[发明专利]一种在医学影像中器械的配准方法和系统及相关设备

说明书

本发明公开了一种在医学影像中器械的配准方法和系统及相关设备，该方法包括：获取待处理的医学影像序列；提取医学影像序列中的两类信息；第一类为医学影像序列中每一张图像的位置和姿态信息；第二类为在配准球截面圆的任意标记点及标记点位置信息；提取含有配准球截面圆的图像子集，并在每一张图像中计算所包含截面圆的圆心位置和半径，得到一组截面圆的圆心位置和半径值的数据集；计算求得配准球在核磁共振环境中的空间坐标位置，实现对器械的配准。该配准方法无需对图像进行三维重建，对医生操作也无较高要求，只需医生在需要定位的球体任意截面上点击任意一点，即可快速自动计算识别球心位置，进而有助于实现对手术机器人或机械臂进行配准。

技术领域

本发明涉及医学图像处理和手术机器人配准等技术领域，特别涉及一种在医学影像中器械的配准方法和系统及相关设备。

背景技术

在医疗手术领域中，手术机器人在使用前需要对机器人进行配准，一般需要计算出配准点的球心坐标，比如采用若干个鱼油球作为配准物，鱼油球固定在执行器末端，MRI或CT进行扫描后，有些扫描图像上就会显示鱼油球的截面，进而对手术机器人或机械臂进行配准。

专利文献CN110379493A-一种图像导航配准系统及图像导航系统，其描述了一种找配准物的球形结构球心位置的方法。该方法首先对DICOM图像进行三维重建，再确定球形结构所在的具体位置及其球心所在位置。在确定球形结构位置时，该文献采用两种方法：1.对于图像清晰的球体采用手动框选的方法；2.对于清晰度不高的图像，将DICOM图像中冠状、轴状和矢状三个切面的图像分别移动至球形结构轮廓的最大切面处，把三个切面的交点作为所述球形结构的球心。

但相关技术中，还存在些不足：

1. 三维重建耗费时长较高，且当DICOM图像的切割厚度较大时，三维重建的误差也较大。

2. 手动框选球体的方法对医生操作要求较高。既要避免包含患者信息的图像区域，又要医生严格精准地框选出三维球体，对于医生来说操作耗时耗力，还易引入误差。

3. 对于切割厚度较大的DICOM图像来说，很难定位球形结构轮廓的最大切面处，尤其是对于经过三维重建后的模型来说误差会更大。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种在医学影像中器械的配准方法和系统及相关设备，无需对图像进行三维重建，对医生操作也无较高要求，且可准确识别球心位置，实现对手术机器人或机械臂进行配准。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种在医学影像中器械的配准方法，该方法包括以下步骤：

S1、获取待处理的医学影像序列；

S2、提取所述医学影像序列中的两类信息；第一类为所述医学影像序列中每一张图像的位置和姿态信息；第二类为标记信息；所述标记信息为在配准球截面圆的任意标记点及标记点位置信息；

S3、提取含有所述配准球截面圆的图像子集，并在每一张图像中计算所包含截面圆的圆心位置和半径，得到一组截面圆的圆心位置和半径值的数据集；

S4、根据所述数据集，计算求得所述配准球在核磁共振环境中的空间坐标位置，实现对器械的配准。

进一步地，所述步骤S3包括：

S31、提取含有所述配准球截面圆的图像子集，根据标记点位置信息、配准球直径大小和所有图像的位置信息，过滤掉所有不含所述配准球截面的图像；

S32、对剩下的每一张图像中配准球截面圆进行圆心位置和半径值的计算，得到一组截面圆的圆心位置和半径值的数据集。

进一步地，所述步骤S31中，提取含有所述配准球截面的图像子集，包括：