[发明专利]基于红外光学定位系统的三维骨科手术导航空间配准方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及基于红外光学定位系统的三维骨科手术导航空间配准方法。

背景技术

在脊柱外科椎弓根钉植入手术中，如何确保在理想的位置植入螺钉，最大限度的减少手术风险，仍是医学临床界的一大难题。现有技术中尚未有理想的三维骨科手术导航空间配准方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种安全、实用、有效的能够实现实时监控的基于红外光学定位系统的三维骨科手术导航空间配准方法。

技术方案：本发明所述的基于红外光学定位系统的三维骨科手术导航空间配准方法，包括以下步骤：

S1：利用红外光学定位系统、第一靶体和第二靶体分别获取C臂的空间方位信息和图像的空间方位信息，同时启动C臂的序列采集工作站，采集模体的序列图像；

S2：利用步骤S1获取的序列图像对C臂进行几何校正，获取C臂的几何信息；

S3：将步骤S1获取的C臂的空间方位信息和图像方位信息、步骤S2获取的C臂的几何信息以及实际应用中的C臂的空间方位信息和三维数字图像结合起来，采用基于遗传算法的配准技术完成空间坐标系到图像坐标系的转换；

S4：将步骤S3得到的效果实时显示在客户端。

进一步，所述第一靶体用于获取C臂的空间方位信息，第一靶体包括支架和分布在支架上的四个NDI被动反光小球。

进一步，所述任意两个小球之间距离大于60mm，任意一个小球到其他任意两个小球之间的距离之差大于7mm，使得第一靶体成为有独立的刚体，各个小球能被红外光学定位系统唯一识别。

进一步，所述第一靶体的各个小球正对红外光学定位系统。

进一步，所述第二靶体用于获取图像的空间方位信息，第二靶体包括立方体，立方体的体心位置设有钢球，立方体的一个面的中心位置设有支架，支架上分布有四个NDI被动反光小球。

进一步，所述立方体采用聚甲基丙烯酸甲酯制成。

进一步，所述钢球的半径为1.5mm。

有益效果：本发明公开了一种基于红外光学定位系统的三维骨科手术导航空间配准方法，将C臂的空间方位信息、图像空间方位信息、C臂的几何信息、实际应用中的C臂的空间方位信息和C臂的三维数字图像有效地结合起来，基于遗传算法的配准技术，成功实现了空间坐标系到图像坐标系的转换，并将最终效果实时显示在客户端。本发明方法安全、有效、实用，可实现实时监控，能够有效提高手术的安全性。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图，对本发明的技术方案做进一步的介绍。

本具体实施方式公开了一种基于红外光学定位系统的三维骨科手术导航空间配准方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1：利用红外光学定位系统、第一靶体和第二靶体分别获取C臂的空间方位信息和图像的空间方位信息，同时启动C臂的序列采集工作站，采集模体的序列图像；

S2：利用步骤S1获取的序列图像对C臂进行几何校正，获取C臂的几何信息；

S3：将步骤S1获取的C臂的空间方位信息和图像方位信息、步骤S2获取的C臂的几何信息以及实际应用中的C臂的空间方位信息和三维数字图像结合起来，采用基于遗传算法的配准技术完成空间坐标系到图像坐标系的转换；

S4：将步骤S3得到的效果实时显示在客户端。

其中，第一靶体用于获取C臂的空间方位信息，第一靶体包括支架和分布在支架上的四个NDI被动反光小球。任意两个小球之间距离大于60mm，任意一个小球到其他任意两个小球之间的距离之差大于7mm。第一靶体安装在C臂影像增强器上，并且第一靶体的各个小球正对红外光学定位系统。

第二靶体用于获取图像的空间方位信息，第二靶体包括立方体，立方体的体心位置设有半径为1.5mm的钢球，立方体的一个面的中心位置设有支架，支架上分布有4个NDI被动反光小球。立方体采用聚甲基丙烯酸甲酯制成。