[发明专利]组织器官三维可视化手术导航方法和系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及生物医学工程领域，尤其涉及一种组织器官三维可视化手术导航方法和系统。

【背景技术】

医学影像手术导航指利用计算机对病人的医学影像信息进行处理，进而为医生提供一个包括手术区域在内的可视化图形界面，有时还会提供如空间位置、距离和方位等辅助信息，以引导医生进行更为精确的手术。

传统的手术导航系统需要在手术前拍摄病人的CT或磁共振影像，然后将这些术前影像和术中病人进行配准。配准之后，医生在医学影像的引导下实施手术。由于CT和磁共振属于三维断层扫描成像技术，通过对手术目标组织器官进行三维重建，可以为医生提供三维可视化的手术导航。然而，受术前术中配准精度的影响，传统的三维可视化手术的导航精度也会受到限制。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种导航精度较高的组织器官三维可视化手术导航方法和系统。

一种组织器官三维可视化手术导航方法，包括如下步骤：

获取组织器官的三维超声图像；

获取手术器具相对于目标组织器官的位置；

在所述三维超声图像中沿着目标组织器官的轮廓线选取离散点，并采用基于目标组织器官的统计形状模型的方法，重建目标组织器官的三维表面；

将所述三维超声图像、目标组织器官的三维表面以及手术器具相对于目标组织器官的位置进行融合，生成手术导航数据，并可视化所述手术导航数据，从而进行导航。

优选的，所述获取目标组织的三维超声图像的步骤为：通过超声探头采集病人手术区域包含目标组织器官在内的三维超声图像。

优选的，所述在所述三维超声图像中沿着目标组织器官的轮廓线选取离散点，采用基于目标组织器官的统计形状模型的方法，重建目标组织器官的三维表面的步骤为：

将所述三维超声图像分解为多帧二维超声图像并逐帧显示，在所述逐帧显示的二维超声图像上，选取位于目标组织器官的轮廓线上的离散点并将所述离散点形成离散点集，利用目标组织器官的统计形状模型提供的目标组织器官的三维形状先验知识，结合所述离散点集重建出目标组织器官的三维表面。

优选的，所述将所述三维超声图像、目标组织器官的三维表面以及手术器具相对于目标组织器官的位置融合并可视化的步骤为：

采用坐标转换，将所述三维超声图像、三维表面以及手术器具相对于目标组织器官的位置，转换到同一坐标系；

将三维超声图像以任意角度切片得到二维超声图像；

将三维超声图像切片后得到的二维超声图像、三维表面以及手术器具相对于目标组织器官的位置融合在一起，生成手术导航数据。

优选的，还包括：在手术之前，建立所述统计形状模型的步骤。

一种组织器官三维可视化手术导航系统，包括：

采集装置，用于获取组织器官的三维超声图像；

空间定位装置，用于获取手术器具相对于目标组织器官的位置；

影像处理装置，用于接收所述采集装置获取的组织器官的三维超声图像以及空间定位装置获取的手术器具相对于目标组织器官的位置，在所述三维超声图像中沿着目标组织器官的轮廓线选取离散点，并采用基于目标组织器官的统计形状模型的方法，重建目标组织器官的三维表面，最后将所述三维超声图像、目标组织器官的三维表面以及手术器具相对于目标组织器官的位置融合，生成手术导航数据；

显示装置，用于可视化所述手术导航数据，从而进行导航。

优选的，所述采集装置用于通过超声探头采集病人手术区域包含目标组织器官在内的三维超声图像。

优选的，所述影像处理装置包括超声体数据选点模块和三维重建模块；

所述超声体数据选点模块用于将所述三维超声图像分解为多帧二维超声图像并逐帧显示，在所述逐帧显示的二维超声图像上，选取位于目标组织器官的轮廓线上的离散点并将所述离散点形成离散点集；

所述三维重建模块用于利用目标组织器官的统计形状模型提供的目标组织器官的三维形状先验知识，结合所述离散点集重建目标组织器官的三维表面。

优选的，所述影像处理装置还包括坐标转换模块和可视化模块；

所述坐标转换模块用于采用坐标转换，将所述三维超声图像、三维表面以及手术器具相对于目标组织器官的位置，都转换到同一坐标系中；

所述可视化模块用于将三维超声图像以任意角度切片后得到的二维超声图像、接着将所述二维超声图像、三维表面以及手术器具相对于目标组织器官的位置融合在一起，生成手术导航数据。