【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于导航定位，更具体地，涉及一种应用于骨折闭合复位手术的导航定位方法及导航定位系统。
技术介绍
1、骨折手术通常利用术前影像(通常为ct影像)与术中影像配准，达到实时获取骨位置的目的。在骨折复位手术中，通常存在多个骨碎块，且位置不稳定，因此每个骨块都需要扫描术中影像并与术前影像配准以实现术中实时导航。
2、以最复杂的骨盆骨折手术为例，骨盆骨折常导致骨盆环稳定性的丧失。对于此类患者，由于骨折骨盆结构不稳定，术前ct图像与术中实际骨折情况不相符。为了保证外科医生通过软件观察到的术中骨折位置是真实的，有必要建立每个骨盆碎片的空间位置相关性，实时观察其位置变化。
3、当前的方法分为两类：术前影像与术中二维影像配准、术前影像与术中三维影像配准。对于较为简单的结构(如四肢骨)可以采用二维影像配准的方式进行导航。对于几何形状复杂的结构(如髂骨、骶骨)，二维图像重叠严重，传统的二维图像配准难以应用于临床。cbct是术中三维影像常用的成像方式。在当前通用的利用三维术中影像与术前影像进行配准实现的三维导航的方法中存在以下问题：
4、1.cbct的成像范围较小，经常会受限于人体的结构。而且，通过配准进行导航的方法通常要求在cbct图像中，人体的结构(如需要配准的某块骨头)与用于建立光学追踪器和术中影像联系的钢珠出现在同一个视野内，所以一定存在局限性。
5、2.cbct存在大量的伪影，处理是比较困难的，影响配准精度和效率。
6、3.术前-术中配准的自动化程度低，人工配准精度不够高，常
7、公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提出一种术中无钢珠定位的导航定位方法及导航定位系统，实现在骨折闭合复位手术中自动导航定位。
2、为实现上述目的，本专利技术提出了一种术中无钢珠定位的导航定位方法及导航定位系统。
3、根据本专利技术的第一方面，提出了一种术中无钢珠定位的导航定位方法，包括：
4、通过术前标定计算影像设备坐标系到图像坐标系的第一位置转换矩阵；
5、分别对术前图像和术中图像进行分割以获取术前模型和术中模型；
6、对所述术中模型和所述术前模型进行配准，获取所述术中模型到所述术前模型的第二位置转换矩阵；
7、计算患者坐标系到所述影像设备坐标系的第三位置转换矩阵；
8、根据所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵和所述第三位置转换矩阵计算所述患者坐标系到所述术前模型的第四位置转换矩阵；
9、根据所述第四位置转换矩阵进行术中实时导航定位。
10、可选地，所述术前标定具体包括：
11、s101、对标定工具上的所有钢珠和第一光学追踪器的位置进行标定，基于所述第一光学追踪器建立标定工具坐标系，获取所述所有钢珠在所述标定工具坐标系的第一坐标集；
12、s102、通过固定于影像设备的第二光学追踪器建立所述影像设备坐标系，通过光学定位系统获取所述第二光学追踪器在所述影像设备处于复位初始位置时的第一位置数据；
13、s103、在所述复位初始位置通过所述影像设备对放置于所述影像设备扫描区域的所述标定工具进行扫描，获取所述标定工具的图像，并通过所述光学定位系统获取所述第一光学追踪器的第二位置数据；
14、s104、在所述图像中标记出所有所述钢珠在所述图像坐标系的第二坐标集；
15、s105、根据所述第一坐标集和所述第二坐标集并通过最小二乘法计算所述标定工具坐标系到所述图像坐标系的第五位置转换矩阵；
16、s106、根据所述第一位置数据和所述第二位置数据获取所述影像设备坐标系到所述标定工具坐标系的第六位置转换矩阵；
17、s107、根据所述第五位置转换矩阵和所述第六位置转换矩阵并通过齐次变换计算所述第一位置转换矩阵。
18、可选地，所述术前标定还包括：
19、s108、重复执行所述s103-所述s107，获取多个所述第一位置转换矩阵；
20、s109、对多个所述第一位置转换矩阵进行交叉验证，判断是否存在异常的所述第一位置转换矩阵，若是，则执行s110，若否则执行s111；
21、s110、剔除异常的所述第一位置转换矩阵，并执行所述s103-所述s107补充新的所述第一位置转换矩阵，执行所述s109；
22、s111、计算所有所述第一位置转换矩阵的平均值，并对所述平均值进行标准化处理，获取最终标定的所述第一位置转换矩阵。
23、可选地，所述分别对术前图像和术中图像进行分割以获取术前模型和术中模型的方法包括：
24、基于三维卷积神经网络的影像分割方法。
25、可选地，所述对所述术中模型与所述术前模型进行配准具体包括：
26、s201、建立术前术中骨骼模型配准数据库；
27、s202、通过所述配准数据库训练配准网络；
28、s203、通过完成训练的所述配准网络对所述术中模型和所述术前模型进行初步配准；
29、s204、对完成所述初步配准的所述术中模型和所述术前模型进行精确配准，获取所述第二位置转换矩阵。
30、可选地，所述配准网络包括：
31、点云配准网络。
32、可选地，在所述s204中，通过迭代最邻近点配准算法对完成所述初步配准的所述术中模型和所述术前模型进行精确配准。
33、可选地，通过患者携带的导航追踪器建立所述患者坐标系。
34、可选地，通过光学定位系统进行术中实时导航定位。
35、根据本专利技术的第二方面，提出了一种术中无钢珠定位的导航定位系统，用于执行第一方面任一项所述的导航定位方法，包括：
36、第一计算模块，用于通过术前标定计算影像设备坐标系到图像坐标系的第一位置转换矩阵；
37、图像分割模块，用于分别对术前图像和术中图像进行分割以获取术前模型和术中模型；
38、配准模块，用于对所述术中模型和所述术前模型进行配准，获取所述术中模型到所述术前模型的第二位置转换矩阵；
39、第二计算模块，用于计算患者坐标系到所述影像设备坐标系的第三位置转换矩阵；
40、第三计算模块，用于根据所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵和所述第三位置转换矩阵计算所述患者坐标系到所述术前模型的第四位置转换矩阵；
41、导航模块，用于根据所述第四位置转换矩阵进行术中实时导航定位。
42、本专利技术的有益效果在于：通过术前标定计算影像设备坐标系到图像坐标系的第一位置转换矩阵本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种术中无钢珠定位的导航定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，所述术前标定具体包括：
3.根据权利要求2所述的导航定位方法，其特征在于，所述术前标定还包括：
4.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，所述分别对术前图像和术中图像进行分割以获取术前模型和术中模型的方法包括：
5.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，所述对所述术中模型与所述术前模型进行配准具体包括：
6.根据权利要求5所述的导航定位方法，其特征在于，所述配准网络包括点云配准网络。
7.根据权利要求5所述的导航定位方法，其特征在于，在所述S204中，通过迭代最邻近点配准算法对完成所述初步配准的所述术中模型和所述术前模型进行精确配准。
8.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，通过患者携带的第三光学追踪器建立所述患者坐标系。
9.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，通过光学定位系统进行术中实时导航定位。
10.一种术中无钢珠定位的导航
...【技术特征摘要】
1.一种术中无钢珠定位的导航定位方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，所述术前标定具体包括：
3.根据权利要求2所述的导航定位方法，其特征在于，所述术前标定还包括：
4.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，所述分别对术前图像和术中图像进行分割以获取术前模型和术中模型的方法包括：
5.根据权利要求1所述的导航定位方法，其特征在于，所述对所述术中模型与所述术前模型进行配准具体包括：
6.根据权利要求5所述的导航定位方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘延臻，苏图克·伊不拉依木，桑宇迪，朱罡，许珂，赵向蕊，
申请(专利权)人：北京罗森博特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。