[發明專利]不同超聲波設備探頭在電磁導航系統中空間位置獲取方法

有效

• 申請號: 202011471546.7
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112472294B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 王炳強;谷鵬;孫之建
• 申請（專利權）人: 山東威高醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B34/10
• 分類號: A61B34/10;A61B34/20
• 代理公司: 威?？菩菍＠聞账?37202
• 代理人: 于濤

本發明提出一種不同超聲波設備探頭在電磁導航系統中空間位置獲取方法，該方法根據標定需要確定四個坐標系，分別為超聲波圖像坐標系，記作I，標定模板坐標系，記作M，黑色磁片坐標系，記作B，以及探針坐標系，記作A，利用最小二乘法優化得到最優的超聲波圖像坐標系到黑色磁片坐標系的空間變換矩陣；計算出該空間變換矩陣即完成了超聲波探頭的標定，也就實現了不同超聲波設備的探頭在電磁導航系統中空間位置的獲取。上述不同超聲波設備探頭在電磁導航系統中空間位置獲取方法將二維超聲波圖像與電磁導航系統相結合，可以實現二維超聲波圖像信息到三維空間的高精度轉換，為基于超聲波圖像的手術導航系統提供依據。

技術領域

本發明涉及標定技術領域，尤其涉及一種不同超聲波設備探頭在電磁導航系統中空間位置獲取方法，該方法的實質就是建立超聲波圖像坐標系到黑色磁片坐標系的轉換關系，即二維圖像和三維空間之間的轉換關系。

背景技術

與CT、MRI圖像相比，超聲波圖像具有采集時間短、無電離輻射、經濟方便、可實時成像等優點，成為臨床必不可少的診斷和治療方法。然而，如果想更準確地了解病灶結構時，傳統的二維超聲就不能很好地滿足臨床要求。與傳統的二維超聲波圖像相比，三維超聲能顯示病灶的三維形態及其與周圍組織器官的空間位置關系，其成為二維超聲的重要輔助手段。但是目前市場上的三維超聲基本都是基于二維面陣探頭的三維彩超，其只能為一些復雜聲像結構的判斷提供輔助信息，并對某些病變的診斷起到二維超聲無法替代的作用。但是它并不能像CT或MRI那樣提供準確的3D器官分割信息，因此尚不可能完成與3D CT/MRI數據的配準導航工作。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本申請提出了一種不同超聲波設備探頭在電磁導航系統中空間位置獲取方法，以便將二維超聲波圖像與電磁導航系統相結合，可以實現二維超聲波圖像信息到三維空間的高精度轉換，為基于超聲波圖像的手術導航系統提供依據。

為了實現上述目的，本申請提出了一種不同超聲波設備探頭在電磁導航系統中空間位置獲取方法，包括以下步驟：

步驟1、將磁場發射器和電磁導航系統相連接；

步驟2、根據標定需要確定四個坐標系，分別為超聲波圖像坐標系，記作I，標定模板坐標系，記作M，黑色磁片坐標系，記作B，以及探針坐標系，記作A，這四個坐標系對應著三個空間變換矩陣，分別記作T_IB，T_BA，T_AM，其中T_IB是超聲波圖像坐標系到黑色磁片坐標系的空間變換矩陣，T_BA是黑色磁片坐標系到探針坐標系的空間變換矩陣，T_AM是探針坐標系到標定模板坐標系的空間變換矩陣；標定模板包括主體，在所述主體上設有至少八個錐形孔，各錐形孔在標定模板坐標系下的坐標已知，即P_M(i)(i＝1，2，3…n)是已知的；已知標定模板中的一點，記作P_M，用超聲波探頭掃描該點，能夠得到超聲波圖像中的一點，記作P_I，則該點在標定模板坐標系和超聲波圖像坐標系中的坐標轉換關系能夠表示為：

P_M＝T_AM*T_BA*T_IB*P_I (1)；

步驟3、將所述標定模板放置在水槽中，將黑色磁片固定在超聲波探頭上；

步驟4、將探針插入標定模板的第一個錐形孔中，能夠由電磁導航系統得到探針尖端點的位置信息，即得到該錐形孔在探針坐標系下的坐標，記為PA(1)；由計算機捕捉超聲波圖像上該錐形孔的位置信息，該錐形孔在超聲波圖像上顯示的是一個圓形亮點，即得到該錐形孔在超聲波圖像坐標系下的坐標，記作P_I(1)；