[发明专利]一种穿刺手术机器人CT三维可视化系统

说明书

本发明属于医疗设备技术领域，具体为一种穿刺手术机器人CT三维可视化系统；本发明系统包括超声仪系统、空间定位系统、图像采集系统、计算机系统；超声仪系统用于获取实施的B型超声图像；空间定位系统采用电磁定位系统，用于确定穿刺针的空间定位；图像采集系统用于将二维图像采集到的计算机中，以便进行三维图像的重建；计算机用于接收其余系统的数据并将其三维重建以及可视化。本发明通过电磁定位，定位能力强，抗干扰能力强，并且体积微型化，在手术下能够获得较好的精度，包括可确保后期三维可视化有更高的精度，在穿刺手术中可以获得精确的路径规划。

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及一种穿刺手术机器人CT三维可视化系统。

背景技术

穿刺手术因创伤小，疼痛轻，手术并发症少恢复快等优点越来越收到医生及患者的青睐，而临床中多以超声图像来引导穿刺手术，但是临床手动穿刺手术常常因准确度、精确度不高等问题，产生一定的局限性，因此，图像引导穿刺机器人的手术方式急需推广应用，而图像引导的方式，对其所构造的三维立体图像有着较大的要求。因此，需要一种图像精度高，定位精确度高的穿刺手术机器人CT三维可视化系统。

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种图像精度高，定位精确度高的穿刺手术机器人CT三维可视化系统。

本发明提供的穿刺手术机器人CT三维可视化系统，包括：超声仪系统，空间定位系统，图像采集系统，计算机系统；其中：

所述超声仪系统，用于获取实施的B型超声图像；

所述空间定位系统，采用电磁定位，确定穿刺针的空间定位；

所述图像采集系统，用于将二维图像采集到计算机中，以便进行三维图像的重建；

所述计算机系统，用于接收其余系统的数据并将其三维重建以及可视化。

进一步的，所述空间定位系统，包括电磁发射器、电磁接收器、电子单元；所述电磁发射器、电磁接收器分别与所述电子单元连接，用于发射和接收位姿数据。

进一步的，所述电磁接收器包括超声探头电磁接收器、穿刺针末端电磁接收器；所述超声探头电磁接收器用于确定二维超声图像中的像素在三维晶格中的空间位置；所述穿刺针末端电磁接收器是用来实施监控穿刺针的位姿。

所述电磁发射器相对于手术机器人底座和手术床固定，所述电磁接收器分别固定在超声探头上以及穿刺针的末端，以此来发射和接收信号。

进一步的，所述计算机系统，包括运行于计算机上的软件系统，软件系统包括2D超声图像及其位置采集模块，2D超声图像预处理及特征点提取模块，体素灰体计算及三维晶体可视化模块，穿刺机器人运动参数计算模块，穿刺机器人运动控制模块。通过获取病灶的2D图像及位姿信息，并且利用三维重建技术建立病灶的三维模型，以便医生能够在病灶的三维重建模型上进行手术规划，指定合适的进针路线。

所述2D超声图像及其位置采集模块：通过在基于电磁定位的freehand三维超声系统内，软件需要同时采集病灶区域的2D超声图像及每张图像对应的位姿数据，以便建立病灶的三维模型。

所述2D超声图像预处理及特征点提取模块：由于B超中含有很多无用信息区域，为了减少三维重建的计算量，该软件模块需要保留高密度的重要信息区域图像，剔除无用区域的图像。超声探头标定时需要提取图像上的5个亮点区，软件需要确定5个点在图像坐标系中的坐标即为特征点。

所述体素灰体计算及三维晶体可视化模块：该软件模块首先根据探头标定结果及电磁发射器与三维图像的坐标变换关系计算出二维图像中的像素点在三维晶格中的坐标，然后根据三维晶格中体素与像素的空间位置关系计算体素灰度，最后通过三维可视化技术显示填充体素后的三维晶格，并允许医生对三维晶格进行剖切和测量等交互操作，以便选择最佳进针路径。