[发明专利]一种图像导航配准系统及图像导航系统

说明书

本申请公开了一种图像导航配准系统及图像导航系统，其中，所述图像导航配准系统基于配置有光学球的参照体、相机跟踪手柄以及配置有光学球和球形结构的配准物等结构实施，其中，参照体、相机跟踪手柄和球形结构为所述图像导航配准方法提供了物理空间和图像空间的参照，使得所述图像导航配准方法可以基于刚性变换和迭代最近点算法实现物理空间和图像空间的配准，从而降低了配准操作的难度和复杂度，有效地提高了图像配准的成功率。

技术领域

本申请涉及图像处理技术领域，更具体地说，涉及一种图像导航配准系统及图像导航系统。

背景技术

图像导航系统(Image Guided System)是指通过医学影像设备扫描得到医学影像，从而给医生对患者的手术过程提供图像引导的系统。通过该系统，医生可以在治疗过程中得到患者身体内部结构和生理信息，从而可以准确地判断当前的治疗状态(例如治疗器械在患者体内的位置、病灶消融区域动态大小以及是否有由于穿刺失效而导致的体内大出血等情况)。相较于传统无图像引导的手术方法，图像导航系统有利于提高手术成功率，降低术后回访率。

在图像导航系统的具体应用过程中，需要解决的一个难题是如何将来自于不同传感器、不同时间或者不同空间的图像融合到同一个坐标系下。例如在手术过程中，只有将术前预先扫描的三维图像数据匹配到病人所在的手术物理坐标系中，才能实现术中的引导和跟踪。因此，图像导航系统的配准过程的精度是图像导航系统显示的图像能够精确反映患者体内情况的重要保证。

图像配准的实质是通过输入和输出图像来计算两个坐标系之间的转移矩阵。目前常用的方法主要包括基于表面数据的迭代配准算法和基于标记点的最小二乘拟合配准算法。但由于术中能获取到的表面数据是有限且容易变形的，因此基于标记点的配准方法更加可靠和精确，在临床应用中受到更多的青睐。而基于标记点的配准方法又可以分为基于植入式标记点配准和基于自然解剖标记点的配准。其中基于植入式标记点，顾名思义需要在术前将标记物固定到病人身体上，会造成一定程度的创伤；而基于自然解剖标记点的方法，难点则在于难以实现标记点的自动识别。

因此，如何降低配准操作的难度和复杂度，同时有效地提高图像配准的成功率，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种图像导航配准系统及图像导航系统，以实现降低配准操作的难度和复杂度，同时有效地提高图像配准的成功率的目的。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种图像导航配准系统，基于包括参照体、相机跟踪手柄和配准物的图像导航系统实现，所述参照体、相机跟踪手柄和所述配准物均包括多个能被导航相机检测到的光学球，所述配准物还包括多个按预设顺序排列的球形结构，所述球形结构由能被所述导航相机检测到的材料制成；所述图像导航配准系统包括：

数据获取模块，用于获取包含待测目标和所述配准物的位置信息的图像数据；

参照体固定模块，用于将所述参照体固定于预设位置处，以使所述导航相机能够同时检测到所述配准物、参照体和所述待测目标；

物理空间确定模块，用于根据所述球形结构所在位置，获得物理空间位置点集；

图像获取模块，用于将所述包含待测目标和所述配准物的位置信息的图像数据输入引导手术软件中，获取DICOM图像和重建的三维立体图像；

图像空间确定模块，用于利用所述DICOM图像，并根据所述三维立体图像中所述配准物的位置信息获取图像空间位置点集；

转换矩阵确定模块，用于根据所述图像空间位置点集和所述物理空间位置点集，计算所述图像空间位置点集和所述物理空间位置点集之间的转换矩阵；

空间配准模块，用于根据所述转换矩阵，将图像空间与物理空间进行配准。