[發(fā)明專利]一種手術(shù)導(dǎo)航中骨鋸標(biāo)定方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011546715.9
• 申請(qǐng)日: 2020-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113313754A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘆穎僖;張?jiān)?/a>;吳瓊;高強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京凌華微電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/70
• 分類號(hào): G06T7/70;A61B34/20;A61B34/10
• 代理公司: 北京知呱呱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11577
• 代理人: 孫志一

1.一種手術(shù)導(dǎo)航中骨鋸標(biāo)定方法，其特征在于，所述方法包括：

將骨鋸的鋸片尖端點(diǎn)坐標(biāo)固定在空間中的某一點(diǎn)，然后使骨鋸繞所述鋸片尖端點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；

在旋轉(zhuǎn)骨鋸過(guò)程中采集N幀手術(shù)器械標(biāo)定圖像，N為大于或等于1的正整數(shù)；

根據(jù)采集的N幀手術(shù)器械標(biāo)定圖像，采用基于最大關(guān)聯(lián)熵準(zhǔn)則的共軛梯度算法計(jì)算鋸片尖端點(diǎn)在骨鋸坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)P_NTip。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手術(shù)導(dǎo)航中骨鋸標(biāo)定方法，其特征在于，根據(jù)采集的N幀手術(shù)器械標(biāo)定圖像，采用基于最大關(guān)聯(lián)熵準(zhǔn)則的共軛梯度算法計(jì)算鋸片尖端點(diǎn)在骨鋸坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)P_NTip，具體包括：

假設(shè)第n幀圖像(n＝1,2,…,N)所對(duì)應(yīng)的鋸片尖端點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為其為三維列向量，和分別代表在x軸、y軸和z軸的坐標(biāo)值；

骨鋸坐標(biāo)系和攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣A_n和平移向量T_n分別為和其中，A_n為3×3的矩陣，T_n為三維列向量；

鋸片尖端點(diǎn)在骨鋸坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)為P_NTip＝[X_NTip Y_NTip Z_NTip]^T，其為三維列向量，則有下列公式成立：

其中，為三維列向量，表示矩陣H_n中的第i個(gè)元素，代表由于光照、針尖抖動(dòng)以及背景環(huán)境等因素引入的噪聲，對(duì)上式進(jìn)行如下處理：

令其為三維輸出列向量，表示第n幀圖像求出的輸出列向量中的第i個(gè)元素，其中，表示第n幀圖像求出的旋轉(zhuǎn)矩陣A_n的第i行轉(zhuǎn)置；

假設(shè)第j(0＜j≤3N)次迭代求出的權(quán)向量表示為P_NTip(j)，則對(duì)于第j次迭代有：

誤差函數(shù)可以表示為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種手術(shù)導(dǎo)航中骨鋸標(biāo)定方法，其特征在于，根據(jù)采集的N幀手術(shù)器械標(biāo)定圖像，采用基于最大關(guān)聯(lián)熵準(zhǔn)則的共軛梯度算法計(jì)算鋸片尖端點(diǎn)在骨鋸坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)P_NTip，具體還包括：

對(duì)于P_NTip的求解等價(jià)為最優(yōu)化問(wèn)題，即求解特定的P_NTip使：

maxκ_σ(e(j))；

選取高斯核來(lái)作為核函數(shù)，σ為核長(zhǎng)，將上式轉(zhuǎn)化為最小化問(wèn)題進(jìn)行求解即

max(-κ_σ(e(j)))；

其中，令f(P_NTip(j-1))＝-κ_σ(e(j))，則代表函數(shù)f(P_NTip(j))在P_NTip(j)處的梯度。