[發明專利]光學跟蹤系統及光學跟蹤系統的坐標系整合方法

有效

• 申請號: 201580050352.0
• 申請日: 2015-09-18
• 公開（公告）號: CN107072720B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 李賢箕
• 申請（專利權）人: 株式會社高迎科技
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;A61B34/20
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

1.一種光學跟蹤系統，所述光學跟蹤系統用于利用在對患者實施手術之前預先獲得的三維影像，跟蹤患者或對所述患者實施手術的手術工具，其中，包括：

基準標記部，其附著于固定物體，并相對于所述患者配置；

形狀測量部，其針對與所述三維影像對應的所述患者的預定部位測量三維形狀；

跟蹤傳感器部，其傳感所述基準標記部及所述形狀測量部，以便能夠分別跟蹤所述基準標記部及所述形狀測量部；及

處理部，其以所述跟蹤傳感器部對所述基準標記部及所述形狀測量部傳感的結果為基礎，獲得所述基準標記部與所述跟蹤傳感器部之間的第一坐標變換關系及所述形狀測量部與所述跟蹤傳感器部之間的第二坐標變換關系，以所述形狀測量部測量的所述三維形狀為基礎，獲得所述患者的預定部位與所述形狀測量部之間的第三坐標變換關系，從所述獲得的第一、第二及第三坐標變換關系，針對所述基準標記部而定義相對的所述患者的坐標系。

2.根據權利要求1所述的光學跟蹤系統，其中，

所述形狀測量部包括測量裝置及安裝于所述測量裝置的標記，

所述跟蹤傳感器部傳感所述形狀測量部的標記，

所述處理部獲得所述形狀測量部的標記與所述跟蹤傳感器部之間的第四坐標變換關系及所述形狀測量部的測量裝置與所述形狀測量部的標記之間的第五坐標變換關系。

3.根據權利要求2所述的光學跟蹤系統，其中，

所述第一、第二、第三、第四以及第五坐標變換關系分別以坐標變換矩陣表現，

所述處理部根據如下數學式，針對所述基準標記部而定義相對的所述患者的坐標系，

PR＝T1^-1T2T3T4

PR為相對于所述基準標記部的所述患者的坐標變換矩陣，T1為相對于所述跟蹤傳感器部的所述基準標記部的坐標變換矩陣，T2為相對于所述跟蹤傳感器部的所述形狀測量部的標記的坐標變換矩陣，T3為相對于所述形狀測量部的標記的所述形狀測量部的測量裝置的坐標變換矩陣，T4為相對于所述形狀測量部的測量裝置的所述患者的坐標變換矩陣。

4.根據權利要求3所述的光學跟蹤系統，其中，

所述跟蹤傳感器部測量用于獲得相對于所述跟蹤傳感器部的所述基準標記部的坐標變換矩陣T1及相對于所述跟蹤傳感器部的所述形狀測量部的標記的坐標變換矩陣T2所需的第一信息，

所述形狀測量部測量用于獲得相對于所述形狀測量部的測量裝置的所述患者的坐標變換矩陣T4所需的第二信息，

所述處理部利用測量的所述第一及第二信息，獲得多個所述坐標變換矩陣T1、T2、T4，從獲得的多個所述坐標變換矩陣T1、T2、T4，算出相對于所述形狀測量部標記的所述形狀測量部的測量裝置的坐標變換矩陣T3及相對于所述基準標記部的所述患者的坐標變換矩陣PR。

5.根據權利要求4所述的光學跟蹤系統，其中，

所述跟蹤傳感器部對所述第一信息的測量執行2次以上，所述形狀測量部對所述第二信息的測量執行2次以上。

6.根據權利要求1所述的光學跟蹤系統，其中，

所述處理部以所述形狀測量部測量的所述三維形狀為基礎，整合針對在所述患者實施手術之前預先獲得的三維影像的坐標系及對于所述基準標記部而進行相對定義的所述患者的坐標系。

7.根據權利要求6所述的光學跟蹤系統，其中，

還包括手術工具，所述手術工具包含對所述患者實施手術所需的標記，

所述跟蹤傳感器部傳感所述手術工具的標記，以便能夠跟蹤所述手術工具的標記，

所述處理部以所述跟蹤傳感器部對所述基準標記部及所述形狀測量部傳感的結果為基礎，獲得所述基準標記部與所述跟蹤傳感器部之間的所述第一坐標變換關系及所述手術工具的標記與所述跟蹤傳感器部之間的第六坐標變換關系，利用所述第一及第六坐標變換關系及對于所述基準標記部而進行相對定義的所述患者的坐標系，針對所述患者定義相對的所述手術工具的坐標系。