[發明專利]內窺鏡微創手術導航的圖像顯示方法、裝置及系統

在審

• 申請號: 201710795516.3
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107610109A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 楊峰
• 申請（專利權）人: 艾瑞邁迪醫療科技（北京）有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/30;G06T7/70;G06T5/00;G06T5/50
• 代理公司: 深圳市科冠知識產權代理有限公司44355
• 代理人: 王海駿

1.一種內窺鏡微創手術導航的圖像顯示方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，獲取CT影像以及實時獲取內窺鏡圖像；

S2，實時獲取內窺鏡頂端的位置和方向；

S3，根據所述內窺鏡頂端的位置和方向，對所述CT影像進行立方體切割，獲得切割后的立方體數據；

S4，基于距離加權的光線投射方法對所述切割后的立方體數據進行差異化渲染，獲得渲染后的立方體數據；

S5，將所述渲染后的立方體數據與所述內窺鏡圖像進行虛實融合，獲得虛實融合圖像，并顯示。

2.如權利要求1所述的內窺鏡微創手術導航的圖像顯示方法，其特征在于，所述步驟S3之前進一步包括：

S6、利用基于區域生長和快速行進方法在所述CT影像中對預定關鍵解剖結構進行3D分割，并對3D分割的關鍵解剖結構進行標注。

3.如權利要求2所述的內窺鏡微創手術導航的圖像顯示方法，其特征在于，所述步驟S6之后進一步包括：

S7，對經過3D分割獲得的關鍵解剖結構進行顏色映射。

4.如權利要求1所述的內窺鏡微創手術導航的圖像顯示方法，其特征在于，所述步驟S3之前進一步包括：

S8，進行所述CT影像與病人位姿之間的配準，獲得配準后的CT影像，以用于步驟S3的立方體切割。

5.如權利要求4所述的內窺鏡微創手術導航的圖像顯示方法，其特征在于，所述步驟S8之后進一步包括：

S9，根據所述配準后的CT影像以及內窺鏡頂端的位置和方向，獲得內窺鏡與病人人體之間的相對位置以及內窺鏡與手術目標之間的距離，并顯示。

6.如權利要求1所述的內窺鏡微創手術導航的圖像顯示方法，其特征在于，所述步驟S5之前進一步包括步驟：

S10，對所述內窺鏡圖像進行基于距離圖像中心遠近的透明度映射，并對經過透明度映射的內窺鏡圖像進行邊緣衰減處理，以使經過邊緣衰減處理后的內窺鏡圖像與所述切割后的立方體數據進行虛實融合。

7.如權利要求1所述的內窺鏡微創手術導航的圖像顯示方法，其特征在于，所述步驟S10之前進一步包括：

S11，對所述內窺鏡圖像進行畸變校正。

8.如權利要求1所述的內窺鏡微創手術導航的圖像顯示方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：

通過光學跟蹤設備獲取所述內窺鏡的手術工具上預定標志點的位置，并根據所述預定標志點的位置，計算獲得所述內窺鏡頂端的位置和方向；其中，所述內窺鏡頂端為伸入病人體內的一端。

9.如權利要求1所述的內窺鏡微創手術導航的圖像顯示方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：

根據所述內窺鏡的位置和方向，對所述CT影像進行立方體切割；其中，在CT影像中切割的立方體中，以所述內窺鏡軸向為深度方向且深度為d，所述內窺鏡的焦平面為起點，形成立方體的一個邊；同時，根據顯示范圍的大小設定立方體的另外兩個邊m和n。

10.一種內窺鏡微創手術導航的圖像顯示裝置，其特征在于，包括顯示屏、處理器以及數據接口；其中，所述數據接口用于連接內窺鏡和CT設備，以獲取內窺鏡圖像和術前CT影像；所述處理器用于執行權利要求1-9中任意一項所述的內窺鏡微創手術導航的圖像顯示方法，以獲得虛實融合圖像；所述顯示屏用于顯示所述處理器獲得的虛實融合圖像。

11.如權利要求10所述的內窺鏡微創手術導航的圖像顯示裝置，其特征在于，所述處理器包括CPU處理單元以及GPU處理單元，其中所述CPU處理單元用于進行CT影像與病人位姿的配準以及關鍵解剖結構的3D分割，GPU處理單元用于CT影像的立方體切割、基于距離加權的立方體數據渲染、以及內窺鏡圖像的邊緣衰減處理。

12.如權利要求11所述的內窺鏡微創手術導航的圖像顯示裝置，其特征在于，所述處理器進一步用于根據內窺鏡的實時位置，獲取相應的虛實融合圖像、內窺鏡與病人人體的相對位置視圖，并更新至所述顯示屏進行顯示。