[发明专利]一种精确定位导航目标点的方法

说明书

本发明涉及一种精确定位导航目标点的方法，包括：选定一固定位置的导航参照物，分别获取所述导航参照物和导航目标点在导航坐标系下的位置，并计算出所述导航目标点相对于所述导航参照物的位置，进而得到所述导航目标点在导航参照物坐标系下的位置。在本发明中，只要导航参照物不动，那么在整个导航过程中，导航参照物坐标系也不会发生变化，导航目标点在导航参照物坐标系下的位置参数将不会受到导航坐标系干扰。

技术领域

本发明涉及计算机辅助手术导航技术领域，特别涉及一种精确定位导航目标点的方法。

背景技术

在普通的胸腹部外科手术中，主刀医生通常将患者的胸腹部完全切开，通过肉眼或是触碰等手段直观感知待处理的病灶的位置、大小、形状、硬度等信息，从而可以直接对相应的病灶进行手术处理。

微创手术却并非如此，在普通的微创手术中，主刀医生并非完全切开患者的胸腹部直接面对病灶，而是通过腹腔镜、CT、超声、核磁等辅助手段来间接观察对应的病灶，之后采用一些特定的手段来对病灶进行处理，从而达到减轻手术痛苦、减少术后并发症、加快手术伤口愈合的目的。

但微创手术也有其弊端，其最大的弊端在于获取病灶信息的间接性，因此主刀医生在术中获取相应的病灶信息时存在各种局限。以胸腹部肿瘤消融术为例，主刀医生需要在将相应的消融针穿刺到病灶指定位置之后进行消融。而由于对应的病灶藏于体内，在微创手术中对主刀医生而言是肉眼不可直接见的，因此，很多时候都采用影像(例如CT等)与导航定位手段结合辅助引导的方式帮助医生进行消融针穿刺。在此过程中，必然存在建立一导航定位数据与影像数据映射的步骤。在通常的导航定位技术中，导航信息所在的坐标系通常是以指定导航硬件(如电磁导航技术中的电磁发生器、光学导航技术中的光学摄像机等)所在的位置为基础所建立，该方法存在映射精度极易被指定硬件的位置所影响等缺点，如导航过程中指定导航硬件发生略微的震动等因素，都将严重影响导航的精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种精确定位导航目标点的方法，包括：选定一固定位置的导航参照物，分别获取所述导航参照物和导航目标点在导航坐标系下的位置，并计算出所述导航目标点相对于所述导航参照物的位置，进而得到所述导航目标点在导航参照物坐标系下的位置。

较佳地，所述导航目标点和导航参照物上均设有定位装置，空间观测设备获取所述导航参照物的实时位置和形状特征信息以及所述导航目标点的实时位置。

较佳地，所述空间观测设备实时获取在所述导航坐标系下的所述导航参照物的旋转四元数和空间位置坐标(Qo，Qx，Qy，Qz，Tx0，Ty0，Tz0)，以及所述导航目标点的位置坐标为(Tx1，Ty1，Tz1)；

基于四元数(Qo，Qx，Qy，Qz)计算出对应的旋转矩阵M；

将导航坐标系下的所述导航参照物位置参数(Tx0，Ty0，Tz0)以及所述导航目标点的位置参数(Tx1，Ty1，Tz1)分别与旋转矩阵M相乘，得到临时坐标系下所述导航参照物位置参数(Tx01，Ty01，Tz01)和所述导航目标点位置参数(Tx11，Ty11，Tz11)，其中，所述临时坐标系的坐标原点与所述导航坐标系的原点重合，所述临时坐标系的坐标轴的方向与所述导航参照物的形状特征一致；

基于所述临时坐标系下的所述导航参照物位置参数(Tx01，Ty01，Tz01)和所述导航目标点位置参数(Tx11，Ty11，Tz11)，计算出所述导航参照物坐标系下的导航目标点位置坐标为(Tx11-Tx01，Ty11-Ty01，Tz11-Tz01)。

较佳地，所述导航参照物固定在病人体表不动的地方或其他与病人身体相对位置固定的地方。

较佳地，所述导航坐标系的原点位置和坐标轴方向由导航硬件所确定。

较佳地，所述导航硬件为电磁导航技术中的电磁发生器或光学导航技术中的光学摄像机。

较佳地，用于胸腹部穿刺手术中。