[發明專利]脊柱術前三維影像與術中二維影像配準的方法與系統

在審

• 申請號: 202010168097.2
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111429491A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 肖建如;呂天予;周振華;馬科威;楊誠;邵帥;盛海紅
• 申請（專利權）人: 上海嘉奧信息科技發展有限公司
• 主分類號: G06T7/30
• 分類號: G06T7/30;G06T7/10
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

1.一種脊柱術前三維影像與術中二維影像配準的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：術前對脊柱三維圖像生成正位和側位兩張DRR圖像；

步驟2：在術前正位和側位DRR圖像上進行椎體分割；

步驟3：在術中拍攝的正位和側位X光圖像上進行椎體分割；

步驟4：對術前、術中對應椎體進行粗略配準；

步驟5：對術前、術中對應椎體進行精確配準。

2.根據權利要求1所述的脊柱術前三維影像與術中二維影像配準的方法，其特征在于，所述步驟2包括如下步驟：

步驟2.1：在術前正位和側位DRR圖像上為每個椎體建立包圍盒，確定單個錐體需要配準的區域，分割椎體；

步驟2.2：定義術前正位和側位DRR圖像上單個錐體包圍盒的方向，Z方向為正位圖像方向，Y方向與椎體上平面垂直，確定包圍盒姿態，從而得到分割后各個錐體的姿態。

3.根據權利要求1所述的脊柱術前三維影像與術中二維影像配準的方法，其特征在于，所述步驟3包括如下步驟：

步驟3.1：確定術中拍攝正位和側位X光圖像的C型臂X光機的姿態；

步驟3.2：通過C型臂X光機的姿態重建正位和側位X光圖像的姿態；

步驟3.3：在重建后的術中正位和側位X光圖像上進行椎體分割，為每個椎體建立包圍盒，確定單個錐體需要配準的區域；

步驟3.4：定義術中正位和側位X光圖像上單個錐體包圍盒的方向，Z方向為正位圖像方向，Y方向與椎體上平面垂直，確定包圍盒姿態，從而得到分割后各個錐體的姿態。

4.根據權利要求1所述的脊柱術前三維影像與術中二維影像配準的方法，其特征在于，所述步驟4包括如下步驟：

步驟4.1：通過術前、術中對應椎體包圍盒的姿態計算相對矩陣offsetMatrix；

步驟4.2：將術前脊柱各個錐體姿態數據通過相對矩陣offsetMatrix變換空間位置，與術中對應脊柱各個錐體粗略配準，從而為精確配準限定一個配準范圍。

5.根據權利要求1所述的脊柱術前三維影像與術中二維影像配準的方法，其特征在于，所述步驟5包括如下步驟：

步驟5.1：在粗略匹配的限定的配準范圍內，計算術前DRR圖像不同位置錐體與術中X光圖像對應椎體區域的圖像相似度；

步驟5.2：尋找相似度最高的術前脊柱錐體姿態，實現術前三維影像與術中二維影像脊柱精確配準。

6.一種脊柱術前三維影像與術中二維影像配準的系統，其特征在于，包括如下模塊：

模塊1：術前對脊柱三維圖像生成正位和側位兩張DRR圖像；

模塊2：在術前正位和側位DRR圖像上進行椎體分割；

模塊3：在術中拍攝的正位和側位X光圖像上進行椎體分割；

模塊4：對術前、術中對應椎體進行粗略配準；

模塊5：對術前、術中對應椎體進行精確配準。

7.根據權利要求6所述的脊柱術前三維影像與術中二維影像配準的系統，其特征在于，所述脊柱術前三維影像與術中二維影像配準的系統執行時實現權利要求1至5中任一項所述的脊柱術前三維影像與術中二維影像配準的方法的步驟。