[發(fā)明專利]一種分布式光學(xué)定位跟蹤系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810166033.1
• 申請(qǐng)日: 2018-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN108186117A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張晴;周玉福;羅鵬輝;黃曉燕;祁甫浪;甄博文;江河峻;楊巾英;智德波;黃姍姍;徐莉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽大中潤(rùn)科技有限公司
• 主分類號(hào): A61B34/20
• 分類號(hào): A61B34/20
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李婷婷;王寶筠

本申請(qǐng)公開一種分布式光學(xué)定位跟蹤系統(tǒng)及方法，所述分布式光學(xué)定位跟蹤系統(tǒng)，包括至少三個(gè)且位置獨(dú)立的光學(xué)相機(jī)，由于至少三個(gè)獨(dú)立的光學(xué)相機(jī)可以任意分布在多個(gè)位置，定位跟蹤時(shí)只需要至少兩個(gè)光學(xué)相機(jī)能夠同時(shí)拍攝到目標(biāo)標(biāo)記物即可，醫(yī)生、病人以及醫(yī)療設(shè)備不容易同時(shí)遮擋多個(gè)光學(xué)相機(jī)，從而能夠確保跟蹤到目標(biāo)。同時(shí)，從多個(gè)光學(xué)相機(jī)中選出拍攝位置好的圖像進(jìn)行定位跟蹤，有利于提高定位跟蹤精度。所述分布式光學(xué)定位跟蹤方法，多個(gè)位置獨(dú)立的光學(xué)相機(jī)，能夠得到多個(gè)光學(xué)相機(jī)的拍攝圖像，進(jìn)而從多個(gè)光學(xué)相機(jī)的拍攝圖像中選取拍攝位置較好的拍攝圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)標(biāo)記物的跟蹤，更加有利于提高定位跟蹤精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微創(chuàng)介入手術(shù)定位跟蹤系統(tǒng)，具體為一種分布式光學(xué)定位跟蹤系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

微創(chuàng)介入手術(shù)通常是在影像和定位跟蹤系統(tǒng)的引導(dǎo)下將微創(chuàng)用手術(shù)器械插入病變位置進(jìn)行治療，定位跟蹤系統(tǒng)有利于提高微創(chuàng)手術(shù)的精度，臨床應(yīng)用較多的是加拿大NDI公司的光學(xué)定位跟蹤系統(tǒng)。

該類系統(tǒng)的定位原理為：雙目位置傳感器發(fā)射的紅外光照射在安裝有跟蹤工具的手術(shù)設(shè)備或器械上，跟蹤工具上的可反射紅外光的小球(也稱反光球) 會(huì)將紅外光反射回位置傳感器并由系統(tǒng)內(nèi)置軟件進(jìn)行計(jì)算得到跟蹤工具的位置坐標(biāo)(包括跟蹤工具的位置和角度)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)的手術(shù)設(shè)備和器械進(jìn)行定位跟蹤。所述跟蹤工具通常是指承載標(biāo)志物體(也即反光球)的剛體。

現(xiàn)有技術(shù)中的定位跟蹤系統(tǒng)由兩個(gè)位置固定的光學(xué)相機(jī)以及帶有四個(gè)反光球的跟蹤標(biāo)記等組成，四個(gè)反光球位于同一平面，利用雙目視覺的原理計(jì)算所拍攝到的目標(biāo)標(biāo)記的空間位置。

但是，當(dāng)該光學(xué)定位跟蹤系統(tǒng)在結(jié)合磁共振、CT(Computed Tomography，電子計(jì)算機(jī)斷層掃描)儀等醫(yī)學(xué)影像設(shè)備使用時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)無法進(jìn)行跟蹤定位的情況。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種分布式光學(xué)定位跟蹤系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中光學(xué)定位跟蹤系統(tǒng)在結(jié)合磁共振、CT儀等醫(yī)學(xué)影像設(shè)備使用時(shí)，出現(xiàn)的無法跟蹤定位的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種分布式光學(xué)定位跟蹤系統(tǒng)，應(yīng)用在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備中，所述分布式光學(xué)定位跟蹤系統(tǒng)包括：相互獨(dú)立的至少三個(gè)光學(xué)相機(jī)、數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備、校準(zhǔn)仿體、標(biāo)記物和控制臺(tái)；

至少三個(gè)所述光學(xué)相機(jī)分布在所述醫(yī)學(xué)影像設(shè)備上或之外的多個(gè)位置，用于拍攝所述標(biāo)記物；

每個(gè)所述光學(xué)相機(jī)均與所述數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備相連；

所述數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備與所述控制臺(tái)相連；

所述校準(zhǔn)仿體位于所述醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的中心位置；

所述標(biāo)記物位于所述醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的成像區(qū)域；

所述控制臺(tái)用于獲取所述醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的掃描圖像，并將所述掃描圖像傳遞給所述數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備，所述數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備根據(jù)所述光學(xué)相機(jī)的相對(duì)位置，以及從所述光學(xué)相機(jī)處獲取拍攝所述標(biāo)記物的拍攝圖像，計(jì)算得到所述標(biāo)記物的位置信息，并將所述拍攝圖像和所述掃描圖像的坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以確定所述標(biāo)記物在所述醫(yī)學(xué)影像設(shè)備掃描圖像的坐標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)所述標(biāo)記物的跟蹤定位。

優(yōu)選地，所述醫(yī)學(xué)影像設(shè)備為磁共振影像設(shè)備。

優(yōu)選地，每個(gè)所述光學(xué)相機(jī)中的元器件均為非磁性元器件；或者每個(gè)所述光學(xué)相機(jī)包括濾波器和屏蔽層。

優(yōu)選地，所述光學(xué)相機(jī)設(shè)置在所述磁共振影像設(shè)備的磁體上。

優(yōu)選地，所述醫(yī)學(xué)影像設(shè)備為電子計(jì)算機(jī)斷層掃描儀。

優(yōu)選地，每個(gè)所述光學(xué)相機(jī)與所述數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備之間的連接方式為有線連接。