[发明专利]一种微创介入手术导航机器人的定位方法及其装置

说明书

本发明涉及一种微创介入手术导航机器人的定位方法及其装置，所述定位方法包括以下步骤：将术前影像对应到实时人体中，并对实时人体中的器官进行划分；基于所述划分结果，建立三维空间直角坐标系；获取呼吸道内镜相机和体外传感器在所述三维空间直角坐标系中运动的实时坐标；将所述体外传感器的实时坐标转换到实时人体中的定位坐标；判断所述定位坐标是否处于所述术前影像的范围内，若是，则生成变化定位坐标；基于变化定位坐标和术前影像，优化手术导航机器人对手术部位的定位。本发明通过术前影像、体外传感器、呼吸道内镜相机的相互绑定过程，从而使得术前影像与实时人体精确对应。

技术领域

本发明属于手术导航技术领域，特别涉及一种微创介入手术导航机器人的定位方法及其装置。

背景技术

微创手术是指利用腹腔镜、消化道内镜、胸腔镜、呼吸道内镜等医用电子内窥镜及现代相关医疗器械设备，实施临床肿瘤疾病检查、诊断、切除及治疗过程。微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快的优越性。

肺癌是全球癌症发病率与死亡率最高的肿瘤，虽然近年来不断有新型的肿瘤靶向药、化疗药及各种微创手术应用于肿瘤的诊疗，但是总体的恶性肿瘤癌症平均生存期和5年生存率仍无显著的提高。究其原因主要是我国癌症患者就诊时75％左右已处于晚期(Ⅲ-Ⅳ期)。因此，恶性肿瘤早期发现诊断与早期治疗是至关重要的。微创介入手术穿刺活检诊断或者消融治疗是微小肺叶肿瘤、肺结节、肺癌重要的临床方法，它的切口(穿刺点)仅有米粒大小，不用切开人体组织就可以达到疾病诊断或治疗的目的，具有不开刀，创伤小，恢复快，效果好的特点。

临床医师一般在呼吸道内镜(可曲性支气管镜)介入手术引导过程，进行穿刺活检诊断或者消融治疗。尽管目前临床有支气管镜手术导航系统的帮助，该介入手术方法仍然无法到达全肺区域，尤其无法对肺外周、离支气管比较远的病变靶区进行诊断与治疗操作。在临床上，另外一种肺癌诊疗的方法是医师在实时CT成像引导下经皮肺穿刺，进行诊断或治疗。该方法暴露在CT的辐射下，穿刺效果取决于医师的临床经验与操作手法；需要反复调整穿刺与进针的位置与角度，同时需要反复开启CT扫描成像设备，以确认穿刺针的位置，无法自动追踪定位穿刺手术工具和肺叶靶区的位置。尤其在，人体呼吸形变运动下，肺叶靶区定位与手术工具操控更加难以把握，这种方法的一个缺点是辐射大，医生必须身着铅服完成手术，给医生造成了额外的负担；另一个缺点是无法提供靶区的解剖位置，医生需要在术中反复试探，寻找最近的支气管分支，延长手术时间。

因此，微创介入手术中肺叶靶区难以定位、手术工具难以操控等问题越来越成为亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明涉及一种微创介入手术导航机器人的定位方法，包括以下步骤：

将术前影像对应到实时人体中，并对实时人体中的器官进行划分；

基于所述划分结果，建立三维空间直角坐标系；

获取呼吸道内镜相机和体外传感器在所述三维空间直角坐标系中运动的实时坐标；

将所述体外传感器的实时坐标转换到实时人体中的定位坐标；

判断所述定位坐标是否处于所述术前影像的范围内，若是，则生成变化定位坐标；

基于变化定位坐标和术前影像，优化手术导航机器人对手术部位的定位。

优选的，所述将所述术前影像对应到实时人体中，并对实时人体中的器官进行划分包括：

将所述术前影像对应到实时人体中的器官，得到术前影像在人体器官中的影像图；

对所述影像图的人体器官进行精准分割，得到人体器官的实时影像图。

优选的，所述建立三维空间直角坐标系包括：

将所述人体器官的实时影像图还原成三维模型；