[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

说明书

本申请实施例公开一种用于手术导航的图像配准方法，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，得到病人的三维虚拟影像，医学图像中包括病变部位。通过虚拟光源点对三维虚拟影像进行投影，确定虚拟光源点与三维虚拟影像的相对位置关系，即定位追踪设备坐标系扫描设备光源点与三维虚拟影像的相对位置关系，故根据该相对位置关系以及扫描设备光源点在定位追踪设备坐标系中的位置信息，可以计算三维虚拟影像在定位追踪设备坐标系中的位置信息。从而实现图像配准，以便进行手术导航。这种方法不需要取点，手术创口小，配准精度高，在一些难度、风险较大的手术中，对医生经验依赖度较小，操作性高。

技术领域

本申请涉及医疗领域，特别是涉及一种用于手术导航的图像配准方法、装置和手术导航系统。

背景技术

随着现代医疗技术的发展，各类手术的实施为提高治疗效果带来了很大的进步。但是，手术的实施往往都存在一定难度和风险，例如在骨科手术中，必须要准确地确定手术部位，否则容易造成手术失败。

为了使得医生能够清晰地了解手术器械相对病人解剖结构的位置，计算机辅助导航技术被应用到医生的手术过程中。手术导航技术是将病人术前或术中影像数据和手术床上病人解剖结构准确对应，即进行图像配准，手术中跟踪手术器械并将手术器械的位置在病人影像上以虚拟探针的形式实时更新显示，使医生对手术器械相对病人解剖结构的位置一目了然，使外科手术更快速、更精确、更安全。

现有用于手术导航的图像配准方法通常是对病人进行扫描，获得病人的X光图像数据，根据这些X光图像数据三维重建获得三维虚拟影像；然后将三维虚拟影像与病人进行配准，概括的说，在三维虚拟影像上依次选取三个特征点，然后在病人对应的位置上按序依次选取三个特征点，且用于选点的工具上装设有能够被定为追踪设备识别追踪的追踪部件，从而能够获得病人身上特征点的位置信息，分别计算出三点确定的平面的法向量，将上述两个法向量拟合，使得三维虚拟影像与病人对应，即在虚拟中构建了现实场景，病人三维虚拟影像与手术器械的位置一目了然。

但是这种方法不可避免的造成手术创口较大，且对医生的操作要求比较高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种用于手术导航的图像配准方法、装置和手术导航系统，不需要取点，手术创口小，配准精度高，在一些难度、风险较大的手术中，对医生经验依赖度较小，操作性高。

第一方面，本申请实施例提供一种用于手术导航的图像配准方法，所述方法包括：

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；

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。

可选的，所述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；

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。

可选的，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：

从所述医学图像的轮廓点云中选取特征点；