[發明專利]C臂機的機械臂導航方法及其系統、計算機可讀存儲介質

有效

• 申請號: 201811518714.6
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109620274B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 常韞恒;虞倩倩;劉亞軍;田偉
• 申請（專利權）人: 上海聯影醫療科技股份有限公司
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 劉誠

本發明涉及一種C臂機的機械臂導航方法，機械臂在一個位置上與C臂機具有固定的相對位置關系，該方法包括步驟：確定世界坐標系和三維圖像坐標系之間的坐標關系；通過所述C臂機的成像裝置獲取多個二維圖像，并基于所述多個二維圖像產生三維圖像；其中，所述三維圖像在所述三維圖像坐標系表示；獲得所述機械臂的負載在所述世界坐標系中的第一位置；根據所述坐標關系以及所述第一位置，確定所述機械臂的負載在所述三維圖像坐標系中的第二位置；以及根據所述第二位置在所述三維圖像中顯示所述機械臂的負載上述C臂機的機械臂導航方法，提高了相關的定位精度、極大簡化了在手術時操作復雜程度并縮減了手術時間。

技術領域

本發明涉及醫療介入式手術導航領域，特別是涉及C臂機的機械臂導航方法及其系統、計算機可讀存儲介質。

背景技術

目前，在介入式手術中機械臂的應用已經是越來越廣泛，而對于機械臂在介入式手術中的導航也成為了重要的研究領域。根據采用的跟蹤定位系統原理的不同，基于圖像的手術導航系統可以分為光學定位、機械定位、電磁定位和超聲波定位。而通常地，都采用紅外線進行光學定位，即利用紅外相機捕捉安裝在機械臂上特定位置的紅外標志先在定位在房間中的世界坐標系內進行定位，再通過將探測器所定位的世界坐標系與醫療成像設備(例如C臂機)所采集到的圖像坐標系進行配準，從而實現導航的功能。

但定位在房間中的世界坐標系和醫療成像設備所采集的圖像坐標系之間的配準過程因受影響因素較多，容易產生誤差。當C臂機的位置相對房間的世界坐標系發生位移時，就必須重新進行配準。此外，紅外定位系統需要在場景中布置多個紅外發射器和接收器增加了系統結構的復雜度。因此，導致手術準備時間較長，降低了手術效率并且提高了手術風險。

發明內容

基于此，有必要提供一種導航精度高、安全性高、系統結構簡單并且直觀的C臂機的機械臂導航方法及其系統，并提供一種計算機可讀存儲介質。

本申請的一方面提供一種C臂機的機械臂導航方法，所述機械臂在至少一個位置與所述C臂機具有固定的相對位置關系，所述方法包括步驟：

確定世界坐標系C_w和三維圖像坐標系C_3d之間的坐標關系；通過所述C臂機的成像裝置獲取多個二維圖像，并基于所述多個二維圖像產生三維圖像，其中，所述三維圖像在所述三維圖像坐標系C_3d表示；獲得所述機械臂的負載在所述世界坐標系C_w中的第一位置；根據所述坐標關系以及所述第一位置，確定所述機械臂的負載在所述三維圖像坐標系C_3d中的第二位置；以及根據所述第二位置在所述三維圖像中顯示所述機械臂的負載。

根據本發明的一種實施例，提供了一種C臂機的機械臂導航方法，所述機械臂在至少一個位置與所述C臂機具有固定的相對位置關系，所述方法包括步驟：建立世界坐標系C_w，所述世界坐標系C_w的坐標原點O_w與C臂機的位置相關聯；通過所述C臂機獲取多個二維圖像；基于所述多個二維圖像，重建獲得三維圖像，在所述三維圖像上建立三維圖像坐標系C_3d；計算所述世界坐標系C_w與所述三維圖像坐標系C_3d的映射關系T_w,3d；基于所述機械臂在至少一個位置與所述C臂機的固定的相對位置關系以及與所述機械臂關聯的機械參數，確定所述機械臂的負載在所述世界坐標系C_w中的第一位置；根據所述映射關系T_w,3d和所述第一位置，確定所述機械臂的負載在所述三維圖像坐標系C_3d中的第二位置；根據所述第二位置在所述三維圖像中顯示所述機械臂的負載。