[发明专利]计算机辅助针刀定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗设备，特别是涉及一种借助于计算机及其控制操作软件来辅助医生对人体软组织进行针刀治疗的计算机辅助针刀定位系统。

背景技术

使用针刀进入人体皮肤，以治疗软组织损伤，相对于其他疗法具有治愈率高、创伤小的明显优势。然而由于针刀治疗采用的闭合性手术入路，难度相对来说比较大，它是建立在对治疗部位的精确定位的基础上的，这种定位不仅平面要定位，而且要立体定位。但目前医生的进针过程局限于平面定位，在“盲视”下，根据经验体会针刀进入体内的位移等各种变化，针具及周围组织情况均不可见，具有危险性因素，阻碍针刀疗法的普及。基于此，在对人体组织实施针刀治疗时，对针刀的位置作准确、实时的定位显得更加重要。

现有技术中，例如授权公告号为CN1203435C的中国专利申请，其所涉及的是一个计算机辅助髓内钉远端锁定系统，是应用于骨科手术中髓内钉的固定的。然而作为本领域公知的，由于软组织和骨部组织的不同，软组织结构的复杂性使其相对于骨部组织实现准确定位变得更加困难。

现有技术中还存在有基于CT、MRI成像的手术导航系统，可以实现计算机辅助定位，然而由于CT、MRI设备的昂贵，使得这种手术导航系统难以在基层推广。

与前述的现有技术相比，本发明实现针刀的操作过程可视化的方式具有成本低、利于推广等优点。且本发明可以解决正确实施针刀治疗软组织损伤进针入路等技术问题。

发明内容

本发明以中国数字人数据集为图像数据源，利用组织分割与模型融合技术，基于视频相机的目标跟踪技术，记录各个目标的空间姿态和运动轨迹，实现在三维环境下实时跟踪针刀的实际运动情况。

本发明提供了一种对人体肌肉组织进行针刀治疗的计算机辅助针刀定位系统，包括：一针刀，用于切入手术对象的肌肉组织，以实施针刀治疗，所述针刀具有一用于跟踪的标记；X光成像装置，用于获取所述手术对象的待治疗部位的X光图像；视频照相跟踪装置，其用于在进行针刀切入待治疗部位的皮肤表面后，根据所述针刀的标记，实时跟踪针刀的位置信息和运动情况；万向支架，用于承载所述视频照相跟踪装置；存储装置，用于存储图像数据，所述图像数据包括中国数字人图像数据集；计算单元，其包括三维重构模块，三维模型个体化模块，配准模块；其中，所述三维重构模块，对所述中国数字人图像数据集中的断层图像进行三维重构，得到标准三维模型；所述三维模型个体化模块，基于手术对象的待治疗部位的X光图像数据与数字人标准三维模型中的相应部位，生成手术对象的个体化三维模型；所述配准模块，根据所述视频照相跟踪装置跟踪的所述位置信息和所述运动状况，以及根据所述个体化三维模型进行配准，以确立所述针刀在个体化三维模型中的位置；显示装置，用于实时显示经配准后的所述针刀的位置，以反映所述针刀在所述人体肌肉组织中的运动情况。

其中，所述的视频照相跟踪装置，是Micron Tracker2视频跟踪设备，该设备在连接之后可以实时跟踪黑白相间的标记。

为了配合视频照相跟踪装置，将所述用于切入人体组织的针刀的尾部设置黑白相间的标记，以利于跟踪定位。

所述视频照相跟踪装置，被置于万向支架上，是定位仪的主体，在使用时其定位、转向、移动更加方便。

其中，计算单元还包括：

图像预处理模块：采用形态学方法从中国数字人数据集图像上分割出肩部不同组织的轮廓特征；

位置跟踪模块：采用双目视频跟踪相机实时采集目标的位置信息；

人机交互模块：利用组织的三维模型和获得的轨迹信息，得出针刀治疗过程的相关参数及基于模型的针具三维空间定位，开发人机界面友好的操作接口。

附图说明

图1是本发明的系统的整体结构示意图。

图2是本发明中的系统在进行针刀治疗时的示意图。

图3是本发明中系统的工作流程图。

图4是本发明主要部件单元构成图。

图5是计算单元的模块构成图。

图6是数字人数据集中肩部的原始断层图像。

图7是手术三维导航的图像配准流程图。

图8是本发明的系统中所使用的针刀图片。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。