[发明专利]一种基于摄像头的穿刺导航系统

摘要

本发明公开了一种基于摄像头的穿刺导航系统，包括成像设备、穿刺工作站、患者定位标记、安装在穿刺器械上的定位标记、摄像头实时定位装置。摄像头实时定位装置通过双目视觉原理实时计算定位标记的空间坐标，并在穿刺工作站软件中显示穿刺目标、周围重要器官、计划针道和实时针道的三维图像。方便医生准确的实施穿刺。

主权项

1.一种基于摄像头的穿刺导航系统，其特征在于：所述穿刺导航系统包括成像设备、弧形压板、患者定位标记、定位棒、摄像头实时定位装置、穿刺工作站和实时针道显示模块；其中，所述成像设备能够对患者进行成像扫描，成像扫描过程中将所述患者定位标记扫描进扫描图像；所述弧形压板固定在治疗床上；所述弧形压板可沿四个竖直杆上下移动，通过旋钮锁紧固定在治疗床上，用来固定患者，弧形压板上装有四个第一反光标记小球作为患者定位标记；所述定位棒固定在穿刺针后端，并与穿刺针位于同一条直线上；所述定位棒上有两个第二反光标记小球，方便摄像头实时定位装置捕获和识别；所述摄像头实时定位装置由四个带有LED灯的摄像头构成，确保所述第一反光标记小球和第二反光标记小球都至少被两个摄像头捕获，所述摄像头将视频图像实时传送到穿刺工作站；所述穿刺工作站包括计算机和穿刺工作站模块；所述穿刺工作站模块上有设置定位棒上位于后端的第二反光标记小球和穿刺针尖之间距离的设置界面；所述穿刺工作站模块能够读入所述扫描图像，并通过穿刺工作站模块显示解剖图像的横截面、冠状面、矢状面和任意角度斜切面，用户可以在各个面上勾画穿刺目标和周围重要器官；并在上述各个面上设计穿刺的针道，设定穿刺点的坐标；同时，所述穿刺工作站模块还能够通过阈值分割，并根据四个所述第一反光标记小球的相对位置关系在所述扫描图像上对第一反光标记小球的相对位置关系进行辅助自动识别，再由用户进行确认；所述穿刺工作站模块能够从穿刺工作站实时获取所述摄像头实时定位装置传送过来的视频图像，从图像中实时提取第一反光标记小球和第二反光标记小球，并对其进行匹配，通过双目视觉原理重建出第一反光标记小球和第二反光标记小球的空间坐标；穿刺工作站模块通过重建的第二反光标记小球的空间坐标和定位棒与穿刺针的相对位置关系，计算出穿刺针的姿态和针尖上穿刺点的坐标；穿刺工作站模块将双目视觉原理重建的第一反光标记小球和扫描图像上的第一反光标记小球进行重合，以确定成像设备产生图像的空间坐标系和双目视觉原理重建的空间坐标系之间的关系，进而穿刺工作站模块可以将两个坐标系中的元素在同一个三维图像中显示；所述实时针道显示模块能够同时显示穿刺目标、重要器官、计划针道和实时针道的三维图像，实时显示当前针道的空间角度和针尖上穿刺点的坐标，显示计划针道的空间角度和穿刺点的坐标，实时显示计划针道和当前针道的夹角，实时显示计划穿刺点和当前针尖上穿刺点空间坐标差值。