CN107440797A - 用于手术导航的注册配准系统及方法 - Google Patents
用于手术导航的注册配准系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107440797A CN107440797A CN201710720136.3A CN201710720136A CN107440797A CN 107440797 A CN107440797 A CN 107440797A CN 201710720136 A CN201710720136 A CN 201710720136A CN 107440797 A CN107440797 A CN 107440797A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flag member
- coordinate
- registration
- collecting device
- main frame
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 17
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 16
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 claims description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000010422 painting Methods 0.000 claims description 9
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 5
- 238000002372 labelling Methods 0.000 claims description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 3
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 208000002847 Surgical Wound Diseases 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003287 bathing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002594 fluoroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000009432 framing Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
- A61B2034/2046—Tracking techniques
- A61B2034/2055—Optical tracking systems
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
- A61B2034/2046—Tracking techniques
- A61B2034/2065—Tracking using image or pattern recognition
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Robotics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于手术导航的注册配准系统及方法，其中系统包括控制主机、第一标记部件、第二标记部件、定位追踪设备、图像采集设备，术前CT扫描获取含手术部位与第一标记部件相对位置信息的CT数据，图像采集设备采集第一标记部件、第二标记部件获取第一标记部件、第二标记部件相对图像采集设备的位置信息，控制主机根据预存的图像采集设备与定位追踪设备相互位置关系结合相对位置信息将CT数据在定位坐标系完成三维影像重建及注册配准，然后术中定位追踪设备实时定位追踪第二标记部件，控制主机根据实时定位追踪数据动态配准三维影像。本发明能提供高精度、直观易懂、实时配准的三维影像，方便医生术中操作。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种用于手术导航的注册配准系统及方法。
背景技术
在手术中，尤其是骨科手术，为了找准手术部位，一种传统方法是依靠医生多年的手术经验对手术部位进行确定，在患者身上放置定位针，然后使用X光透视机拍摄X光片，以获取横切面和纵切面的透视图，据此纠正定位针位置，这种方式需要医生具有极为丰富的经验，对医生要求较高，因此，对手术的推广应用具有一定的局限性，并且这种依靠医生经验确定手术部位的方式具有不确定性，存在一定的风险，一旦定位不准，则需重新进行。有时患者需要多次透视，最坏情况可达十几次，使得患者承受过多的辐射。
还有一种方式，即采用骨科计算机辅助导航技术，该技术基于术中图像，采用相应定位手段对手术部位和术中的手术器械进行精确的实时跟踪、显示和引导，从而使骨科医生能够根据导航图像开展手术。该导航技术的工作原理为：在患者的手术部位附近和手术器械上安装发射红外光线的mark(标记)点，定位设备采用红外线作为发射源、CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)相机为接收器，利用发出的信号对患者的骨骼位置和手术器械的位置以及运动轨迹进行跟踪，同时将这些信息通过显示器展示给医生；在术中进行患者手术部位的X线透视，并将透视图像与得到的患者骨骼位置和手术器械位置图像进行合成，从而得到医生进行手术采用的导航图像。采用骨科计算机辅助导航技术后，医生在手术中首先在患者手术部位附近和手术器械上安装示踪器，然后拍摄患者手术部位的透视图像，此时，在导航软件模块上就能看到手术器械进入患者身体内部的虚拟图像，这样就能在导航显示器上实时观看手术器械与患者手术部位的位置关系，并可以根据导航系统制定的手术规划完成整个手术。但是这种导航信息不易理解，医生主要利用导航系统屏幕上显示的叠加了手术器械信息的断层图像来进行术中定位，而这些图像并不能很好地反映出患者当前体位，使得医生不能直观地理解真实手术场景中手术器械与实际患者解剖结构间的空间位置关系。而且，这种定位方式会对患者造成除手术部位以外的其他创口。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中传统方法需依赖医生经验，定位不准确，还可能需多次拍片而造成患者承受过多辐射，而新方法如骨科计算机辅助导航技术不能很好地反映出患者当前手术部位，使得医生不能直观地理解真实手术场景中手术器械与实际患者解剖结构间的空间位置关系，易对患者造成除手术部位以外的其他创口的缺陷，提供一种用于手术导航的注册配准系统及方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种用于手术导航的注册配准系统，其特点是，包括：控制主机、第一标记部件、第二标记部件、定位追踪设备和图像采集设备；
所述第一标记部件贴附在手术部位皮肤用于手术前CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)扫描时显影以获取包含有所述第一标记部件的图案的CT数据，还用于被所述图像采集设备采集以获取所述第一标记部件与所述图像采集设备之间的第一位置信息；
所述第二标记部件在手术前贴附在手术部位皮肤用于被所述图像采集设备采集以获取所述第二标记部件与所述图像采集设备之间的第二位置信息，还用于被所述定位追踪设备实时定位追踪以获取手术中所述第二标记部件在定位坐标系的坐标；
所述控制主机用于根据所述CT数据生成三维模型，并根据预存的所述图像采集设备与所述定位追踪设备之间的位置关系结合所述第一位置信息在所述定位坐标系中重建出所述CT数据的三维影像；
所述控制主机还用于根据预存的所述图像采集设备与所述定位追踪设备之间的位置关系结合所述第二位置信息将所述三维影像在所述定位坐标系中完成注册，并在手术中根据所述第二标记部件在定位坐标系的坐标实时配准所述三维影像。
较佳地，所述第一标记部件为薄膜，所述薄膜包括相同的正面图案和反面图案，所述正面图案包括硫酸钡材料的涂痕以用于CT扫描时显影，在CT扫描后揭掉所述薄膜，所述反面图案印在皮肤上形成水印图案，所述水印图案用于被所述图像采集设备采集以获取所述第一位置信息。
其中，所述第一标记部件为类似纸状薄膜，便于贴附在皮肤上，且薄膜正反两面图案相同，正面图案为用如硫酸钡材料形成的涂痕在CT扫描时可显影，从而将所述手术部位与所述第一标记部件之间相对位置信息精确地反映入CT数据中；另外反面图案在撕掉薄膜后在皮肤上印下清晰的水印图案，这种水印图案会在患者皮肤上保持一段时间且不容易被抹掉，类似文身贴图的效果，便于手术前仍能被所述图像采集设备重新采集。
较佳地，所述定位追踪设备包括光学追踪设备，所述第二标记部件包括红外光源，所述红外光源用于在手术中被所述光学追踪设备定位追踪以获取手术中所述第二标记部件在定位坐标系的坐标。
较佳地，所述第一标记部件、所述第二标记部件分别贴附在所述手术部位相对两侧。其中，将所述第一标记部件、所述第二标记部件布置成几何特征明显的具有良好几何特征，有利于进一步提高定位识别效果。
较佳地，所述图像采集设备包括双目摄像机。其中，双目摄像机具有良好拍摄定位测距效果，有利于提高定位精度。
一种用于手术导航的注册配准方法，其特点是，包括：
S1、第一标记部件在手术前贴附在手术部位皮肤，在CT扫描时显影以生成CT数据，所述CT数据包括所述第一标记部件的图案，控制主机根据所述CT数据生成三维模型；
S2、第二标记部件在手术前贴附在手术部位皮肤，图像采集设备分别采集所述第一标记部件、所述第二标记部件以分别获取所述第一标记部件、所述第二标记部件与所述图像采集设备之间相应的第一位置信息、第二位置信息；
S3、所述控制主机根据预存的所述图像采集设备与定位追踪设备之间的位置关系结合所述第一位置信息在定位坐标系中重建出所述CT数据的三维影像，然后根据预存的所述图像采集设备与所述定位追踪设备之间的位置关系结合所述第二位置信息将所述三维影像在所述定位坐标系中完成注册；
S4、所述定位追踪设备实时定位追踪所述第二标记部件以获取手术中所述第二标记部件在定位坐标系的坐标；
S5、所述控制主机在手术中根据所述第二标记部件在定位坐标系的坐标实时配准所述三维影像。
较佳地，所述第一标记部件为薄膜，所述薄膜包括相同的正面图案和反面图案，所述正面图案包括硫酸钡材料的涂痕，在CT扫描时所述正面图案显影，在CT扫描后揭掉所述薄膜，所述反面图案印在皮肤上形成水印图案，所述图像采集设备采集所述水印图案以获取所述第一位置信息。
较佳地，所述定位追踪设备包括光学追踪设备，所述第二标记部件包括红外光源，手术中所述光学追踪设备实时定位追踪所述红外光源以获取手术中所述第二标记部件在定位坐标系的坐标。
较佳地，所述第一标记部件、所述第二标记部件分别贴附在所述手术部位相对两侧。
本发明的积极进步效果在于：本发明能够提高手术定位的精准度，并将患者的手术部位直观展现出来，便于医生术中操作，减少手术其他创口，手术中有效减少对患者造成的损害。
附图说明
图1为本发明的实施例1的用于手术导航的注册配准系统的示意图。
图2为本发明的实施例2的用于手术导航的注册配准方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在实施例范围之中。
实施例1
如图1所示，本实施例涉及一种用于手术导航的注册配准系统，该系统包括：控制主机11、第一标记部件12、第二标记部件13、定位追踪设备14、图像采集设备15，其中，定位追踪设备14和图像采集设备15分别与控制主机11通信连接。
第一标记部件12贴附在手术部位皮肤用于手术前CT扫描时显影以获取包含有第一标记部件12图案的CT数据，该CT数据具体为多张断层扫描图像，控制主机11可以根据这些断层图像生成三维模型，需要说明的是，生成的三维模型与扫描的实体为一比一等比例模拟，因此，从控制主机11生成的三维模型上可以观察出手术部位与第一标记部件12的相对位置关系。
另外，第一标记部件12还用于被图像采集设备15采集以获取第一标记部件12与图像采集设备15之间的第一位置信息；具体实施中，图像采集设备15包括双目摄像机，从而利用双目摄像机在图像定位识别的优势，进一步提高定位识别效果。需要说明的是，在本实施例中，双目摄像机与定位追踪设备14的相对位置关系是已知的，即双目摄像机位于定位追踪设备14的有效追踪范围内，定位追踪设备14可以获取双目摄像机的坐标位置。具体实现方式，可以通过在双目摄像机上装设能够被定位追踪设备14追踪的定位标记，该定位标记可以是有源标记也可以是无源标记，本实施例对此不作具体限定。定位追踪设备14通过追踪定位标记发射的红外光或定位标记反射的红外光，从而获取双目摄像机在定位坐标系下的坐标，并发送至控制主机11，从而控制主机11中便预存有双目摄像机与定位追踪设备14之间的位置关系。因此，当双目摄像机采集拍摄第一标记部件12时将生成的图像数据发送至控制主机11，控制主机11将图像数据处理后会得到第一标记部件12到双目摄像机的距离与方位，从而获得第一标记部件12的第一位置信息，控制主机11根据双目摄像机与定位追踪设备14之间的位置关系便可以进一步得到第一标记部件12在定位坐标系中的坐标。
在实际情况下，患者做CT扫描与实际进行手术之间会有一段时间间隔，间隔可能是三天、五天或者一周，在此期间，由于患者不可避免的会有洗澡、睡觉等一系列生活活动，并且，这些活动很有可能会使贴在患者皮肤上的第一标记部件12脱落、移位，影响后续手术。
考虑到上述实际情况，本实施例将第一标记部件12设计成薄膜，薄膜包括相同的正面图案和反面图案，正面图案包括能够在CT扫描时显影的材料的涂痕，作为优选的，本实施例选择硫酸钡材料。在患者完成CT扫描后，可以揭掉薄膜，这时，反面图案会印在皮肤上形成水印图案，水印图案用于被图像采集设备15采集以获取第一位置信息。具体实施中，第一标记部件12为类似纸状薄膜，便于贴附在皮肤上，且薄膜正反两面图案相同，正面图案为用如硫酸钡材料形成的涂痕在CT扫描时可显影，从而将手术部位与第一标记部件12之间相对位置信息精确地反映入CT数据中；另外反面图案在撕掉薄膜后在皮肤上印下清晰的水印图案，这种水印图案会在患者皮肤上保持一段时间且不容易被抹掉，类似文身贴图的效果，便于手术前仍能被图像采集设备15重新采集。
另外，值得一提的是，第一标记部件12的图案可以是网格，可以是同心圆，还可以是多个分散的点，第一标记部件12的图案不仅具有在CT扫描时显影作用，同时还可以作为参考标记，帮助医生确定手术部位的切口位置。
在本实施例中，第二标记部件13在手术前贴附在手术部位皮肤用于被图像采集设备15采集以获取第二标记部件13与图像采集设备15之间的第二位置信息，获取过程与第一标记部件12类似，在此不做赘述，还用于被定位追踪设备14实时定位追踪以获取手术中第二标记部件13在定位坐标系的坐标，同时定位追踪设备14将第二标记部件13在定位坐标系的坐标发送至控制主机11。
进一步，定位追踪设备14包括光学追踪设备，第二标记部件13包括红外光源，红外光源发出能被光学追踪设备14实时定位追踪的红外光信息，从而在手术中能实时得到第二标记部件在定位坐标系的坐标，便于手术中能实时动态更新影像。
具体实施中，通过将第一标记部件12、第二标记部件13分别贴附在手术部位相对两侧，这样的布置具有良好几何特征，有利于进一步提高定位识别效果。
控制主机11用于根据CT数据生成三维模型，并根据预存的图像采集设备15与定位追踪设备14之间的位置关系结合第一位置信息在定位坐标系中重建出CT数据的三维影像，也就是说，控制主机11利用图像采集设备15与定位追踪设备14之间的位置关系，并结合已经测得的第一标记部件12的第一位置信息，间接计算出第一标记部件12在定位坐标系中的坐标，然后将带有第一标记部件12图案的三维模型放置到定位坐标系中，从而得到重建后的三维影像，重建后的三维影像在定位坐标系中的坐标位置与实际患者在实际环境中的位置是一致的。
另外，控制主机11还用于根据预存的图像采集设备15与定位追踪设备14之间的位置关系结合第二位置信息将三维影像在定位坐标系中完成注册，并在手术中根据第二标记部件13在定位坐标系的坐标实时配准三维影像。
具体地说，控制主机11利用图像采集设备15与定位追踪设备14之间的位置关系，并结合已经测得的第二标记部件13的第二位置信息，间接计算出第二标记部件13在定位坐标系中的坐标，从而确定虚拟的第二标记部件在三维影像中位置，即完成三维影像在定位坐标系中的注册，需要说明的是，完成注册后的三维影像是一个整体。
另外，由于患者在手术时，可能会因为客观原因，需要对患者进行移动，那么患者在定位坐标系中的位置就会发生变化，而定位追踪设备14可以实时对第二标记部件13进行追踪，又因为完成注册后的三维影像为一个整体，因此可以通过第二标记部件13的坐标变化来间接反映患者的位置变化，确保构建的三维影像与实际环境中的患者是对应的。
本实施例中，注册配准系统能在手术中通过为医生提供直观易懂的三维影像，使得医生通过三维影像可以直观查看手术部位，例如骨骼、血管、肌肉组织等，提高手术定位精准度，不仅方便了医生手术中的操作，还有效减少手术对患者造成额外的手术创口，从而很好地保护了患者。
另外，值得一提的是，还可以在手术器械上装设能够被定位追踪设备14追踪的定位标记，从而可以实时获取手术器械在定位坐标系下的坐标，通过在控制主机11中预先置入手术器械的三维模拟图像，再结合手术器械在定位坐标系中的实时坐标，手术器械便可以同步出现在三维影像中。在实际手术环境中，医生将手术器械插入患者机体内，手术器械的插入部分还可以在三维影像中显示，医生通过三维影像不但可以直观的看到手术器械插入到患者机体的深度，还可以了解到插入的手术器械与手术部位的位置关系，进一步提高手术定位精度，同时还可以帮助医生避免手术器械插入要害部位，例如重要血管等，提高手术安全系数。
并且，构建的三维影像不仅可以通过显示屏显示，在一些重要的手术中，也可以远程发送给不在手术室现场的专家。
实施例2
如图2所示，本实施例的用于手术导航的注册配准方法，包括以下步骤：
101、第一标记部件在手术前贴附在手术部位皮肤，在CT扫描时显影以生成CT数据，CT数据包括第一标记部件的图案的信息，控制主机根据CT数据生成三维模型；
进一步，第一标记部件为薄膜，薄膜包括相同的正面图案和反面图案，正面图案包括硫酸钡材料的涂痕，在CT扫描时正面图案显影，在CT扫描后揭掉薄膜，反面图案印在皮肤上形成水印图案，图像采集设备采集水印图案以获取第一位置信息。具体实施中，第一标记部件为类似纸状薄膜，便于贴附在皮肤上，且薄膜正反两面图案相同，正面图案为用如硫酸钡材料形成的涂痕在CT扫描时可显影，从而将手术部位与第一标记部件之间相对位置信息精确地反映入CT数据中；另外反面图案在撕掉薄膜后在皮肤上印下清晰的水印图案，这种水印图案会在患者皮肤上保持一段时间且不容易被抹掉，类似文身贴图的效果，便于手术前仍能被图像采集设备重新采集。
102、第二标记部件在手术前贴附在手术部位皮肤，图像采集设备分别采集第一标记部件、第二标记部件以分别获取第一标记部件、第二标记部件与图像采集设备之间相应的第一位置信息、第二位置信息；
进一步，定位追踪设备包括光学追踪设备，第二标记部件包括红外光源，手术中光学追踪设备实时定位追踪红外光源发射的红外光以获取手术中第二标记部件在定位坐标系的坐标，便于手术中能实时动态更新影像。
进一步，第一标记部件、第二标记部件分别贴附在手术部位相对两侧，这样的设置具有良好几何特征，有利于进一步提高定位识别效果。
103、控制主机根据预存的图像采集设备与定位追踪设备之间的位置关系结合第一位置信息在定位坐标系中重建出CT数据的三维影像，然后根据预存的图像采集设备与定位追踪设备之间的位置关系结合第二位置信息将三维影像在定位坐标系中完成注册；
104、定位追踪设备实时定位追踪第二标记部件以获取手术中第二标记部件在定位坐标系的坐标；
105、控制主机在手术中根据第二标记部件在定位坐标系的坐标实时配准三维影像。
本实施例中，通过上述步骤可以将手术前CT数据配准到定位坐标系中，并在手术中准确地实时更新三维影像。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于手术导航的注册配准系统，其特征在于，包括：控制主机、第一标记部件、第二标记部件、定位追踪设备和图像采集设备；
所述第一标记部件贴附在手术部位皮肤用于手术前CT扫描时显影以获取包含有所述第一标记部件的图案的CT数据，还用于被所述图像采集设备采集以获取所述第一标记部件与所述图像采集设备之间的第一位置信息；
所述第二标记部件在手术前贴附在手术部位皮肤用于被所述图像采集设备采集以获取所述第二标记部件与所述图像采集设备之间的第二位置信息，还用于被所述定位追踪设备实时定位追踪以获取手术中所述第二标记部件在定位坐标系的坐标；
所述控制主机用于根据所述CT数据生成三维模型，并根据预存的所述图像采集设备与所述定位追踪设备之间的位置关系结合所述第一位置信息在所述定位坐标系中重建出所述CT数据的三维影像；
所述控制主机还用于根据预存的所述图像采集设备与所述定位追踪设备之间的位置关系结合所述第二位置信息将所述三维影像在所述定位坐标系中完成注册，并在手术中根据所述第二标记部件在定位坐标系的坐标实时配准所述三维影像。
2.如权利要求1所述的用于手术导航的注册配准系统，其特征在于，所述第一标记部件为薄膜，所述薄膜包括相同的正面图案和反面图案，所述正面图案包括硫酸钡材料的涂痕以用于CT扫描时显影，在CT扫描后揭掉所述薄膜，所述反面图案印在皮肤上形成水印图案，所述水印图案用于被所述图像采集设备采集以获取所述第一位置信息。
3.如权利要求1所述的用于手术导航的注册配准系统，其特征在于，所述定位追踪设备包括光学追踪设备，所述第二标记部件包括红外光源，所述红外光源用于在手术中被所述光学追踪设备定位追踪以获取手术中所述第二标记部件在定位坐标系的坐标。
4.如权利要求1所述的用于手术导航的注册配准系统，其特征在于，所述第一标记部件、所述第二标记部件分别贴附在所述手术部位相对两侧。
5.如权利要求1-4中任一项所述的用于手术导航的注册配准系统，其特征在于，所述图像采集设备包括双目摄像机。
6.一种用于手术导航的注册配准方法，其特征在于，包括：
S1、第一标记部件在手术前贴附在手术部位皮肤，在CT扫描时显影以生成CT数据，所述CT数据包括所述第一标记部件的图案，控制主机根据所述CT数据生成三维模型；
S2、第二标记部件在手术前贴附在手术部位皮肤，图像采集设备分别采集所述第一标记部件、所述第二标记部件以分别获取所述第一标记部件、所述第二标记部件与所述图像采集设备之间相应的第一位置信息、第二位置信息；
S3、所述控制主机根据预存的所述图像采集设备与定位追踪设备之间的位置关系结合所述第一位置信息在定位坐标系中重建出所述CT数据的三维影像，然后根据预存的所述图像采集设备与所述定位追踪设备之间的位置关系结合所述第二位置信息将所述三维影像在所述定位坐标系中完成注册；
S4、所述定位追踪设备实时定位追踪所述第二标记部件以获取手术中所述第二标记部件在定位坐标系的坐标；
S5、所述控制主机在手术中根据所述第二标记部件在定位坐标系的坐标实时配准所述三维影像。
7.如权利要求6所述的用于手术导航的注册配准方法，其特征在于，所述第一标记部件为薄膜，所述薄膜包括相同的正面图案和反面图案，所述正面图案包括硫酸钡材料的涂痕，在CT扫描时所述正面图案显影，在CT扫描后揭掉所述薄膜，所述反面图案印在皮肤上形成水印图案，所述图像采集设备采集所述水印图案以获取所述第一位置信息。
8.如权利要求6所述的用于手术导航的注册配准方法，其特征在于，所述定位追踪设备包括光学追踪设备，所述第二标记部件包括红外光源，手术中所述光学追踪设备实时定位追踪所述红外光源以获取手术中所述第二标记部件在定位坐标系的坐标。
9.如权利要求6所述的用于手术导航的注册配准方法，其特征在于，所述第一标记部件、所述第二标记部件分别贴附在所述手术部位相对两侧。
10.如权利要求6-9中任一项所述的用于手术导航的注册配准方法，其特征在于，所述图像采集设备包括双目摄像机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710720136.3A CN107440797B (zh) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | 用于手术导航的注册配准系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710720136.3A CN107440797B (zh) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | 用于手术导航的注册配准系统及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107440797A true CN107440797A (zh) | 2017-12-08 |
| CN107440797B CN107440797B (zh) | 2020-04-03 |
Family
ID=60492924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710720136.3A Active CN107440797B (zh) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | 用于手术导航的注册配准系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107440797B (zh) |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108294825A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-07-20 | 刘洋 | 用于手术导航的配准系统及方法 |
| CN108784834A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-11-13 | 上海术凯机器人有限公司 | 一种基于定位标识进行空间配准的方法及设备 |
| CN109044539A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-21 | 真健康（北京）医疗科技有限公司 | 一种用于红外导航的体表定位方法 |
| CN109464196A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-03-15 | 北京和华瑞博科技有限公司 | 采用结构光影像配准的手术导航系统及配准信号采集方法 |
| CN109549705A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-04-02 | 华科精准（北京）医疗科技有限公司 | 一种手术机器人系统及其使用方法 |
| CN109646939A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-19 | 北京诺亦腾科技有限公司 | 一种导航机构 |
| CN109663344A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-23 | 北京诺亦腾科技有限公司 | 一种导航机构 |
| CN109692050A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-30 | 雅客智慧（北京）科技有限公司 | 一种牙科种植导航手术的标定、追踪方法和装置 |
| CN110547872A (zh) * | 2019-09-23 | 2019-12-10 | 重庆博仕康科技有限公司 | 手术导航注册系统 |
| CN111407406A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-14 | 武汉联影智融医疗科技有限公司 | 头部位置标识装置、术中控制系统及控制方法 |
| CN111461049A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-07-28 | 武汉联影智融医疗科技有限公司 | 空间注册识别方法、装置、设备及计算机可读存储介质 |
| CN111964652A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-20 | 陈仕金 | 一种使用范围广的多方位激光测绘系统 |
| WO2021007803A1 (zh) * | 2019-07-17 | 2021-01-21 | 杭州三坛医疗科技有限公司 | 骨折复位闭合手术定位导航方法和用于该方法的定位装置 |
| CN112914755A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-08 | 深圳市奥昇医疗科技有限责任公司 | 手术追踪系统及其控制方法 |
| CN114119683A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 吉林大学 | 一种提高面部扫描图像配准ct扫描图像精度的方法 |
| CN114176714A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-15 | 杭州三坛医疗科技有限公司 | 一种截骨平面定位方法、系统及装置 |
| CN114332000A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-12 | 杭州堃博生物科技有限公司 | 用于图像配准的处理方法、装置与手术系统 |
| CN114587592A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-06-07 | 华科精准（北京）医疗科技有限公司 | 一种手术导航系统及其使用方法 |
| CN114587593A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-06-07 | 华科精准（北京）医疗科技有限公司 | 一种手术导航定位系统及其使用方法 |
| CN115381556A (zh) * | 2018-05-30 | 2022-11-25 | 上海舍成医疗器械有限公司 | 制定移动路径的方法及其组件和在自动化设备中的应用 |
| WO2024148815A1 (zh) * | 2023-01-10 | 2024-07-18 | 浙江伽奈维医疗科技有限公司 | 一种手术导航的自适应注册系统及方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101214142A (zh) * | 2007-12-26 | 2008-07-09 | 北京理工大学 | 一种基于多光谱图像的医学手术导航跟踪装置 |
| US20120302863A1 (en) * | 2010-02-02 | 2012-11-29 | Aeos Biomedial Inc. | Medical Procedure Localizing Aid |
| CN104146767A (zh) * | 2014-04-24 | 2014-11-19 | 薛青 | 辅助外科手术的术中导航方法和导航系统 |
| CN105434046A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-03-30 | 上海交通大学 | 基于消除红外滤光片折射效应的手术导航仪定位方法 |
| CN105852970A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-17 | 北京柏惠维康科技有限公司 | 神经外科机器人导航定位系统及方法 |
| CN106859767A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-06-20 | 上海霖晏网络科技有限公司 | 一种手术导航方法 |
-
2017
- 2017-08-21 CN CN201710720136.3A patent/CN107440797B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101214142A (zh) * | 2007-12-26 | 2008-07-09 | 北京理工大学 | 一种基于多光谱图像的医学手术导航跟踪装置 |
| US20120302863A1 (en) * | 2010-02-02 | 2012-11-29 | Aeos Biomedial Inc. | Medical Procedure Localizing Aid |
| CN104146767A (zh) * | 2014-04-24 | 2014-11-19 | 薛青 | 辅助外科手术的术中导航方法和导航系统 |
| CN105434046A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-03-30 | 上海交通大学 | 基于消除红外滤光片折射效应的手术导航仪定位方法 |
| CN105852970A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-17 | 北京柏惠维康科技有限公司 | 神经外科机器人导航定位系统及方法 |
| CN106859767A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-06-20 | 上海霖晏网络科技有限公司 | 一种手术导航方法 |
Cited By (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108294825A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-07-20 | 刘洋 | 用于手术导航的配准系统及方法 |
| WO2019128961A1 (zh) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 刘洋 | 用于手术导航的配准系统及方法 |
| CN108784834A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-11-13 | 上海术凯机器人有限公司 | 一种基于定位标识进行空间配准的方法及设备 |
| CN115381556A (zh) * | 2018-05-30 | 2022-11-25 | 上海舍成医疗器械有限公司 | 制定移动路径的方法及其组件和在自动化设备中的应用 |
| CN109044539A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-21 | 真健康（北京）医疗科技有限公司 | 一种用于红外导航的体表定位方法 |
| CN109692050B (zh) * | 2018-12-26 | 2020-05-22 | 雅客智慧（北京）科技有限公司 | 一种牙科种植导航手术的标定、追踪方法和装置 |
| US12011230B2 (en) | 2018-12-26 | 2024-06-18 | Beijing Yakebot Technology Co., Ltd. | Calibration method and device for dental implant navigation surgery, and tracking method and device for dental implant navigation surgery |
| WO2020133868A1 (zh) * | 2018-12-26 | 2020-07-02 | 雅客智慧（北京）科技有限公司 | 一种牙科种植导航手术的标定、追踪方法和装置 |
| CN109692050A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-30 | 雅客智慧（北京）科技有限公司 | 一种牙科种植导航手术的标定、追踪方法和装置 |
| CN109646939A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-19 | 北京诺亦腾科技有限公司 | 一种导航机构 |
| CN109663344A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-23 | 北京诺亦腾科技有限公司 | 一种导航机构 |
| CN109464196A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-03-15 | 北京和华瑞博科技有限公司 | 采用结构光影像配准的手术导航系统及配准信号采集方法 |
| CN109549705A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-04-02 | 华科精准（北京）医疗科技有限公司 | 一种手术机器人系统及其使用方法 |
| CN109549705B (zh) * | 2019-01-21 | 2024-04-26 | 华科精准（北京）医疗科技有限公司 | 一种手术机器人系统及其使用方法 |
| US11471223B2 (en) | 2019-07-17 | 2022-10-18 | Hangzhou Santan Medical Technology Co., Ltd. | Method for positioning and navigation of a fracture closed reduction surgery and positioning device for the same |
| WO2021007803A1 (zh) * | 2019-07-17 | 2021-01-21 | 杭州三坛医疗科技有限公司 | 骨折复位闭合手术定位导航方法和用于该方法的定位装置 |
| CN110547872A (zh) * | 2019-09-23 | 2019-12-10 | 重庆博仕康科技有限公司 | 手术导航注册系统 |
| CN111407406A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-14 | 武汉联影智融医疗科技有限公司 | 头部位置标识装置、术中控制系统及控制方法 |
| CN111461049A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-07-28 | 武汉联影智融医疗科技有限公司 | 空间注册识别方法、装置、设备及计算机可读存储介质 |
| CN111461049B (zh) * | 2020-04-13 | 2023-08-22 | 武汉联影智融医疗科技有限公司 | 空间注册识别方法、装置、设备及计算机可读存储介质 |
| CN111964652A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-20 | 陈仕金 | 一种使用范围广的多方位激光测绘系统 |
| CN112914755A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-08 | 深圳市奥昇医疗科技有限责任公司 | 手术追踪系统及其控制方法 |
| CN114119683A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 吉林大学 | 一种提高面部扫描图像配准ct扫描图像精度的方法 |
| CN114332000A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-12 | 杭州堃博生物科技有限公司 | 用于图像配准的处理方法、装置与手术系统 |
| CN114176714B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-06-30 | 杭州三坛医疗科技有限公司 | 一种截骨平面定位方法、系统及装置 |
| CN114176714A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-15 | 杭州三坛医疗科技有限公司 | 一种截骨平面定位方法、系统及装置 |
| CN114587593A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-06-07 | 华科精准（北京）医疗科技有限公司 | 一种手术导航定位系统及其使用方法 |
| CN114587592A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-06-07 | 华科精准（北京）医疗科技有限公司 | 一种手术导航系统及其使用方法 |
| CN114587592B (zh) * | 2022-03-18 | 2023-01-17 | 华科精准（北京）医疗科技有限公司 | 一种手术导航系统及其使用方法 |
| WO2024148815A1 (zh) * | 2023-01-10 | 2024-07-18 | 浙江伽奈维医疗科技有限公司 | 一种手术导航的自适应注册系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107440797B (zh) | 2020-04-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107440797A (zh) | 用于手术导航的注册配准系统及方法 | |
| US11275249B2 (en) | Augmented visualization during surgery | |
| CN107374729B (zh) | 基于ar技术的手术导航系统及方法 | |
| WO2021217713A1 (zh) | 手术导航系统及执行手术导航方法的计算机与存储介质 | |
| US20210077194A1 (en) | Orthopedic Fixation Control And Manipulation | |
| CN102784003B (zh) | 一种基于结构光扫描的椎弓根内固定手术导航系统 | |
| CN110475509A (zh) | 使用惯性测量单元提高手术准确性的系统、设备和方法 | |
| CN202751447U (zh) | 一种基于结构光扫描的椎弓根内固定手术导航系统 | |
| US20160000518A1 (en) | Tracking apparatus for tracking an object with respect to a body | |
| CN107510504A (zh) | 一种辅助骨科手术的非放射线透视视觉导航方法及系统 | |
| CN112155727A (zh) | 基于三维模型的手术导航系统、方法、设备和介质 | |
| CN106420054A (zh) | 一种融合术前3d规划信息的前交叉韧带止点定位和韧带隧道定位装置 | |
| US10149724B2 (en) | Accurate radiographic calibration using multiple images | |
| KR20220100613A (ko) | 의료 기기의 삽입 지점을 재현하기 위한 방법 및 시스템 | |
| US10004564B1 (en) | Accurate radiographic calibration using multiple images | |
| CN209392096U (zh) | 一种手术导航系统 | |
| CN213098281U (zh) | 手术导航系统 | |
| Grupp et al. | Fast and automatic periacetabular osteotomy fragment pose estimation using intraoperatively implanted fiducials and single-view fluoroscopy | |
| US20230233258A1 (en) | Augmented reality systems and methods for surgical planning and guidance using removable resection guide marker | |
| US20190029561A1 (en) | Image registration system and method using subject-specific tracker | |
| US20240216073A1 (en) | Method and device for generating an uncertainty map for guided percutaneous procedures | |
| TWI501749B (zh) | 手術導引系統之器械導引方法 | |
| Rai et al. | A C-arm calibration method with application to fluoroscopic image-guided procedures | |
| US20240180634A1 (en) | Surgical navigation systems and methods including matching of model to anatomy within boundaries | |
| CN114533267A (zh) | 一种2d图像手术定位导航系统及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20180223 Address after: 201100 Shanghai city Minhang District Jianchuan Road No. 951 Building 1 No. 0 Bay North Building 607 Applicant after: Liu Yang Applicant after: SHANGHAI LIN YAN MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 201100 Shanghai city Minhang District Jianchuan Road No. 951 Building 1 No. 0 Bay North Building 607 Applicant before: SHANGHAI LIN YAN MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: DE Ref document number: 1247801 Country of ref document: HK |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Registration and registration system and method for surgical navigation Effective date of registration: 20230324 Granted publication date: 20200403 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Pudong Sub branch Pledgor: SHANGHAI LIN YAN MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.|Liu Yang Registration number: Y2023310000085 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20200403 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Pudong Sub branch Pledgor: SHANGHAI LIN YAN MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.|Liu Yang Registration number: Y2023310000085 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Registration registration system and method for surgical navigation Granted publication date: 20200403 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Pudong Sub branch Pledgor: SHANGHAI LIN YAN MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.|Liu Yang Registration number: Y2024310000454 |