[发明专利]基于点云匹配的神经外科术中增强现实定位的方法和装置

说明书

本发明提供了一种基于点云匹配的神经外科术中增强现实定位的方法和装置，所述方法包括以下步骤：获取待手术部位的医学图像；根据医学图像重建出待手术部位的虚拟三维模型，并在虚拟三维模型中标记出不同的机体组织，其中，机体组织包括头部皮肤、脑功能区、脑皮层和周围血管神经组织；根据虚拟三维模型设计手术治疗路径，避开周围血管神经组织；采用点云匹配的方法进行实时的头部皮肤位置匹配，实现待手术部位的增强现实定位。本发明能够方便有效地实现待手术部位的增强现实定位，辅助术中避免伤害神经、血管、脑功能区等重要部位，大大提高了手术的安全性。

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种基于点云匹配的神经外科术中增强现实定位的方法和一种基于点云匹配的神经外科术中增强现实定位的装置。

背景技术

神经外科手术的难度较大，因其主要针对中枢神经系统，而中枢神经系统的解剖结构复杂，加上人脑的机能认识不是很清楚，因此对手术的精细化程度要求很高。颅内病变往往位置较深，手术暴露困难，操作空间狭小，而且病变部位周边解剖结构关系比较复杂，对脑部功能区和血管保护要求较高。目前的影像学手段，如功能磁共振成像、CT、PET-CT等，能提供脑部病灶部位的二维平面信息，周围的脑部神经和主要血管主要依赖与医生对脑部解剖结构的深刻了解和术中各种变异情况的熟知。

发明内容

本发明为解决目前神经外科手术中难以对脑部结构进行熟知，从而导致手术操作困难和可能带来伤害的技术问题，提供了一种基于定位导板的手术增强现实定位的方法和装置。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于点云匹配的神经外科术中增强现实定位的方法，包括以下步骤：获取待手术部位的医学图像；根据所述医学图像重建出所述待手术部位的虚拟三维模型，并在所述虚拟三维模型中标记出不同的机体组织，其中，所述机体组织包括头部皮肤、脑功能区、脑皮层和周围血管神经组织；根据所述虚拟三维模型设计手术治疗路径，避开所述周围血管神经组织；采用点云匹配的方法进行实时的头部皮肤位置匹配，实现所述待手术部位的增强现实定位。

所述医学图像包括CT图像和MRI图像。

所述医学图像的格式为DICOM格式。

利用不同的颜色标记出不同的机体组织。

采用点云匹配的方法进行实时的头部皮肤位置匹配，具体包括：获取头部皮肤的基准点在所述虚拟三维模型图像坐标系及世界坐标系下的坐标点集；求取所述虚拟三维模型图像坐标系及世界坐标系之间的旋转和平移变换矩阵，使得来自所述虚拟三维模型图像坐标系及世界坐标系下的坐标点集的同源点间距离最小。

一种基于点云匹配的神经外科术中增强现实定位的装置，包括：图像获取模块，所述图像获取模块用于获取待手术部位的医学图像；计算机模块，所述计算机模块根据所述医学图像重建出所述待手术部位的虚拟三维模型，并在所述虚拟三维模型中标记出不同的机体组织，其中，所述机体组织包括头部皮肤、脑功能区、脑皮层和周围血管神经组织，所述计算机模块还根据所述虚拟三维模型设计手术治疗路径，避开所述周围血管神经组织，并采用点云匹配的方法进行实时的头部皮肤位置匹配，实现所述待手术部位的增强现实定位。

所述医学图像包括CT图像和MRI图像。

所述医学图像的格式为DICOM格式。

所述计算机模块利用不同的颜色标记出不同的机体组织。

所述计算机模块具体用于获取头部皮肤的基准点在所述虚拟三维模型图像坐标系及世界坐标系下的坐标点集，并求取所述虚拟三维模型图像坐标系及世界坐标系之间的旋转和平移变换矩阵，使得来自所述虚拟三维模型图像坐标系及世界坐标系下的坐标点集的同源点间距离最小，以实现实时的头部皮肤位置匹配。

本发明的有益效果：