[发明专利]一种基于超声拓片技术的脊椎图像生成系统以及脊柱手术导航定位系统

摘要

一种基于超声拓片技术的脊椎图像生成系统，包括采集单元和处理单元，该系统基于二维脊椎表面结构特征性轮廓的超声图像生成超声拓片，并与数字医学影像轮廓匹配，获得与患者术中体位一致的实时更新的个性化的脊椎表面地形图。基于该脊椎图像生成系统的脊柱手术导航定位系统，该系统包括导航模块和基于上述超声拓片技术的脊椎图像生成系统，该脊柱手术导航定位系统能够获得与患者术中体位一致的实时更新的个性化的脊椎表面地形图，并基于该脊椎表面地形图进行实时术中导航。本发明将极大降低脊柱手术难度，实现精准无辐射引导穿刺、实时导航、简便可靠的手术辅助目标，尤其有利于以脊柱内镜为代表的脊柱微创手术技术向基层医疗机构推广和应用。

主权项

一种基于超声拓片技术的脊椎图像生成系统，其特征在于：所述的脊椎图像生成系统基于二维脊椎表面结构超声图像生成超声拓片，与数字医学影像进行轮廓匹配后，获得与患者术中体位一致的实时更新的个性化的脊椎表面地形图，所述的系统包括采集单元和处理单元，其中：所述的采集单元用于获取患者手术状况下实时术中体位对应的二维脊椎表面结构超声图像，所述的处理单元用于将采集单元获取的患者手术状况下实时的术中体位对应的二维脊椎表面结构超声图像处理后形成超声拓片，再与数字医学影像进行轮廓匹配后，获得与患者术中体位一致的实时更新的个性化的脊椎表面地形图；所述超声图像由包含脊柱区深层肌肉组织和脊椎表面的全部回波信息构成；所述脊椎表面包括横突和棘突；所述的超声拓片是带有患者空间定位信息并随患者位置变动而实时动态更新的个性化三维超声骨骼图像；优选的，所述的超声图像包括所述超声图像的轮廓边缘、轮廓内部的信息；优选的，所述脊椎表面还进一步包括关节突、椎板、椎板间隙、椎间孔以及组成脊椎的其他骨骼成分的任意一种或任意多种；优选的，所述超声图像的获取方法为：通过带有患者空间定位信息的超声扫描设备在患者体表反复扫描，直到识别肌骨界面，提取包含术中二维空间位置参数的脊椎表面全部骨质回波信息，构成患者手术状况下实时的术中体位对应的二维脊椎表面结构超声图像，所述的术中二维空间位置参数是指患者手术状况下脊椎实时的二维空间位置参数；更优选的，所述带有患者空间定位信息的超声扫描设备是带有定位标签的超声探头；优选的，所述超声拓片的获取方法为：将所述患者手术状况下实时的术中体位对应的二维脊椎表面结构超声图像进行优化、叠加后，进一步处理生成超声拓片；优选的，所述轮廓匹配的获取方法为：将所述超声拓片包含的脊椎表面全部骨质回波信息与数字医学影像的轮廓进行逐点匹配，获得与患者术中体位一致的实时更新的个性化的脊椎表面地形图；优选的，所述脊椎表面地形图是由超声拓片所具有的实时动态空间信息赋予到数字医学影像而形成的立体表面观；优选的，所述超声拓片所具有的实时动态空间信息是指脊椎表面和肌骨界面共同构成的空间信息，该空间信息包含超声扫描所获得的脊椎表面、深层肌肉和脂肪组织的超声图像信息和空间位置信息，并能实时动态地显示；优选的，所述立体表面观是基于脊椎表面空间信息形成的表观三维图像，所述的表观三维图像中的沟纹是指所述的全部超声图像信息中包含的脊椎表面的纹理；优选的，所述的数字医学影像可以是CT容积漫游重建图像、磁共振MR、计算机X线摄影CR或者数字化计算机X线摄影DR。