[发明专利]C臂机的机械臂导航方法及其系统、计算机可读存储介质

说明书

本发明涉及一种C臂机的机械臂导航方法，机械臂在一个位置上与C臂机具有固定的相对位置关系，该方法包括步骤：确定世界坐标系和三维图像坐标系之间的坐标关系；通过所述C臂机的成像装置获取多个二维图像，并基于所述多个二维图像产生三维图像；其中，所述三维图像在所述三维图像坐标系表示；获得所述机械臂的负载在所述世界坐标系中的第一位置；根据所述坐标关系以及所述第一位置，确定所述机械臂的负载在所述三维图像坐标系中的第二位置；以及根据所述第二位置在所述三维图像中显示所述机械臂的负载上述C臂机的机械臂导航方法，提高了相关的定位精度、极大简化了在手术时操作复杂程度并缩减了手术时间。

技术领域

本发明涉及医疗介入式手术导航领域，特别是涉及C臂机的机械臂导航方法及其系统、计算机可读存储介质。

背景技术

目前，在介入式手术中机械臂的应用已经是越来越广泛，而对于机械臂在介入式手术中的导航也成为了重要的研究领域。根据采用的跟踪定位系统原理的不同，基于图像的手术导航系统可以分为光学定位、机械定位、电磁定位和超声波定位。而通常地，都采用红外线进行光学定位，即利用红外相机捕捉安装在机械臂上特定位置的红外标志先在定位在房间中的世界坐标系内进行定位，再通过将探测器所定位的世界坐标系与医疗成像设备(例如C臂机)所采集到的图像坐标系进行配准，从而实现导航的功能。

但定位在房间中的世界坐标系和医疗成像设备所采集的图像坐标系之间的配准过程因受影响因素较多，容易产生误差。当C臂机的位置相对房间的世界坐标系发生位移时，就必须重新进行配准。此外，红外定位系统需要在场景中布置多个红外发射器和接收器增加了系统结构的复杂度。因此，导致手术准备时间较长，降低了手术效率并且提高了手术风险。

发明内容

基于此，有必要提供一种导航精度高、安全性高、系统结构简单并且直观的C臂机的机械臂导航方法及其系统，并提供一种计算机可读存储介质。

本申请的一方面提供一种C臂机的机械臂导航方法，所述机械臂在至少一个位置与所述C臂机具有固定的相对位置关系，所述方法包括步骤：

确定世界坐标系C_w和三维图像坐标系C_3d之间的坐标关系；通过所述C臂机的成像装置获取多个二维图像，并基于所述多个二维图像产生三维图像，其中，所述三维图像在所述三维图像坐标系C_3d表示；获得所述机械臂的负载在所述世界坐标系C_w中的第一位置；根据所述坐标关系以及所述第一位置，确定所述机械臂的负载在所述三维图像坐标系C_3d中的第二位置；以及根据所述第二位置在所述三维图像中显示所述机械臂的负载。

根据本发明的一种实施例，提供了一种C臂机的机械臂导航方法，所述机械臂在至少一个位置与所述C臂机具有固定的相对位置关系，所述方法包括步骤：建立世界坐标系C_w，所述世界坐标系C_w的坐标原点O_w与C臂机的位置相关联；通过所述C臂机获取多个二维图像；基于所述多个二维图像，重建获得三维图像，在所述三维图像上建立三维图像坐标系C_3d；计算所述世界坐标系C_w与所述三维图像坐标系C_3d的映射关系T_w,3d；基于所述机械臂在至少一个位置与所述C臂机的固定的相对位置关系以及与所述机械臂关联的机械参数，确定所述机械臂的负载在所述世界坐标系C_w中的第一位置；根据所述映射关系T_w,3d和所述第一位置，确定所述机械臂的负载在所述三维图像坐标系C_3d中的第二位置；根据所述第二位置在所述三维图像中显示所述机械臂的负载。