[發(fā)明專(zhuān)利]內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航的圖像顯示方法、裝置及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710795516.3
• 申請(qǐng)日: 2017-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107610109A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 艾瑞邁迪醫(yī)療科技（北京）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/11;G06T7/30;G06T7/70;G06T5/00;G06T5/50
• 代理公司: 深圳市科冠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44355
• 代理人: 王海駿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航的圖像顯示方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

顱底腫瘤由于其發(fā)生位置較深，臨近結(jié)構(gòu)復(fù)雜難辨，而且診療過(guò)程涉及神經(jīng)外科、耳鼻喉科和頭頸外科等多學(xué)科技術(shù)，若要完整的切除腫瘤較為困難。經(jīng)過(guò)百余年的發(fā)展，顱底腫瘤診療由裸眼開(kāi)顱手術(shù)發(fā)展到內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)階段。內(nèi)窺鏡微創(chuàng)技術(shù)術(shù)式簡(jiǎn)潔，術(shù)后恢復(fù)快，通過(guò)內(nèi)窺鏡圖像引導(dǎo)能避免手術(shù)入路對(duì)于面部皮膚結(jié)構(gòu)的破壞，從而降低各種并發(fā)癥發(fā)生的概率。

目前，常規(guī)的鼻及鼻竇惡性腫瘤手術(shù)以及顱底腫瘤手術(shù)采用單純鼻內(nèi)窺鏡視頻圖像導(dǎo)航，結(jié)合醫(yī)學(xué)影像CT數(shù)據(jù)引導(dǎo)的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)基本能夠提供較為準(zhǔn)確的三視圖信息，同時(shí)在該三視圖中顯示內(nèi)窺鏡剖面圖。但是，手術(shù)導(dǎo)航中采用的CT數(shù)據(jù)的三視圖中給醫(yī)生提供的輔助信息仍然有限，有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航的圖像顯示方法、裝置和系統(tǒng)。

本發(fā)明實(shí)施方式提供一種內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航的圖像顯示方法，包括以下步驟：

S1，獲取CT影像以及實(shí)時(shí)獲取內(nèi)窺鏡圖像；

S2，實(shí)時(shí)獲取內(nèi)窺鏡頂端的位置和方向；

S3，根據(jù)所述內(nèi)窺鏡頂端的位置和方向，對(duì)所述CT影像進(jìn)行立方體切割，獲得切割后的立方體數(shù)據(jù)；

S4，基于距離加權(quán)的光線(xiàn)投射方法對(duì)所述切割后的立方體數(shù)據(jù)進(jìn)行差異化渲染，獲得渲染后的立方體數(shù)據(jù)；

S5，將所述渲染后的立方體數(shù)據(jù)與所述內(nèi)窺鏡圖像進(jìn)行虛實(shí)融合，獲得虛實(shí)融合圖像，并顯示。

可選地，所述步驟S3之前進(jìn)一步包括：

S6、利用基于區(qū)域生長(zhǎng)和快速行進(jìn)方法在所述CT影像中對(duì)預(yù)定關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D分割，并對(duì)3D分割的關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)注。

可選地，所述步驟S6之后進(jìn)一步包括：

S7，對(duì)經(jīng)過(guò)3D分割獲得的關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行顏色映射。

可選地，所述步驟S3之前進(jìn)一步包括：

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

可選地，所述步驟S8之后進(jìn)一步包括：

S9，根據(jù)所述配準(zhǔn)后的CT影像以及內(nèi)窺鏡頂端的位置和方向，獲得內(nèi)窺鏡與病人人體之間的相對(duì)位置以及內(nèi)窺鏡與手術(shù)目標(biāo)之間的距離，并顯示。

可選地，所述步驟S5之前進(jìn)一步包括步驟：

S10，對(duì)所述內(nèi)窺鏡圖像進(jìn)行基于距離圖像中心遠(yuǎn)近的透明度映射，并對(duì)經(jīng)過(guò)透明度映射的內(nèi)窺鏡圖像進(jìn)行邊緣衰減處理，以使經(jīng)過(guò)邊緣衰減處理后的內(nèi)窺鏡圖像與所述切割后的立方體數(shù)據(jù)進(jìn)行虛實(shí)融合。

可選地，所述步驟S10之前進(jìn)一步包括：

S11，對(duì)所述內(nèi)窺鏡圖像進(jìn)行畸變校正。

可選地，所述步驟S2具體包括：通過(guò)光學(xué)跟蹤設(shè)備獲取所述內(nèi)窺鏡的手術(shù)工具上預(yù)定標(biāo)志點(diǎn)的位置，并根據(jù)所述預(yù)定標(biāo)志點(diǎn)的位置，計(jì)算獲得所述內(nèi)窺鏡頂端的位置和方向；其中，所述內(nèi)窺鏡頂端為伸入病人體內(nèi)的一端。

可選地，所述步驟S3具體包括：

根據(jù)所述內(nèi)窺鏡的位置和方向，對(duì)所述CT影像進(jìn)行立方體切割；其中，在CT影像中切割的立方體中，以所述內(nèi)窺鏡軸向?yàn)樯疃确较蚯疑疃葹閐，所述內(nèi)窺鏡的焦平面為起點(diǎn)，形成立方體的一個(gè)邊；同時(shí)，根據(jù)顯示范圍的大小設(shè)定立方體的另外兩個(gè)邊m和n。

本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航的圖像顯示裝置，包括顯示屏、處理器以及數(shù)據(jù)接口；其中，所述數(shù)據(jù)接口用于連接內(nèi)窺鏡和CT設(shè)備，以獲取內(nèi)窺鏡圖像和術(shù)前CT影像；所述處理器用于執(zhí)行上述任一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡微創(chuàng)手術(shù)導(dǎo)航的圖像顯示方法，以獲得虛實(shí)融合圖像；所述顯示屏用于顯示所述處理器獲得的虛實(shí)融合圖像。

可選地，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(jìn)行CT影像與病人位姿的配準(zhǔn)以及關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu)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(quán)的立方體數(shù)據(jù)渲染、以及內(nèi)窺鏡圖像的邊緣衰減處理。

可選地，所述處理器進(jìn)一步用于根據(jù)內(nèi)窺鏡的實(shí)時(shí)位置，獲取相應(yīng)的虛實(shí)融合圖像、內(nèi)窺鏡與病人人體的相對(duì)位置視圖，并更新至所述顯示屏進(jìn)行顯示。