[发明专利]用于手术导航的图像配准方法、装置和手术导航系统

权利要求书

1.一种用于手术导航的图像配准装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取单元，用于获取扫描设备光源点在定位追踪设备坐标系中的位置信息；

第二获取单元，用于对获取到的病人的医学图像进行三维重建，得到所述病人的三维虚拟影像；所述医学图像中包括病变部位；

确定单元，用于通过虚拟光源点对所述三维虚拟影像进行投影，确定所述虚拟光源点与所述三维虚拟影像的相对位置关系，包括：在模拟区域内改变所述虚拟光源点的位姿对所述三维虚拟影像进行投影，得到多个投影图像，每个位姿对应一个投影图像；分别针对所述医学图像和每个投影图像提取轮廓点云；根据所述轮廓点云，从所述多个投影图像中确定最佳投影图像，包括：从所述医学图像的轮廓点云中选取特征点；计算每个特征点在投影图像上距离最近轮廓点的距离值；将距离值之和最小的投影图像作为所述最佳投影图像；所述距离值之和为所有特征点在同一投影图像上距离最近轮廓点的距离值之和；根据所述最佳投影图像确定所述虚拟光源点与所述三维虚拟影像的相对位置关系；

计算单元，用于根据所述相对位置关系以及所述扫描设备光源点在定位追踪设备坐标系中的位置信息，计算所述三维虚拟影像在定位追踪设备坐标系中的位置信息。

2.一种手术导航系统，其特征在于，所述系统包括扫描设备、定位追踪设备、标靶、手术器具和计算机：

所述扫描设备具有扫描设备光源点，用于对病人进行扫描得到病人的医学图像；

所述定位追踪设备，用于追踪定位追踪部件；

所述标靶被用于获取扫描设备光源点在定位追踪设备坐标系中的位置信息；

所述手术器具设有追踪部件，所述定位追踪设备通过追踪定位追踪部件获取所述手术器具在定位追踪设备坐标系中的位置信息；

所述计算机用于根据手术导航的图像配准方法进行图像配准，确定三维虚拟影像在定位追踪设备坐标系中的位置信息，并根据所述手术器具在定位追踪设备坐标系中的位置信息和所述三维虚拟影像在定位追踪设备坐标系中的位置信息进行手术导航；

所述手术导航的图像配准方法，包括：

获取扫描设备光源点在定位追踪设备坐标系中的位置信息；

对获取到的病人的医学图像进行三维重建，得到所述病人的三维虚拟影像；所述医学图像中包括病变部位；

通过虚拟光源点对所述三维虚拟影像进行投影，确定所述虚拟光源点与所述三维虚拟影像的相对位置关系，包括：

在模拟区域内改变所述虚拟光源点的位姿对所述三维虚拟影像进行投影，得到多个投影图像，每个位姿对应一个投影图像；

分别针对所述医学图像和每个投影图像提取轮廓点云；

根据所述轮廓点云，从所述多个投影图像中确定最佳投影图像，包括：

从所述医学图像的轮廓点云中选取特征点；

计算每个特征点在投影图像上距离最近轮廓点的距离值；

将距离值之和最小的投影图像作为所述最佳投影图像；所述距离值之和为所有特征点在同一投影图像上距离最近轮廓点的距离值之和；

根据所述最佳投影图像确定所述虚拟光源点与所述三维虚拟影像的相对位置关系；

根据所述相对位置关系以及所述扫描设备光源点在定位追踪设备坐标系中的位置信息，计算所述三维虚拟影像在定位追踪设备坐标系中的位置信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述根据所述轮廓点云，从所述多个投影图像中确定最佳投影图像，包括：

获取所述医学图像的第一轮廓点云和所述多个投影图像的第二轮廓点云；

将与所述第一轮廓点云误差最小的所述第二轮廓点云对应的投影图像作为所述最佳投影图像。

4.根据权利要求2-3任一项所述的系统，其特征在于，所述虚拟光源点与所述扫描设备光源点的参数相同。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述获取扫描设备光源点在定位追踪设备坐标系中的位置信息，包括：

获取所述医学图像；所述医学图像中包括标靶，所述标靶上设置有追踪部件；

根据所述标靶与所述扫描设备光源点之间的移动变换关系，确定所述扫描设备光源点在所述定位追踪设备坐标系中的位置信息。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括增强现实AR眼镜，所述AR眼镜上设有追踪部件，所述AR眼镜用于显示所述三维虚拟影像。