[发明专利]用于腹腔镜外科手术的组合的表面重构和配准

权利要求书

1.一种执行立体腹腔镜图像的组合的表面重构和配准的计算机实现的方法，所述方法包括：

通过计算机系统来生成关注的解剖区域的手术中三维模型；

通过计算机系统从腹腔镜接收关注的解剖区域的多个立体内窥镜图像；

通过计算机系统使用多个立体内窥镜图像来执行第一立体重构过程以产生与关注的解剖区域相对应的第一表面图像；

通过计算机系统使用刚性配准过程来将第一表面图像与手术前三维模型的表面进行对齐；

通过计算机系统使用第一表面图像和来自手术前三维模型的先验知识来执行第二立体重构过程以产生与关注的解剖区域相对应的第二表面图像；以及

通过计算机系统使用非刚性配准过程来将第二表面图像与手术中三维模型的表面进行对齐。

2.如权利要求1所述的方法，其中，手术中三维模型是使用旋转的血管造影系统来生成的。

3.如权利要求2所述的方法，其中，生成关注的解剖区域的手术中三维模型包括：

经由旋转的血管造影系统来获取旋转投影图像的组；

基于旋转投影图像的组来重构多个二维图像；以及

基于所重构的二维图像来生成手术中三维模型。

4.如权利要求2所述的方法，其中，第一立体重构过程和第二立体重构过程中的至少一个包括：

识别多个立体内窥镜图像中的一个或多个镜面高光；以及

基于所述一个或多个镜面高光来增加多个立体内窥镜图像的图像密度。

5.如权利要求4所述的方法，其中，刚性配准过程和非刚性配准过程中的至少一个在进行对齐时利用所述一个或多个镜面高光。

6.如权利要求1所述的方法，其中，第一立体重构过程和第二立体重构过程中的至少一个包括：

基于多个立体内窥镜图像来构建图，其中，所述图中的每个顶点对应于多个立体内窥镜图像中的体素，并且每个顶点通过边连接到预定数量的其最近的邻居顶点；

为所述图的每条边确定代价；

使用来自先验知识的数据对与每条边相关联的代价应用加权；以及

基于加权后的与每条边相关联的代价来识别最小体素集作为相应表面图像。

7.如权利要求6所述的方法，其中，预定数量为6。

8.如权利要求6所述的方法，其中，每条边与第一方向、第二方向或第三方向相关联，并且其中，为所述图的每条边确定代价包括：

针对与第一方向相关联的每条边，基于多个立体内窥镜图像中补片之间的匹配强度值来向每条相应边应用第一代价；以及

针对第二或第三方向中的每条边，基于与第一立体重构过程和第二立体重构过程中的至少一个相关联的平滑度施加值来向每条相应边应用第二代价。

9.一种执行立体腹腔镜图像的组合的表面重构和配准的计算机实现的方法，所述方法包括：

生成关注的解剖区域的手术中三维模型；

从腹腔镜接收关注的解剖区域的多个立体内窥镜图像；以及

通过计算机来执行迭代过程多次，直到配准误差值低于阈值为止，所述迭代过程包括：

使用多个立体内窥镜图像来执行立体重构过程以产生与关注的解剖区域相对应的表面图像；

执行配准过程以将表面图像与手术中三维模型的表面进行对齐；以及

基于从配准过程产生的表面图像的一个或多个点的位移来更新配准误差值。

10.如权利要求9所述的方法，其中，生成关注的解剖区域的手术中三维模型包括：

经由旋转的血管造影系统来获取旋转投影图像的组；

基于旋转投影图像的组来重构多个二维图像；以及

基于所重构的二维图像来生成手术中三维模型。

11.如权利要求9所述的方法，其中，立体重构过程包括：

识别多个立体内窥镜图像中的一个或多个镜面高光；

基于所述一个或多个镜面高光来增加多个立体内窥镜图像的图像密度。

12.如权利要求11所述的方法，其中，配准过程利用所述一个或多个镜面高光来将表面图像与手术中三维模型的表面进行对齐。