[发明专利]一种目标点的运动状态相似性判断方法

说明书

本发明公开了一种目标点的运动状态相似性判断方法，其包括：放置固定示踪器和随动示踪器，随动示踪器能够表征目标点运动状态；对患者进行影像扫描得到3D影像，同时光学跟踪系统至少捕捉得到随动示踪器的位姿；获取3D影像中的规划通道末端所在的切片的曝光时间作为对准时间，获取对准时间对应的两示踪器的位姿，并计算得到二者之间的目标位姿变换关系；光学跟踪系统实时获取两示踪器的位姿，据此计算得到两示踪器之间的实时位姿变换关系，对实时位姿变换关系与目标位姿变换关系进行相似性比对，在二者之间的相似性满足设定条件则判断目标点的当前运动状态与目标运动状态相似。本方案执行难度低且能提高针对目标点的一次执行成功率。

技术领域

本发明涉及机器人导航技术领域，尤其涉及一种目标点的运动状态相似性判断方法。

背景技术

在临床上，特别是肿瘤治疗的临床上，越来越广泛地使用医学影像做引导，然后使用机械臂辅助进行手术工具的定位以实现微创手术，以便减少病人创面、加速病人康复速度。

医疗手术导航机器人在经皮穿刺、活检、消融等领域为医生提供高精度的位置和角度的导航，降低医生对于手感和经验的依赖，但针对肺部等受呼吸影响较大的器官的穿刺的活检、消融等手术中，穿刺通道规划是医生基于生理学解剖特征和患者当前的实际生理状况执行的，属于静态条件，而实际手术时病人处于持续呼吸的状态，器官内病灶点的位移最大可达5cm，属于动态条件。常规的主动或被动屏气操作很难让患者配合，而目前的手术导航辅助机器人无法精确把握病灶的运动规律，因此难以找到病灶状态与通道规划时的病灶运动状态基本一致的时刻，导致针对病灶的一次执行成功率较低。

发明内容

发明目的：针对上述存在的问题，本发明提出了一种易于实现、计算简单、执行难度低且能提高一次执行成功率的目标点的运动状态相似性判断方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种目标点的运动状态相似性判断方法，包括：放置位姿不随人体呼吸发生改变的固定示踪器和位姿随人体呼吸发生改变用于表征目标点运动状态的随动示踪器；在对患者进行影像扫描得到的3D影像中进行通道规划得到规划通道，获取规划通道末端所在的切片的曝光时间作为对准时间，获取对准时间对应的随动示踪器和固定示踪器的位姿并计算得到二者之间的位姿变换关系作为目标位姿变换关系；通过光学跟踪系统实时获取所述固定示踪器和所述随动示踪器的位姿，并计算得到二者之间的位姿变换关系作为实时位姿变换关系，并对实时位姿变换关系与所述目标位姿变换关系进行相似性比对，在二者之间的相似性满足设定条件则判断目标点的当前运动状态与对准时间对应的运动状态相似。

优选的，所述固定示踪器放置于床板。

进一步地，对患者进行影像扫描得到3D影像的同时光学跟踪系统至少捕捉得到所述随动示踪器的位姿；所述对准时间对应的固定示踪器的位姿通过所述3D影像提取得到或通过所述光学跟踪系统捕捉得到；

所述对准时间对应的随动示踪器的位姿通过所述光学跟踪系统捕捉得到。

进一步地，所述3D影像还用于配准，通过所述3D影像计算得到所述固定示踪器的位姿，所述光学跟踪系统捕捉得到所述固定示踪器和所述随动示踪器的位姿，采用所述3D影像和所述光学跟踪系统中的所述固定示踪器的位姿进行配准。

具体地，根据所述光学跟踪系统捕捉得到的在对准时间所述随动示踪器的位姿和从所述3D影像提取得到的所述固定示踪器的位姿计算得到二者之间的目标位姿变换关系。

具体地，根据所述光学跟踪系统捕捉得到的在对准时间所述随动示踪器和所述固定示踪器的位姿计算得到二者之间的目标位姿变换关系。