領域。

背景技術

目前對于人體內部結構的醫學三維定位，所采用的方式是，通過相關的成像設備，在不同時刻從不同角度獲取圖像再進行靜態重建三維定位。該方式，對于靜態目標，并且不需要實時定位的情形，是可以滿足要求的，例如CT設備就是采用該方式進行定位的。但是對于運動目標，特別是肺部隨呼吸上下移動的小病灶，以及要求進行實時定位的場合，上述方式就無法勝任。例如，在進行肺部穿刺取檢的過程中，需要實時確定穿刺針和病灶之間的關系，即對這二者進行三維實時動態跟蹤立體定位，以便隨時調整進針的方向和深度。目前經皮肺穿刺所采用的定位方法是，即在穿刺前，采用金屬標記物事先進行定位，以確定穿刺針進針的位置。在穿刺過程中，如使用CT設備進行定位，首先，CT設備無法做到同步實時動態跟蹤定位穿刺活檢，二則分辨率不高，通常對于1cm左右的肺部小病灶很難分辨，三是成本比較高。最常用的方法是依靠一臺X射線機來觀察穿刺針與病灶之間的位置關系，對于肺部小病灶，判斷是否穿刺成功是就比較困難的。因為，肺的呼吸移動，肺部小病灶會隨肺的呼吸而移動，當穿刺針位于病灶的正上方或正下方時，在X射線的圖象上，所反映出來的效果都是兩者和病灶重疊在一起，完全沒有穿入肺部病灶。這時很大程度上需要靠醫生的經驗來進行判斷。因此，這是目前經皮肺穿小病灶取檢中的一個難點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠為肺部小病灶的定位穿刺提供幫助，幫助醫生能夠快速準確地完成肺部病灶的動態跟蹤三維立體定位穿刺取檢工作的基于雙X射線機的同步實時動態跟蹤立體定位系統。

本發明的技術解決方案：基于雙X射線機的同步實時動態跟蹤立體定位裝置，其結構是水平向C臂1的一端設水平向C臂X線球管4，另一端設水平向影像增強器6；垂直向C臂2的一端設垂直向C臂X線球管3，另一端設垂直向影像增強器5。

基于雙X射線機的同步實時動態跟蹤立體定位方法，其步驟分為，

(1)采用攝象機對X射線機進行標定；

(2)同時采集兩路X射線的圖象；

(3)采用邊緣檢測的方法對圖象進行實時處理，自動從圖像中提取穿刺針和肺部小病灶信息，根據標定參數計算出穿刺針和病灶的三維位置坐標，從而完成定位。

所述的步驟(1)采用攝象機對X射線機進行標定的具體方法：

1)確定圖像中心，在X射線機的接收端和發射端之間，置一網格狀的模板，使其和接收端平行，成像一次，然后，沿著垂直于接收端影像增強屏的方向，移動物體，改變模板與成像平面的距離，再次成像，計算成像中心；

2)dx和dy的確定，在求取dx和dy的比值以及乘積的時，利用已知的四個點和四條邊所能提供的組合，算出所有的dx*dy以及dx/dy，再分別加以平均，作為最終的dx*dy以及dx/dy的值；

3)外參數和畸變系數的標定，采用共面點的方法進行X射線機的標定，利用圖像點和實際點的對應關系，可以計算出旋轉矩陣中的r1，r2，r4，r5以及tx和ty，然后再利用正交性，計算出矩陣R中其余的所有元素，采用最速下降法，同時對焦距、tz以及畸變系數進行優化得到了所需的參數。

所述的步驟(2)同時采集兩路X射線圖象的具體方法：采用一個可以兩路同時輸入的視頻采集卡，把兩個X線機的視頻輸出信號直接接到該卡上，通過該采集卡，把模擬信號轉為數字信號。

所述的步驟(3)采用邊緣檢測的方法對圖象進行實時處理的具體方法是根據病灶的位置，自動選擇能夠包含穿刺針和病灶的矩形區域，在該區域內，采用邊緣檢測算子進行邊緣檢測，然后采用Hough變換進行直線檢測，檢測出穿刺針，在此基礎上，根據灰度信息檢測出針頭的位置，對于病灶，根據上一幀的位置，在其周圍進行搜索，利用灰度信息和形態信息。