【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
1.专利
本专利技术大体上涉及用于将虚拟患者模型与真实患者的视频图像对齐，以及用于在微创外科手术过程期间在腹腔镜环境中提供连续运动跟踪对齐的方法。2.相关技术的描述微创外科手术(mis)已在许多胸部和腹部外科手术过程中得到应用。在mis过程期间，医生通常使用内窥镜提供人体内部解剖结构的实时2d视图，以用于外科手术引导。然而，这种观测仪器(scope)仅提供有限的视场，这进而导致医生需要长的学习曲线来综合地将2d视频信息与术前3d计划模型进行关联，以便对感兴趣的区域进行操作。为了解决这些缺陷，已经开发了图像引导系统(igs)，以有效地将3d虚拟模型和外科手术计划叠加到2d视频图像上，并在外科手术过程期间连续地在3d虚拟患者空间中准确定位腹腔镜相机(即找到腹腔镜相机的位置和取向)。由于例如快速的内窥镜移动或模糊的内窥镜图像等导致的复杂性，医生通常不得不完全依赖手动操作来建立术前3d模型和2d术中视频图像之间的初始对齐。然而，这种交互式过程可能会很漫长，并会干扰外科手术干预。如果该过程要求用户手动选取2d视频图像和虚拟患者空间中的3d模型之间的多对对应标志(landmark)，则情况尤其如此。该过程还可能要求复杂的鼠标和键盘操纵，以便调整3d虚拟结构和2d图像之间的转换。由于变换有6个自由度(dof)，使用基于鼠标的控制来修改这种变换可导致高灵敏度，因此并不是一项简单的任务。因此，需要提供一种有效方法，以用于对齐术前3d虚拟模型与2d患者图像，并在3d虚拟模型和实时腹腔镜图像之间提供运动跟踪对齐。
技术介绍
技术
1、本文公开的教导涉及用于信息管理的方法、系统和编程。更具体地，本教导涉及与哈希(hash)表和使用哈希表的存储管理有关的方法、系统和编程。
2、在一个示例中，公开了一种在具有至少一个处理器、存储装置和能够连接到网络的通信平台的机器上实现的方法，该方法用于将三维(3d)虚拟模型与同患者的器官相关联的二维(2d)图像进行融合。关键位姿(key-pose)被确定为医疗仪器相对于患者器官的大致位置和取向。基于关键位姿，通过将3d虚拟模型投影到2d图像上，在由医疗仪器获取的患者器官的2d图像上生成叠加。一对特征点包括来自2d图像的2d特征点以及来自3d虚拟模型的对应3d特征点。3d特征点的3d坐标是基于2d特征点的2d坐标被确定的。3d坐标的深度在2d特征点的视线上，并且被确定为使得3d虚拟模型从深度的投影创建与在2d图像中观察到的器官近似匹配的叠加。
3、在不同的示例中，公开了一种用于融合3d虚拟模型和与患者的器官相关联的2d图像的系统。所公开的系统被构建为包括术前关键位姿生成单元和基于一个标记的模型到视频对齐单元。这些不同的单元根据所公开的过程一起操作，所公开的过程用于通过在3d坐标处投影3d虚拟模型，来将3d虚拟模型与2d图像进行融合，从而产生3d虚拟模型与在2d图像中观察到的对象的匹配叠加。
4、其他概念涉及用于实现本教导的软件。根据该概念的软件产品包括至少一个机器可读非瞬态介质以及由该介质携带的信息。由该介质携带的信息可以是可执行程序代码数据、与可执行程序代码相关联的参数和/或与用户、请求、内容或其他附加信息相关的信息。
5、另一示例是一种机器可读、非瞬态并且有形的介质，其上记录有用于融合3d虚拟模型和与患者的器官相关联的2d图像的信息。该信息在被机器读取时，使得该机器执行以下步骤。关键位姿被确定为医疗仪器相对于患者器官的大致位置和取向。基于关键位姿，通过将3d虚拟模型投影到2d图像上，在由医疗仪器获取的患者器官的2d图像上生成叠加。一对特征点包括来自2d图像的2d特征点以及来自3d虚拟模型的对应3d特征点。3d特征点的3d坐标是基于2d特征点的2d坐标被确定的。3d坐标的深度在2d特征点的视线上，并且被确定为使得3d虚拟模型从深度的投影创建与在2d图像中观察到的器官近似匹配的叠加。
6、附加的优点和新颖的特征的一部分将在下面的描述中阐述，并且一部分将在审查以下内容和附图后对本领域技术人员而言显而易见，或可通过示例的生产或操作来学习。可通过实践或使用下文讨论的详细示例中阐述的方法、工具和组合的各个方面来实现和获得本教导的优点。
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1.一种用于将三维(3D)虚拟模型与同患者的器官相关联的二维(2D)图像进行融合的方法，所述方法在至少一个处理器、存储器和通信平台上实现，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述医疗仪器是腹腔镜。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视线形成在所述第一2D特征点和与所述医疗仪器相关联的相机的焦点之间。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述3D虚拟模型具有六个自由度，其中
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，确定所述第一3D特征点的3D坐标的步骤包括获得第二对对应特征点，其中第二2D特征点来自在所述2D图像中观察到的所述器官，并且第二对应3D特征点来自所述3D虚拟模型。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，确定步骤进一步包括：
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，确定沿所述X轴、Y轴、Z轴的三个值的步骤包括：
8.如权利要求4所述的方法，进一步包括经由以下确定所述另外三个自由度：
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述最佳匹配是由
10.一种机器可读且非瞬态的介质，其上记录有用于将三维(3D)虚拟模型与同患者的器官相关联的二维(2D)图像进行融合的信息，其中所述信息在由所述机器读取时，使得所述机器执行以下步骤：
11.如权利要求10所述的介质，其特征在于，所述医疗仪器是腹腔镜。
12.如权利要求10所述的介质，其特征在于，所述视线形成在所述第一2D特征点和与所述医疗仪器相关联的相机的焦点之间。
13.如权利要求10所述的介质，其特征在于，所述3D虚拟模型具有六个自由度，其中
14.如权利要求13所述的介质，其特征在于，确定所述第一3D特征点的3D坐标的步骤包括获得第二对对应特征点，其中第二2D特征点来自在所述2D图像中观察到的所述器官，并且第二对应3D特征点来自所述3D虚拟模型。
15.如权利要求14所述的介质，其特征在于，确定步骤进一步包括：
16.如权利要求14所述的介质，其特征在于，确定步骤进一步包括：
17.如权利要求13所述的介质，其特征在于，所述信息在由所述机器读取时，进一步使得所述机器执行经由以下来确定所述另外三个自由度的步骤：
18.如权利要求16或17所述的介质，其特征在于，所述最佳匹配是由用户经由以下各项中的至少一项确定的：
19.一种用于将三维(3D)虚拟模型与同患者的器官相关联的二维(2D)图像进行融合的系统，所述系统包括：
20.如权利要求19所述的系统，进一步包括基于患者网格的全局和局部相机位姿计算和优化单元，所述基于患者网格的全局和局部相机位姿计算和优化单元被配置用于
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于将三维(3d)虚拟模型与同患者的器官相关联的二维(2d)图像进行融合的方法，所述方法在至少一个处理器、存储器和通信平台上实现，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述医疗仪器是腹腔镜。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视线形成在所述第一2d特征点和与所述医疗仪器相关联的相机的焦点之间。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述3d虚拟模型具有六个自由度，其中
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，确定所述第一3d特征点的3d坐标的步骤包括获得第二对对应特征点，其中第二2d特征点来自在所述2d图像中观察到的所述器官，并且第二对应3d特征点来自所述3d虚拟模型。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，确定步骤进一步包括：
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，确定沿所述x轴、y轴、z轴的三个值的步骤包括：
8.如权利要求4所述的方法，进一步包括经由以下确定所述另外三个自由度：
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述最佳匹配是由用户经由以下各项中的至少一项确定的：
10.一种机器可读且非瞬态的介质，其上记录有用于将三维(3d)虚拟模型与同患者的器官相关联的二维(2d)图像进行融合的信息，其中所述信息在由所述机器读取时，使得所述机器执行以下步骤：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：臧晓南，魏国庆，梁正中，范黎，曾小兰，钱建中，
申请(专利权)人：医达科技公司，
类型：发明
国别省市：
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