[發明專利]基于點云匹配的神經外科術中增強現實定位的方法和裝置

在審

• 申請號: 201910030453.1
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109512512A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 趙泉洲;王敏成
• 申請（專利權）人: 常州錦瑟醫療信息科技有限公司
• 主分類號: A61B34/10
• 分類號: A61B34/10;A61B90/00
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 劉松

本發明提供了一種基于點云匹配的神經外科術中增強現實定位的方法和裝置，所述方法包括以下步驟：獲取待手術部位的醫學圖像；根據醫學圖像重建出待手術部位的虛擬三維模型，并在虛擬三維模型中標記出不同的機體組織，其中，機體組織包括頭部皮膚、腦功能區、腦皮層和周圍血管神經組織；根據虛擬三維模型設計手術治療路徑，避開周圍血管神經組織；采用點云匹配的方法進行實時的頭部皮膚位置匹配，實現待手術部位的增強現實定位。本發明能夠方便有效地實現待手術部位的增強現實定位，輔助術中避免傷害神經、血管、腦功能區等重要部位，大大提高了手術的安全性。

技術領域

本發明涉及醫療設備技術領域，具體涉及一種基于點云匹配的神經外科術中增強現實定位的方法和一種基于點云匹配的神經外科術中增強現實定位的裝置。

背景技術

神經外科手術的難度較大，因其主要針對中樞神經系統，而中樞神經系統的解剖結構復雜，加上人腦的機能認識不是很清楚，因此對手術的精細化程度要求很高。顱內病變往往位置較深，手術暴露困難，操作空間狹小，而且病變部位周邊解剖結構關系比較復雜，對腦部功能區和血管保護要求較高。目前的影像學手段，如功能磁共振成像、CT、PET-CT等，能提供腦部病灶部位的二維平面信息，周圍的腦部神經和主要血管主要依賴與醫生對腦部解剖結構的深刻了解和術中各種變異情況的熟知。

發明內容

本發明為解決目前神經外科手術中難以對腦部結構進行熟知，從而導致手術操作困難和可能帶來傷害的技術問題，提供了一種基于定位導板的手術增強現實定位的方法和裝置。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于點云匹配的神經外科術中增強現實定位的方法，包括以下步驟：獲取待手術部位的醫學圖像；根據所述醫學圖像重建出所述待手術部位的虛擬三維模型，并在所述虛擬三維模型中標記出不同的機體組織，其中，所述機體組織包括頭部皮膚、腦功能區、腦皮層和周圍血管神經組織；根據所述虛擬三維模型設計手術治療路徑，避開所述周圍血管神經組織；采用點云匹配的方法進行實時的頭部皮膚位置匹配，實現所述待手術部位的增強現實定位。

所述醫學圖像包括CT圖像和MRI圖像。

所述醫學圖像的格式為DICOM格式。

利用不同的顏色標記出不同的機體組織。

采用點云匹配的方法進行實時的頭部皮膚位置匹配，具體包括：獲取頭部皮膚的基準點在所述虛擬三維模型圖像坐標系及世界坐標系下的坐標點集；求取所述虛擬三維模型圖像坐標系及世界坐標系之間的旋轉和平移變換矩陣，使得來自所述虛擬三維模型圖像坐標系及世界坐標系下的坐標點集的同源點間距離最小。

一種基于點云匹配的神經外科術中增強現實定位的裝置，包括：圖像獲取模塊，所述圖像獲取模塊用于獲取待手術部位的醫學圖像；計算機模塊，所述計算機模塊根據所述醫學圖像重建出所述待手術部位的虛擬三維模型，并在所述虛擬三維模型中標記出不同的機體組織，其中，所述機體組織包括頭部皮膚、腦功能區、腦皮層和周圍血管神經組織，所述計算機模塊還根據所述虛擬三維模型設計手術治療路徑，避開所述周圍血管神經組織，并采用點云匹配的方法進行實時的頭部皮膚位置匹配，實現所述待手術部位的增強現實定位。

所述醫學圖像包括CT圖像和MRI圖像。

所述醫學圖像的格式為DICOM格式。

所述計算機模塊利用不同的顏色標記出不同的機體組織。

所述計算機模塊具體用于獲取頭部皮膚的基準點在所述虛擬三維模型圖像坐標系及世界坐標系下的坐標點集，并求取所述虛擬三維模型圖像坐標系及世界坐標系之間的旋轉和平移變換矩陣，使得來自所述虛擬三維模型圖像坐標系及世界坐標系下的坐標點集的同源點間距離最小，以實現實時的頭部皮膚位置匹配。

本發明的有益效果：