[发明专利]一种影像配准转换参数优化方法及系统

说明书

一种影像配准转换参数优化方法及系统，所述转换参数用于描述管腔结构器官的位置点信息转换到所述管腔结构器官三维影像信息空间坐标系的转换关系，方法包括：采集所述管腔结构器官中的位置点信息；利用所述转换参数，将所述位置点信息转换到所述三维医学影像空间坐标系下，从而获得的空间变换位置点集；判断所述空间变换位置点集中的位置点是否落在管腔区域内，提取落在管腔内的变换位置点，获得变换位置内部点集；使用所述变换位置内部点集优化更新所述转换参数。所述换参数优化方法能够提高配准的准确性和效率。

技术领域

本发明属于手术导航技术领域，特别涉及一种影像配准转换参数优化方法及系统。

背景技术

现有医学影像手术导航系统中的多模态信息配准过程，主要使用基于基准点的刚性配准方法，该方法需要在术前医学影像与术中患者人体内人工手动选择多个基准点，给微创外科介入手术导航带来诸多不便，例如，手动选择基准点精度不高，手术过程耗时耗力，增加外科医生负担。同时由于受到患者人体自身呼吸等形变运动的影响，基于基准点的刚性配准方法的配准精度较低和效率低下，无法满足微创外科介入手术导航高精度全自动的临床需求。

同时，现有的无基准点配准方法没考虑导航仪器输出的位置点是否在管腔内部。若使用的多个位置点在管腔外部，这不仅使得配准过程迭代次数增多而耗时，而且最终会导致较大的配准误差；此外，现有的无基准点配准方法，只是一个全局优化配准过程，对于人体中有自身运动形变的管腔，它没有考虑局部形变运动所带来的误差影响。因此，在管腔外部的位置点以及人体呼吸运动形变等因素，使得多模态信息的配准精度不高和效率低下，从而导致手术导航精度低下，增加了手术工具操作的不安全性及其风险。

发明内容

针对上述问题，本发明一种影像配准转换参数优化方法及系统，用于无基准点多模态三维医学影像配准。

一种影像配准转换参数优化方法，所述转换参数用于描述管腔结构器官的位置点信息转换到所述管腔结构器官三维影像信息空间坐标系的转换关系，所述方法包括：

采集所述管腔结构器官中的位置点信息；

利用所述转换参数，将所述位置点信息转换到所述三维医学影像空间坐标系下，从而获得的空间变换位置点集；

判断所述空间变换位置点集中的位置点是否落在管腔区域内，提取落在管腔内的变换位置点，获得变换位置内部点集；

使用所述变换位置内部点集优化更新所述转换参数。

进一步地，所述的影像配准转换参数优化方法，还包括：

利用人体管腔结构的分叉位置信息对所述转换参数进行自动初始化。

进一步地，所述获得变换位置内部点集，还包括：

计算所述变换位置内部点集中位置点的中心线对应点，所述中心线对应点为所述位置点的最近管腔分枝中心线上距离所述位置点最近的点，并用所述中心线对应点替换所述变换位置内部点集中对应的位置点。

进一步地，所述判断所述空间变换位置点集中的位置点是否落在所述管腔区域内具体为：

计算所述位置点到多个管腔中心线的距离，找到距离所述位置点最近的管腔结构或其分枝；

确定所述位置点到所述最近的管腔结构或其分枝的实际距离；

判断所述实际距离是否大于所述最近的管腔结构或其分枝的半径：若是，则判定所述位置点在所述管腔区域外；若否，则判定所述位置点在所述管腔区域内。

进一步地，所述方法还包括：重复执行上述影像配准转换参数优化方法的步骤，直至所述转换参数满足收敛条件，将此时的转换参数作为全局优化转换参数。

进一步地，所述收敛条件具体为：