[發(fā)明專利]一種基于光磁融合的消融針定位導(dǎo)航方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010113062.9
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111388063A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸遙;黃金華;安超;信閆奇
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué);中山大學(xué)腫瘤防治中心（中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院;中山大學(xué)腫瘤研究所）
• 主分類號: A61B17/34
• 分類號: A61B17/34;A61B34/20;G06T5/00;G06T7/11;G06T7/50;G06T7/80
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 陳偉斌

本發(fā)明公開一種基于光磁融合的消融針定位導(dǎo)航方法，包括：S1：標(biāo)定深度相機(jī)的深度數(shù)據(jù)、RGB數(shù)據(jù)內(nèi)部參數(shù)和外部位置參數(shù)，利用深度相機(jī)獲取消融針上的光學(xué)傳感器的深度數(shù)據(jù)和RGB數(shù)據(jù)；S2：對光學(xué)傳感器的RGB數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，得到光學(xué)傳感器的二維坐標(biāo)，將二維坐標(biāo)點(diǎn)映射到對應(yīng)的深度數(shù)據(jù)中，得到光學(xué)傳感器三維坐標(biāo)；S3：標(biāo)定磁定位儀外部位置參數(shù)，利用磁定位儀獲取消融針上的磁傳感器三維坐標(biāo)；S4：將深度相機(jī)坐標(biāo)系與磁定位儀坐標(biāo)系融合得到消融針坐標(biāo)系，將S2中的光學(xué)傳感器三維坐標(biāo)和S3中磁傳感器三維坐標(biāo)變換到消融針坐標(biāo)系中，得到消融針位姿。本發(fā)明融合光學(xué)定位和磁定位，能夠同步追蹤消融針的位置并計(jì)算其姿態(tài)，提高了穿刺精度以及效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺、圖形學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于光磁融合的消融針定位導(dǎo)航方法。

背景技術(shù)

在外科醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，穿刺是常見的一種診斷技術(shù)，將穿刺針刺入體內(nèi)，為消融等后續(xù)手術(shù)建立介入通道。穿刺的關(guān)鍵在于快速和準(zhǔn)確的將穿刺針刺入目標(biāo)位置，才能減少出血，縮短手術(shù)時(shí)間。傳統(tǒng)的醫(yī)生手動穿刺手術(shù)主要依賴于醫(yī)生的專業(yè)素質(zhì)和操作經(jīng)驗(yàn)，存在著手術(shù)精度低的問題。超聲圖像引導(dǎo)的穿刺礙于超聲不能穿透骨骼和空氣，CT和MRI引導(dǎo)的穿刺需要對患者進(jìn)行多次掃描，手術(shù)時(shí)間長，對患者傷害大，均具有明顯的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中穿刺存在著精度低、效率低的問題，提供一種基于光磁融合的消融針定位導(dǎo)航方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于光磁融合的消融針定位導(dǎo)航方法，包括以下步驟：

S1：標(biāo)定深度相機(jī)的深度數(shù)據(jù)、RGB數(shù)據(jù)內(nèi)部參數(shù)和外部位置參數(shù)，利用深度相機(jī)獲取消融針上的光學(xué)傳感器的深度數(shù)據(jù)和RGB數(shù)據(jù)；

S2：對光學(xué)傳感器的RGB數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，得到光學(xué)傳感器的二維坐標(biāo)，將二維坐標(biāo)點(diǎn)映射到對應(yīng)的深度數(shù)據(jù)中，得到光學(xué)傳感器三維坐標(biāo)；

S3：標(biāo)定磁定位儀的外部位置參數(shù)，利用磁定位儀獲取消融針上的磁傳感器三維坐標(biāo)；

S4：將深度相機(jī)坐標(biāo)系與磁定位儀坐標(biāo)系融合得到消融針坐標(biāo)系，將步驟S2中的光學(xué)傳感器三維坐標(biāo)和步驟S3中磁傳感器三維坐標(biāo)變換到消融針坐標(biāo)系中，得到消融針位姿。

優(yōu)選地，所述步驟S2具體包括以下步驟：

s21：對步驟S1中得到的RGB數(shù)據(jù)使用雙邊濾波進(jìn)行平滑去噪；

s22：使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)訓(xùn)練光學(xué)傳感器分割模型，分割出步驟s21中RGB數(shù)據(jù)中的光學(xué)傳感器的二位坐標(biāo)；

s23：將步驟s22中獲取的光學(xué)傳感器的二維坐標(biāo)與該RGB數(shù)據(jù)對應(yīng)的深度數(shù)據(jù)對應(yīng)，獲得深度坐標(biāo)，從而實(shí)時(shí)得到光學(xué)傳感器三維坐標(biāo)；

優(yōu)選地，所述步驟S4主要包括以下步驟：

s41：利用步驟S1中標(biāo)定的深度相機(jī)的外部位置參數(shù)得到深度相機(jī)坐標(biāo)系，利用步驟S3中標(biāo)定的磁定位儀的外部位置參數(shù)得到磁定位儀坐標(biāo)系，將深度相機(jī)坐標(biāo)系和磁定位儀坐標(biāo)系融合得到消融針坐標(biāo)系O_T-X_TY_TZ_T；

s42：將步驟S2中得到的光學(xué)傳感器三維坐標(biāo)和步驟S3中得到磁傳感器三維坐標(biāo)變換到消融針坐標(biāo)系中，即得到消融針的實(shí)際位姿。

優(yōu)選地，消融針的實(shí)際位姿包括磁傳感器在消融針坐標(biāo)系中的位姿T以及光學(xué)傳感器在消融針坐標(biāo)系中的位姿V。