[发明专利]体内导航系统和方法

说明书

本发明提供一种体内导航系统和方法。该系统包括：视频采集装置，用于实时采集目标的视频，其中视频中包括目标上所固定的光学标识，视频采集装置采集视频的角度与用户的观察方向保持一致，其中，目标包括器械和/或对象；定位装置，用于识别视频中的光学标识，根据所识别的光学标识和目标的三维图像中的光学标识，将目标的三维图像锚定到视频中的对应位置；以及显示器，用于在视频中三维显示目标在对象体内的部分。上述方案不仅有效避免了固定式红外光学导航的视野问题，避免了磁导航系统中的导航装置占用手术空间，电磁场易受干扰影响定位精度的问题，同时可以大幅降低导航手术的耗材成本，提高导航的实用性。

技术领域

本发明涉及计算机辅助医疗技术领域，具体地，涉及一种体内导航系统和方法。

背景技术

在医疗临床实践过程中，常需要将医疗器械探入人体内，进行某种操作。例如，可通过经皮体外穿刺来获取人体内病变组织的微量标本。这类操作中，医疗器械的准确导航是非常重要的。在如上示例中，基于影像的穿刺定位导航一直是临床工作中的重点需求。

现有的影像导航系统主要分为两类：基于红外反光点的光学导航系统和基于微线圈的电磁场导航系统(简称磁导航)。在实际使用中，这两种系统各有问题，如表1所示：

表1现有的导航系统简介

因此，需要提供一种体内导航系统和方法，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供一种体内导航系统，包括：

视频采集装置，用于实时采集目标的视频，其中所述视频中包括所述目标上所固定的光学标识，所述视频采集装置采集视频的角度与用户的观察方向保持一致，其中，所述目标包括器械和/或对象；

定位装置，用于识别所述视频中的所述光学标识，根据所识别的光学标识和所述目标的三维图像中的光学标识，将所述目标的三维图像锚定到所述视频中的对应位置；以及

显示器，用于在所述视频中三维显示所述目标在对象体内的部分。

示例性地，所述视频采集装置是头戴式光学摄像头。

示例性地，所述显示器是头戴式显示器。

示例性地，所述光学标识是二维码和/或棋盘格。

示例性地，所述光学标识是所述目标表面的立体图形。

示例性地，所述定位装置通过以下方式根据所识别的光学标识和所述目标的三维图像中的光学标识将所述目标的三维图像锚定到所述视频中的对应位置：

根据所述所识别的光学标识和所述三维图像中的光学标识中的特征点，确定用于将所述三维图像转换到用户坐标系下的第一转换参数，其中所述视频是所述用户坐标系下的；以及

利用所述第一转换参数将所述三维图像锚定到所述视频中的对应位置。

示例性地，所述定位装置通过以下方式根据所识别的光学标识和所述目标的三维图像中的光学标识将所述目标的三维图像锚定到所述视频中的对应位置：

根据所述目标的图像中的光学标识和所述三维图像中的光学标识中的特征点，确定用于将所述三维图像转换到目标坐标系下的第二转换参数，其中所述目标的图像是所述目标坐标系下的，并且所述目标的图像中也包括所述光学标识；

利用所述第二转换参数将所述三维图像转换为所述目标坐标系下的三维图像；

根据所述所识别的光学标识和所述目标坐标系下的三维图像中的光学标识中的特征点，确定用于将所述目标坐标系下的三维图像转换到用户坐标系下的第三转换参数，其中所述视频是所述用户坐标系下的；以及