一种目标组织动态追踪的医疗影像处理方法技术

本发明专利技术提供了一种目标组织动态追踪的医疗影像处理方法，涉及呼吸门控技术领域，包括以下几个步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种目标组织动态追踪的医疗影像处理方法


[0001]本专利技术涉及呼吸门控术
，具体为一种目标组织动态追踪的医疗影像处理方法
。

技术介绍

[0002]呼吸门控技术是人体腹部器官机器人手术进行导航手术必须要解决和考虑的问题，人体内部脏器会实时随着呼吸发生位置的变化以及扭曲，导致术前规划中手术目标的偏移或者医生关注的术前规划平面的移动，如何根据呼吸的不同阶段实时的进行手术目标和术前规划平面的追踪，进而对手术起引导作用是一件非常有意义和具有难度的事情，；
[0003]目前呼吸门控技术的实现，大都采用间接的方式，如在病人腹部固定一个标识，使用外部识别系统，如红外的双目相机对标志物进行识别，确定标志物的位置
。
利用提前构建的标识姿态与内部脏器的物理变换关系，进行手术目标的确认
。
但由于组织形变的难以精准的进行数据建模，这种对应关系可能存在巨大偏差，对于精准的机器人导航手术可能不适用；
[0004]因此，需要提出一种在超声引导下，通过术前影像直接与实时超声影像进行对比的方案，解决了非实时性和间接性的问题，具有更高的可靠性
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种目标组织动态追踪的医疗影像处理方法，解决上述
技术介绍
中叙述到的：由于组织形变的难以精准的进行数据建模，这种对应关系可能存在巨大偏差，对于精准的机器人导航手术可能不适用的技术问题
。
[0006]本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：一种目标组织动态追踪的医疗影像处理方法，该目标组织动态追踪的医疗影像处理方法主要包括以下几个步骤：
[0007]一种目标组织动态追踪的医疗影像处理方法，该目标组织动态追踪的医疗影像处理方法主要包括以下几个步骤：
[0008]S1、
将患者术前的立体医学影像文件导入到系统中，构建手术之前的立体影像；
[0009]S2、
手术过程中，医生将超声探头放在一个具有特征信息位置的附近，获取特征结构附近的实时超声影像；
[0010]S3、
对立体影像中特征点附近进行搜寻处理，分割出一系列带姿态和位置信息的影像；
[0011]S4、
找到与获取的实时影像最接近的图像，获取配准矩阵；
[0012]S5、
使用该影像求解手术目标距离当前探头的位置和姿态；
[0013]S6、
基于求解的结果，引导机械臂到达指定的位置或平面
。
[0014]做为本专利技术的一种优选技术方案，所述立体医学影像文件为
CT
，
MRI,
或通过超声构建的立体影像文件
。
[0015]上述记载的步骤
S1
中将患者术前的
CT
文件，
MRI
，或通过超声构建的立体影像等任
意一种文件导入到系统中，在
CT
坐标系
O
CT
下，由医生选择跟踪目标位置，计做
P
t_ct
(x
ct
，
y
ct
，
z
ct
)
，或者术前规划面
(
以下面转换矩阵标表征坐标系的
XOY
面表示
)
，计做在系统坐标系
O
W
该目标位置记作
P
t_w
(x
w
，
y
w
，
z
w
)
，术前规划面位
CT
坐标系会随着人体呼吸移动而运动，系统坐标系
(
如双目立体视觉系统坐标系
)
确定好后在物理世界是静止的；
[0016]在
CT
坐标系下，选择几个具有特征信息的位置点，形成点的集合，并自动记录此时的坐标信息
[0017]P
ct
＝
{P1(X1
，
y1
，
z1)
，
P2(x2
，
32
，
z2)
，
...Pn(xn
，
yn
，
zn)}。
[0018]上述记载的，在步骤
S2
中的手术过程中，医生将超声探头放在一个具有特征信息位置的附近，获取特征结构附近的一帧实时超声图像
。
[0019]上述记载的，在步骤
S3
中以特征点为
P1
中心，进行切片处理，以选定特征点为中心，在
X
，
Y
，
Z
三个方向分别进行旋转并进行组合切片，其切割位置以
P1
点为中心，每次切割各方向相对
CT
坐标轴方向旋转度数为
Δ
Rx
，
Δ
Ry
，
Δ
Rz
，其处理的方式描述为：
[0020]D
cut_ct
＝
{X1
，
y1
，
z1
，
m
Δ
Rx
，
n
Δ
Ry
，
l
Δ
Rz}...l
，
m
，
n∈N
*
[0021]在腹部肝脏手术中中，
Δ
Rx
，
Δ
Ry
，
Δ
Rz
可以设为1度，
l
，
m
，
n
可以设定小于
20
，根据上式形成的组合切割切片可表示为：
[0022]S
original_ct
＝
{P1
ori1
，
P2
ori2
，
P3
ori3
...PN
oriN
)}
[0023]切片中对应的在
CT
坐标系下的描述方式为
[0024]T
original_ct
＝
{T1
ori1
，
T2
ori2
，
T3
ori3
...TN
oriN
)}
，
[0025]其中任意切片对应在
CT
坐标系
[0026][0027]上述记载的步骤
S3
中，对这些切片序列
S
original_ct
和超声图像
P
ct
进行统一化处理，把
CT
切片序列和超声图像与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种目标组织动态追踪的医疗影像处理方法，其特征在于，该目标组织动态追踪的医疗影像处理方法主要包括以下几个步骤：
S1、
将患者术前的立体医学影像文件导入到系统中，构建手术之前的立体影像；
S2、
手术过程中，医生将超声探头放在一个具有特征信息位置的附近，获取特征结构附近的实时超声影像；
S3、
对立体影像中特征点附近进行搜寻处理，分割出一系列带姿态和位置信息的影像；
S4、
找到与获取的实时影像最接近的图像，获取配准矩阵；
S5、
使用该影像求解手术目标距离当前探头的位置和姿态；
S6、
基于求取的目标位置或者需要追踪的位置姿态，控制机器人主动到达指定位置
。2.
根据权利要求1所述的一种目标组织动态追踪的医疗影像处理方法，其特征在于：所述立体医学影像文件为
CT
，
MRI,
或通过超声构建的立体影像文件
。3.
根据权利要求2所述的一种目标组织动态追踪的医疗影像处理方法，其特征在于：步骤
S1
中将患者术前的
CT
文件，
MRI,
或通过超声构建的立体影像等任意一种文件导入到系统中，在
CT
坐标系
O
CT
下，由医生选择跟踪目标位置
,
计做
P
t_ct
(x
ct
，
y
ct
，
z
ct
)
或术前规划面
(
以下面转换矩阵标表征坐标系的
XOY
面表示
)
在系统坐标系
O
W
该目标位置记作
P
t_w
(x
w
，
y
w
，
z
w
)
，术前规划面
(
以下面转换矩阵标表征坐标系的
XOY
面表示
)
姿态为
CT
坐标系会随着人体呼吸移动而运动，系统坐标系确定好后在物理世界是静止的；在
CT
坐标系下，选择几个具有特征信息的位置点，形成点的集合，并自动记录此时的坐标信息
P
ct
＝
{P1(X1
，
y1
，
z1)
，
P2(x2
，
y2
，
z2)
，
...Pn(xn
，
yn
，
zn)}。4.
根据权利要求1所述的一种目标组织动态追踪的医疗影像处理方法，其特征在于：在步骤
S2
中的手术过程中，医生将超声探头放在一个具有特征信息位置的附近，获取特征结构附近的一帧实时超声图像
P
ori_ul
，在物理坐标系下的表示为
5.
根据权利要求1所述的一种目标组织动态追踪的医疗影像处理方法，其特征在于：步骤
S3
中以特征点为
P1
中心，进行切片处理，以选定特征点为中心，在
X,Y,Z
三个方向分别进行旋转并进行组合切片，其切割位置以
P1
点为中心，每次切割各方向相对
CT
坐标轴方向旋转
度数为
Δ
Rx
，
Δ
Ry
，
Δ
Rz,
其处理的方式描述为：
D
cut_ct
＝
{X1
，
y1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奎，姚宇航，李强，田俊，杨际舟，张哲明，范培华，
申请(专利权)人：无锡艾米特智能医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：