CN113100932A - 透视下三维可视化定位仪及其匹配定位人体三维空间数据的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透视下三维可视化定位仪及其匹配定位人体三维空间数据的方法，利用定位仪，高、低密度的目标物都能以三维可视化形式清晰表达，辅助定位；在三维可视化下操作手术相比二维平面影像，直观立体，节约手术时间，不易产生误差，增加手术成功率。血管介入选择性三维手术路径的加载，可以避免血管影叠加，干扰术者操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种实时定位人体三维空间数据的方法，具体涉及透视下三维可视化定位仪及其匹配定位人体三维空间数据的方法。
背景技术
CT为X线计算机断层摄影，是用X线束对人体某部进行断层扫描，获得人体被检部的断面或立体图像。CT可以提供人体被检查部位的完整三维信息，可使器官和结构清楚显影，清楚地显示病变。就像把一片面包切成片来看。优点是可以分层看，经计算后可以显示出更多的组织信息。
MRI(磁共振成像)是利用原子核在磁场内共振所产生信号经重建成像的一种成像技术。
数字减影血管造影(Digital subtraction angiography)简称DSA,即血管造影的影像通过数字化处理，把不需要的组织影像删除掉，只保留血管影像，这种技术叫做数字减影技术，其特点是图像清晰，分辨率高，对观察血管病变，血管狭窄的定位测量，诊断及介入治疗提供了真实的立体图像，为各种介入治疗提供了必备条件。主要适用于全身血管性疾病及肿瘤的检查及治疗。
旋转DSA为旋转三维立体成像技术。
X光检查只能提供体内高密度目标物的二维平面影像，低密度目标物不显影。二维平面影像没有垂直的矢量数据，透视下手术和操作靠术者凭感觉和经验加载矢量数据，容易产生误差误判。介入手术时，手术路径不精准容易手术失败和产生并发症。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种透视下三维可视化定位仪及其匹配定位人体三维空间数据的方法，X线透视下，体内目标物可以选择性三维可视化形式表达，辅助定位。术前手术路径设置。术中透视下实时输出三维空间影像和数据引导术者操作。
本发明的技术方案是：透视下三维可视化定位仪，包括三维数据采集装置，二维数据采集装置和三维可视化定位仪；
所述三维数据采集装置用于采集体表标志物和体内目标区域的三维数据；所述体内目标区域的三维数据包括透视下可显影的组织器官和透视下不显影的组织器官的三维数据；
所述二维数据采集装置用于实时采集体表标志物、透视下可显影的组织器官和体内不透光目标物的二维数据；
所述三维可视化定位仪接收并重建三维数据采集装置采集到的三维数据和二维数据采集装置采集到的二维数据，并在保证体表标志物、透视下可显影的组织器官和体内不透光目标物的位置关系固定的基础下，通过锁定匹配三维数据采集装置和二维数据采集装置中采集到的体表标志物和透视下可显影的组织器官的二维数据，计算出透视下不显影的组织器官的位置和加载所有体内不透光目标物的矢量数据；并将透视区域选择的目标物在定位仪中以三维可视化形式实时显示出来。
进一步的，所述三维数据采集装置为CT、MRI或者旋转DSA。
进一步的，所述二维数据采集装置为X光透视仪或者DSA。
本发明还提供通过透视下三维可视化定位仪匹配定位人体三维空间数据的方法，具体步骤如下：
步骤一、在透视区域体表设置体表标志物；
步骤二、通过三维数据采集装置扫描，采集体表标志物和体内目标区域的三维数据，所述体内目标区域的三维数据包括透视下可显影的组织器官和透视下不显影的组织器官的三维数据；
步骤三、三维可视化定位仪接收并重建步骤二中采集到的三维数据；
步骤四、通过二维数据采集装置实时采集体表标志物、透视下可显影的组织器官和体内不透光目标物的二维数据；数据采集时保持体位与步骤二中数据采集体位一致；
步骤五、由于体表标志物、透视下可显影的组织器官和体内不透光目标物的位置关系固定，三维可视化定位仪实时接受二维数据采集装置采集到的二维数据，通过锁定匹配三维数据采集装置和二维数据采集装置中采集到的体表标志物和透视下可显影的组织器官的二维数据，计算出透视下不显影的组织器官的位置和加载所有体内不透光目标物的矢量数据；并将透视区域选择的目标物在定位仪中以三维可视化形式实时显示出来。
进一步的，可在三维可视化定位仪上规划选择设置手术路径。
进一步的，血管性介入可在三维可视化定位仪的三维影像中选择介入导管需途经的血管，这些血管中心的线路就是手术路径，术中透视下予选择性重点显示路径血管的三维影像。
进一步的，透视下实时输出手术路径和器械导管的的三维空间数据可引导介入手术的自动化操作。
进一步的，血管内介入导管可通过透视下规定动作的识别，旋转建立三维影像，加载至对应的血管内；手术器械可通过DSA的C臂旋转辨识手术器械的三维影像和空间位置。
进一步的，所述三维数据采集装置为CT、MRI或者旋转DSA。
进一步的，所述二维数据采集装置为X光透视仪或者DSA。
本发明的有益效果是：现有技术透视下只能显示高密度目标物的二维平面影像，本申请利用三维可视化定位仪，高、低密度的目标物都能以三维可视化形式清晰表达，辅助定位。在三维可视化下操作手术相比二维平面影像，直观立体，节约手术时间，不易产生误差，增加手术成功率。血管介入选择性三维手术路径的加载，可以避免血管影叠加，干扰术者操作。
适用于在手术和检查时，人体组织移动度不大且需要在X线透视下的介入手术和操作，比如组织间介入手术和穿刺、体表定位、血管介入手术、介入手术的路径设置和提供手术路径的三维空间数据等等。
附图说明
图1为三维可视化定位仪工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
透视下三维可视化定位仪包括三维数据采集装置，二维数据采集装置和三维可视化定位仪；所述三维数据采集装置为CT、MRI或者旋转DSA等。所述二维数据采集装置为X光透视仪或者DSA等。三维可视化定位仪是带有二维数据输入接口、三维数据输入接口、三维数据输出接口的三维显影设备(MR眼镜、裸眼3D显示器等)。
所述三维数据采集装置用于采集体表标志物和体内目标区域的三维数据；所述体内目标区域的三维数据包括透视下可显影的组织器官和透视下不显影的组织器官的三维数据；
所述二维数据采集装置用于实时采集体表标志物、透视下可显影的组织器官和体内不透光目标物的二维数据；
所述三维可视化定位仪接收并重建三维数据采集装置采集到的三维数据和二维数据采集装置采集到的二维数据，并在保证体表标志物、透视下可显影的组织器官和体内不透光目标物的位置关系固定的基础下，通过锁定匹配三维数据采集装置和二维数据采集装置中采集到的体表标志物和透视下可显影的组织器官的二维数据，计算出透视下不显影的组织器官的位置和加载所有体内不透光目标物的矢量数据；并将透视区域选择的目标物在定位仪中以三维可视化形式实时显示出来。
如图1所示，工作流程为：透视的目标区域(可在透视区域体表设置标志物)，通过CT、MRI、旋转DSA扫描，采集体表标志物和体内目标区域的三维数据(需按照手术的体位进行三维数据采集，保持检查和手术时的三维数据具有一致性)。定位仪接收并重建三维数据。由于标志物、透视下显影的组织器官(骨骼、增强的血管影、皮肤轮廓等)和体内不透光目标物位置关系固定。透视下通过锁定匹配标志物和可显影的组织器官的二维数据，计算出透视下不显影的组织器官的位置和加载所有目标物的矢量数据，透视区域选择的目标物在定位仪中以三维可视化形式显示出来。
可在定位仪上规划选择设置手术路径。血管性介入可在三维影像中选择介入导管需途经的血管，这些血管中心的线路就是手术路径，术中透视下予选择性重点显示路径血管的三维影像。组织间介入的手术路径可为直线和弧形，通过细针穿刺和套管引导到达目标位。
透视下实时输出手术路径和器械导管的的三维空间数据可引导介入手术的自动化操作。(血管内介入导管可通过透视下规定动作的识别，旋转建立三维影像，加载至对应的血管内。也可通过DSA的C臂旋转辨识手术器械的三维影像和空间位置。)
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.透视下三维可视化定位仪，其特征在于：包括三维数据采集装置，二维数据采集装置和三维可视化定位仪；
所述三维数据采集装置用于采集体表标志物和体内目标区域的三维数据；所述体内目标区域的三维数据包括透视下可显影的组织器官和透视下不显影的组织器官的三维数据；
所述二维数据采集装置用于实时采集体表标志物、透视下可显影的组织器官和体内不透光目标物的二维数据；
所述三维可视化定位仪接收并重建三维数据采集装置采集到的三维数据和二维数据采集装置采集到的二维数据，并在保证体表标志物、透视下可显影的组织器官和体内不透光目标物的位置关系固定的基础下，通过锁定匹配三维数据采集装置和二维数据采集装置中采集到的体表标志物和透视下可显影的组织器官的二维数据，计算出透视下不显影的组织器官的位置和加载所有体内不透光目标物的矢量数据；并将透视区域选择的目标物在定位仪中以三维可视化形式实时显示出来。
2.根据权利要求1所述的透视下三维可视化定位仪，其特征在于：所述三维数据采集装置为CT、MRI或者旋转DSA。
3.根据权利要求1所述的透视下三维可视化定位仪，其特征在于：所述二维数据采集装置为X光透视仪或者DSA。
4.通过透视下三维可视化定位仪匹配定位人体三维空间数据的方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、在透视区域体表设置体表标志物；
步骤二、通过三维数据采集装置扫描，采集体表标志物和体内目标区域的三维数据，所述体内目标区域的三维数据包括透视下可显影的组织器官和透视下不显影的组织器官的三维数据；
步骤三、三维可视化定位仪接收并重建步骤二中采集到的三维数据；
步骤四、通过二维数据采集装置实时采集体表标志物、透视下可显影的组织器官和体内不透光目标物的二维数据；数据采集时保持体位与步骤二中数据采集体位一致；
步骤五、由于体表标志物、透视下可显影的组织器官和体内不透光目标物的位置关系固定，三维可视化定位仪实时接受二维数据采集装置采集到的二维数据，通过锁定匹配三维数据采集装置和二维数据采集装置中采集到的体表标志物和透视下可显影的组织器官的二维数据，计算出透视下不显影的组织器官的位置和加载所有体内不透光目标物的矢量数据；并将透视区域选择的目标物在定位仪中以三维可视化形式实时显示出来。
5.根据权利要求4所述的通过透视下三维可视化定位仪匹配定位人体三维空间数据的方法，其特征在于：可在三维可视化定位仪上规划选择设置手术路径。
6.根据权利要求5所述的通过透视下三维可视化定位仪匹配定位人体三维空间数据的方法，其特征在于：血管性介入可在三维可视化定位仪的三维影像中选择介入导管需途经的血管，这些血管中心的线路就是手术路径，术中透视下予选择性重点显示路径血管的三维影像。
7.根据权利要求4所述的通过透视下三维可视化定位仪匹配定位人体三维空间数据的方法，其特征在于：透视下实时输出手术路径和器械导管的的三维空间数据可引导介入手术的自动化操作。
8.根据权利要求7所述的通过透视下三维可视化定位仪匹配定位人体三维空间数据的方法，其特征在于：血管内介入导管可通过透视下规定动作的识别，旋转建立三维影像，加载至对应的血管内；手术器械可通过DSA的C臂旋转辨识手术器械的三维影像和空间位置。
9.根据权利要求4所述的通过透视下三维可视化定位仪匹配定位人体三维空间数据的方法，其特征在于：所述三维数据采集装置为CT、MRI或者旋转DSA。
10.根据权利要求4所述的通过透视下三维可视化定位仪匹配定位人体三维空间数据的方法，其特征在于：所述二维数据采集装置为X光透视仪或者DSA。
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|---|---|---|---|---|
| CN114549766A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-05-27 | 成都纵横自动化技术股份有限公司 | 一种实时ar可视化方法、装置、设备及存储介质 |
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| US20030181809A1 (en) * | 2002-03-11 | 2003-09-25 | Hall Andrew F. | 3D imaging for catheter interventions by use of 2D/3D image fusion |
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