[發明專利]基于紅外光學定位系統的三維骨科手術導航空間配準方法

在審

• 申請號: 201710492952.3
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107174343A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 李勁生;史穎琴
• 申請（專利權）人: 南京普愛醫療設備股份有限公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B17/90
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 饒欣

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，特別是涉及基于紅外光學定位系統的三維骨科手術導航空間配準方法。

背景技術

在脊柱外科椎弓根釘植入手術中，如何確保在理想的位置植入螺釘，最大限度的減少手術風險，仍是醫學臨床界的一大難題。現有技術中尚未有理想的三維骨科手術導航空間配準方法。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種安全、實用、有效的能夠實現實時監控的基于紅外光學定位系統的三維骨科手術導航空間配準方法。

技術方案：本發明所述的基于紅外光學定位系統的三維骨科手術導航空間配準方法，包括以下步驟：

S1：利用紅外光學定位系統、第一靶體和第二靶體分別獲取C臂的空間方位信息和圖像的空間方位信息，同時啟動C臂的序列采集工作站，采集模體的序列圖像；

S2：利用步驟S1獲取的序列圖像對C臂進行幾何校正，獲取C臂的幾何信息；

S3：將步驟S1獲取的C臂的空間方位信息和圖像方位信息、步驟S2獲取的C臂的幾何信息以及實際應用中的C臂的空間方位信息和三維數字圖像結合起來，采用基于遺傳算法的配準技術完成空間坐標系到圖像坐標系的轉換；

S4：將步驟S3得到的效果實時顯示在客戶端。

進一步，所述第一靶體用于獲取C臂的空間方位信息，第一靶體包括支架和分布在支架上的四個NDI被動反光小球。

進一步，所述任意兩個小球之間距離大于60mm，任意一個小球到其他任意兩個小球之間的距離之差大于7mm，使得第一靶體成為有獨立的剛體，各個小球能被紅外光學定位系統唯一識別。

進一步，所述第一靶體的各個小球正對紅外光學定位系統。

進一步，所述第二靶體用于獲取圖像的空間方位信息，第二靶體包括立方體，立方體的體心位置設有鋼球，立方體的一個面的中心位置設有支架，支架上分布有四個NDI被動反光小球。

進一步，所述立方體采用聚甲基丙烯酸甲酯制成。

進一步，所述鋼球的半徑為1.5mm。

有益效果：本發明公開了一種基于紅外光學定位系統的三維骨科手術導航空間配準方法，將C臂的空間方位信息、圖像空間方位信息、C臂的幾何信息、實際應用中的C臂的空間方位信息和C臂的三維數字圖像有效地結合起來，基于遺傳算法的配準技術，成功實現了空間坐標系到圖像坐標系的轉換，并將最終效果實時顯示在客戶端。本發明方法安全、有效、實用，可實現實時監控，能夠有效提高手術的安全性。

附圖說明

圖1為本發明具體實施方式的方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式和附圖，對本發明的技術方案做進一步的介紹。

本具體實施方式公開了一種基于紅外光學定位系統的三維骨科手術導航空間配準方法，如圖1所示，包括以下步驟：

S1：利用紅外光學定位系統、第一靶體和第二靶體分別獲取C臂的空間方位信息和圖像的空間方位信息，同時啟動C臂的序列采集工作站，采集模體的序列圖像；

S2：利用步驟S1獲取的序列圖像對C臂進行幾何校正，獲取C臂的幾何信息；

S3：將步驟S1獲取的C臂的空間方位信息和圖像方位信息、步驟S2獲取的C臂的幾何信息以及實際應用中的C臂的空間方位信息和三維數字圖像結合起來，采用基于遺傳算法的配準技術完成空間坐標系到圖像坐標系的轉換；

S4：將步驟S3得到的效果實時顯示在客戶端。

其中，第一靶體用于獲取C臂的空間方位信息，第一靶體包括支架和分布在支架上的四個NDI被動反光小球。任意兩個小球之間距離大于60mm，任意一個小球到其他任意兩個小球之間的距離之差大于7mm。第一靶體安裝在C臂影像增強器上，并且第一靶體的各個小球正對紅外光學定位系統。

第二靶體用于獲取圖像的空間方位信息，第二靶體包括立方體，立方體的體心位置設有半徑為1.5mm的鋼球，立方體的一個面的中心位置設有支架，支架上分布有4個NDI被動反光小球。立方體采用聚甲基丙烯酸甲酯制成。