[发明专利]用于计算机辅助眼外科手术的图像处理装置和方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种用于计算机辅助眼外科手术的方法和装置，尤其涉及使用眼配准和跟踪的人工晶状体手术计划。

背景技术

在现有技术中，人工晶状体（IOL）手术是一项由外科医生进行的手术。现有技术中，典型的过程涉及四个步骤，分别为：1）诊断；2）手术前准备；3）手术准备；4）晶状体移除和植入；以及最后的5）手术完成。以下将详细描述整个过程。

第一步骤涉及对将接受治疗的眼睛进行诊断。通常，使用例如Zeiss的IOL Master设备来确定眼睛的几何尺寸（长度、前房深度、晶状体厚度等）。该步骤还可进一步包括对眼睛角膜表面的形态学测量。另外，还可能包括使用折射计来确定眼睛的视觉功效。该诊断数据用于要植入的IOL类型和IOL几何尺寸。

第二步骤是指手术前准备。该步骤是指外科医生为“计划”该手术而进行的准备工作，例如，“在何处开刀”等。该步骤可以包括例如在眼睛上标记竖直和水平的参照轴，一般使用笔来进行标记。另外，该步骤还可涉及使用笔在诊断影像的硬拷贝进行图形标记的步骤。

第三步骤是指手术准备。该步骤涉及例如麻醉、消毒和眼睑窥镜。如果手术涉及复合曲面人工晶状体（toric IOL），则该步骤将涉及使用标记笔或专门的轴标记器（门德斯环，Mendez Ring）来标记散光轴，以实现最终的IOL定位。该第三步骤进一步包括为装置用的切口以及植入晶状体做准备。最后，将粘弹性体注入眼中，以确保顺利植入晶状体。

第四步骤包括实际手术步骤，例如撕囊术、水分离术、晶状体乳化以及晶状体植入。

整个过程的第五步骤为手术完成步骤，该步骤可涉及例如：IOL的对齐、IOL的角度定位（对于复合曲面人工晶状体），以及最后移除粘弹性体的步骤。

图1示意了所述整个过程。应当注意，这些步骤、尤其是手术前准备和手术准备，是由外科医生在无任何计算机工具的辅助下手动进行的，即，对眼球轴的标记涉及用笔在真实的眼睛上进行标记，对外科医生来说，这一步骤是单调乏味的。另外，这些标记可能随着时间而变得模糊或消失，从而影响该手术的效果和精准度。

在实践中，外科医生只能通过外科显微镜查看实时图像，而没有任何能协助其实施手术的指示设备。

因此，为改进整个手术过程，需要为外科医生提供一种能协助其执行前述步骤的工具，该工具尤其能协助其计划以及执行所述手术。 

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种用于计算机辅助眼外科手术的图像处理方法，该方法包括：

获取眼睛的参考图像；

在所述参考图像上增添附加的关联信息，这些关联信息有助于外科医生实施眼科手术；

将所述参考图像与眼睛的实时图像进行配准；以及

基于对眼球运动的跟踪，将所述关联信息覆盖在眼睛的实时图像上，以使关联信息显示在相同位置，而不受眼球运动的影响。

这样，不仅能在手术过程中协助外科医生，还能通过进行图像处理，在手术计划步骤也对医生进行协助。

根据一个实施例，该方法进一步包括：

使用基于参考图像的眼睛的一个或多个特征的坐标系确定算法，确定第一坐标系；

基于所述坐标系，确定关联信息的空间位置；

使用所述坐标系确定算法，确定实时图像的取像过程中的第二坐标系；

通过确定从所述第一坐标系到所述第二坐标系的坐标转换，来确定在何处覆盖所述关联信息。

通过这种方式，可确定关联信息在参考图像新确立的坐标系中的绝对空间位置。该定位可用于在随后的手术过程中将所述关联信息精确放置在实时图像的相同位置。

根据一个实施例，该方法包括：

将所述参考图像与实时图像序列中的初始图像进行配准，来获取初始坐标系；

基于进一步的实时图像与实时图像序列的初始图像的对比来跟踪眼球运动，以获得第二坐标转换，并基于所述第一和所述第二坐标转化的组合，获取从所述参考图像到所述实时图像序列中一副实时图像的最终坐标转换，以基于所述组合的坐标转换，在所述实时图像中显示所述关联信息；或者

将所述参考图像与所述实时图像序列的实时图像进行配准，以获取从所述参考图像到所述实时图像序列的实施图像的坐标转换，以基于所述获取的坐标转换，在所述实时图像中显示所述关联信息。