[发明专利]一种腹部外科手术导航方法及系统

权利要求书

1.一种腹部外科手术导航系统，其特征在于，所述系统包括：

点集获取模块，用于对术前采集到带标记点信息的CT或MR图像利用第一预设算法自动提取标记点以得到术前图像空间的标记点点集信息；

坐标获取模块，用于术中通过影像获取设备获取病人手术区域的RGB图像以及深度图像，并采用第二预设算法获取所述RGB图像的二维标记点坐标信息；

坐标转换模块，用于借助所述深度图像将所述二维标记点坐标信息转化为三维坐标以得到术中物理空间的标记点点集信息；

注册模块，用于将得到的所述术前图像空间的标记点点集和所述术中物理空间的标记点点集做点对匹配运算，以得到图像空间与物理空间的变换结果并完成注册过程；

导航模块，用于应用注册所得的图像空间与物理空间的变换结果，开始实时导航过程；

其中，所述第二预设算法为术中采用深度相机获取手术区域的RGB图像以及深度图像，根据标记点在RGB三个分量上的值的比率获取RGB图像的二维标记点坐标信息，借助深度图像，可将二维标记点坐标信息转化为三维坐标，得到术中物理空间的标记点点集信息。

2.如权利要求1所述的腹部外科手术导航系统，其特征在于，所述系统还包括：

扫描模块，用于在病人待手术区域的腹部体表上贴上多个标记点后，对病人进行CT或MR扫描以采集带标记点信息的CT或MR图像。

3.如权利要求1所述的腹部外科手术导航系统，其特征在于，所述第一预设算法具体为结合区域生长算法及高斯曲率对术前采集的带标记点信息的CT或MR图像作标记点自动提取，得到术前图像空间的标记点点集信息。

4.如权利要求1所述的腹部外科手术导航系统，其特征在于，所述影像获取设备具体为深度相机。

5.如权利要求1所述的腹部外科手术导航系统，其特征在于，

所述坐标转换模块，还用于将所述影像获取设备坐标系下的所述二维标记点的坐标变换到空间定位系统坐标系下。

6.如权利要求5所述的腹部外科手术导航系统，其特征在于，

所述坐标转换模块，还具体用于将所述影像获取设备坐标系下的所述二维标记点的坐标P_{ToF_i}通过以下公式变换到空间定位系统下：

P_{Tracker_i}＝T_ToF2Tracker·P_{ToF_i}；

其中，所述影像获取设备坐标系下的所述二维标记点的坐标记为P_{ToF_i}，空间定位系统坐标系与所述影像获取设备坐标系之间的空间变换记为T_ToF2Tracker，变换后的所述空间定位系统坐标系下的坐标点记为P_{Tracker_i}。

7.如权利要求6所述的腹部外科手术导航系统，其特征在于，

所述坐标转换模块，还具体用于在所述影像获取设备固定一个可以被所述空间定位系统识别的参考帧工具，并通过以下公式获取空间定位系统坐标系与所述影像获取设备坐标系之间的空间变换T_ToF2Tracker，即T_ToF2Tracker＝T_ToF2Ref·T_Ref2Tracker；

其中，通过所述空间定位系统实时捕获所述参考帧工具的空间位置信息记为T_Ref2Tracker，所述影像获取设备与所述参考帧工具之间的相对位置信息记为T_ToF2Ref。

8.如权利要求7所述的腹部外科手术导航系统，其特征在于，

所述导航模块，具体用于通过以下公式：P_I＝T·P_T，将手术器械的空间坐标从所述空间定位系统的物理空间变换到图像空间；

其中，所述空间定位系统的手术器械的空间坐标是相对于所述空间定位系统本身的，记为P_T，手术器械在变换后的所述图像空间的虚拟位置记为P_I，所述空间定位系统坐标系与所述图像空间的坐标系之间的空间变换记为T。