[发明专利]一种X射线透视成像的原位可视化系统以及其标定方法

说明书

本发明公开了一种X射线透视成像的原位可视化系统以及其标定方法。本发明通过提供一种X射线透视成像原位可视化系统及其标定方法，将获取的透视图像，按照X射线原光路，投影在成像物体的表面；操作者通过观看物体表面的透视图像投影，即可以获取物体的内部图像信息；本发明采用标定装置和第一光学追踪系统工具确定X射线光源的位置和主光轴，再利用第二和第三光学追踪系统工具以及空间位置拾取工具确定投影反射装置的位置和主光轴，统一变换到同一个坐标系后，进行对齐，并进一步统一投影张角并对正图像方向，从而能比较方便地完成X射线光源与投影反射装置标定。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种X射线透视成像的原位可视化系统以及其标定方法。

背景技术

移动式C型臂X光机是临床中常用的成像设备，在微创骨科等手术的诊断、定位与导航中有重要作用。然而实际手术中，需要利用X射线透视成像来观察操作工具相对于病灶点的实时位置，其视角需要反复在操作部位与影像显示设备之间切换，不利于手眼的协调操作。同时，上述过程需要反复透视，会给医生带来较多的电离辐射。

为解决上述问题，美国发布的专利(US 7198404B2，申请发布日2007.04.03)在C型臂X光机上设计了一套相机增强的可视化系统，将真实病人图像与透视图像进行融合，在屏幕中显示，医生可以从屏幕中同时获取透视图像和真实手术场景，避免了视角的切换。这一定程度上提升了手术效率，减少了透视次数。但是，医生在操作的同时需要注视屏幕，仍存在手眼不协调的问题。

国内发布的专利(专利号CN 104739434A，申请公布日2015.07.01)在C型臂X光机上设计了一套具有手术定位和线性导航功能的装置，能够利用线激光在病人体表定位靶点位置，直接为医生提供了手术入点信息，可以减少透视次数，提高手术效率。但手术中，除手术入点信息外，医生还需要观察相关的解剖结构，这仍然需要从屏幕中获取，依然存在手眼不协调的问题。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种X射线透视成像的原位可视化系统以及其标定方法，通过将透视图像按照成像时X射线的原光路投影到成像物体表面，实现透视图像在成像物体上的原位可视化显示。

本发明的一个目的在于提出一种X射线透视成像的原位可视化系统。

本发明的X射线透视成像的原位可视化系统包括：X射线成像系统、投影反射装置、调节装置、计算机和标定工具；其中，X射线成像系统包括X射线源和探测器；调节装置的一端固定在X射线源的外壳上，另一端连接投影反射装置；投影反射装置包括反射镜、投影仪和连接件，连接件一端固定反射镜，另一端固定投影仪；X射线成像系统通过网线连接至计算机；投影仪通过数据线连接至计算机；通过标定工具将X射线源的位置和主光轴方向与投影反射装置的光源位置和主光轴方向对齐并且调整投影反射装置的光路张角与图像方向，使得X射线源和投影反射装置的张角一致且图像对正，实现投影反射装置的光路与X射线源光路完全一致；X射线源发射X射线穿透反射镜照射至成像物体上，透射后衰减的X射线由探测器接收，形成透视图像，并传输至计算机，计算机将透视图像传输至投影仪，通过反射镜反射，透视图像按照X射线成像原光路投影在成像物体的表面。