[发明专利]一种超声图像与CT图像融合实时导航系统及方法在审

专利信息
申请号: 201910374185.5 申请日: 2019-05-07
公开(公告)号: CN110025379A 公开(公告)日: 2019-07-19
发明(设计)人: 肖越勇;赵磊;张肖;费翔;唐瑭;张啸波;边庆伟 申请(专利权)人: 新博医疗技术有限公司
主分类号: A61B34/20 分类号: A61B34/20;A61B17/34
代理公司: 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 代理人: 孙楠
地址: 100176 北京市大兴区*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 超声图像 融合图像 离线 融合 实时导航系统 实时融合 术前图像 配准 更新 经皮微创手术 阶段性更新 矩阵 图像 病变组织 超声探头 动态显示 手术器械 针平面 靶点 经皮 图象 微创 诊疗 应用
【权利要求书】:

1.一种超声图像与CT图像融合实时导航系统,其特征在于:其包括导航定位传感器、导航示踪器、图像处理服务器以及CT设备、手术器械、超声设备和PACS系统;

所述导航定位传感器通过所述导航示踪器,对所述CT设备、手术器械和超声设备中超声探头的位置进行定位跟踪,并发送到所述图像处理服务器;

所述图像处理服务器与所述CT设备、超声设备和PACS系统相连,所述图像处理服务器用于将CT图像和超声图像进行融合,同时能够利用所述PACS系统,对包括CT图像、磁共振图像、PET图像和CBCT图像在内的其他术前容积图像进行融合,得到能够描绘病变区域的位置和边界信息的融合图像;

所述图像处理服务器同时动态追踪所述手术器械的位置和方向,并将其显示在融合图像上。

2.如权利要求1所述的一种超声图像与CT图像融合实时导航系统,其特征在于:所述导航定位传感器采用光学定位传感器,所述导航示踪器采用光学示踪器。

3.如权利要求1所述的一种超声图像与CT图像融合实时导航系统,其特征在于:所述导航示踪器包括设备示踪器、器械示踪器和超声探头示踪器,所述设备示踪器安装在所述CT设备的机架上,所述器械示踪器安装在所述手术器械上,所述超声探头示踪器安装在所述超声设备的超声探头上,所述导航定位传感器实时跟踪所述设备示踪器、器械示踪器和超声探头示踪器,并将获取的CT设备、手术器械和超声探头的位置发送到所述图像处理服务器。

4.如权利要求3所述的一种超声图像与CT图像融合实时导航系统,其特征在于:所述超声探头示踪器采用多面、分段可组装式探头。

5.一种采用如权利要求1~4任一项所述系统的超声图像与CT图像融合实时导航方法,其特征在于包括以下步骤:

1)将CT设备、超声设备、导航定位传感器、PACS系统和图像处理服务器相连,执行注册配准,实时跟踪和定位CT图像坐标系的位置;

2)进行CT图像扫描,得到CT图像;

3)将CT图像与从PACS系统获取的术前容积图像进行融合,得到离线融合图像;

4)根据步骤2)所述CT图像或步骤3)所述离线融合图像确认病变组织位置及第一操作平面;

5)利用超声探头进行扫描,图像处理服务器在超声探头所在切面位置上,在离线融合图像中实时切割得到虚拟超声图像,确认第二操作平面;

6)在步骤4)确定的第一操作平面或步骤5)确定的第二操作平面上,设置靶点/靶线;

7)进行超声扫描,并将实时超声图像融合到步骤2)所述CT图像或步骤3)所述离线融合图像中,生成实时融合图像;

8)实时跟踪手术器械的位置和方向,并将手术器械显示在实时融合图像中;

9)在导航示踪器的实时引导下,根据实时融合图像中病灶的位置、靶点/靶线以及手术器械的实时位置进行操作;

10)阶段性更新步骤2)所述CT图像,并根据更新后的CT图像进一步更新步骤7)所述实时融合图像;

11)利用步骤10)得到的更新后的实时融合图像中手术器械的伪影,确认手术器械的位置和方向,如已到达靶点位置,则操作结束;否则返回步骤9)。

6.如权利要求5所述的一种超声图像与CT图像融合实时导航方法,其特征在于:所述步骤1)中,建立各个组成部件间的连接,执行术前配准,实时跟踪和定位CT图像坐标系的方法包括以下步骤:

1.1)将CT设备、超声设备、导航定位传感器、PACS系统和图像处理服务器相连;

1.2)利用标定水模、CT设备、器械示踪器以及导航定位传感器,图像处理服务器对CT图像坐标系与相机定位坐标系进行注册配准,得到注册配准矩阵并标定扫描床得到扫描床移动向量。

7.如权利要求5所述的一种超声图像与CT图像融合实时导航方法,其特征在于:所述步骤7)中,在病变区域内进行超声扫描,并将实时超声图像融合到步骤2)所述CT图像或步骤3)所述离线融合图像中,生成实时融合图像的方法为:

导航定位传感器通过设备示踪器跟踪CT图像坐标系的坐标位置,通过器械示踪器跟踪手术器械的位置,通过超声探头示踪器跟踪超声探头的位置,进而得到超声图像的位置,并将所有位置信息发送到图像处理服务器;

图像处理服务器使用扫描床移动向量,将CT图像坐标系移动到手术位置,并根据注册配准矩阵,将手术器械与超声图像自动融合到CT图像坐标系中,生成实时融合图像。

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