[发明专利]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，包括：放置用于表征目标点运动状态的随动示踪器；获取患者3D影像，在所述3D影像上进行规划得到规划通道；获取所述规划通道末端所在的影像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位姿作为目标位姿；获取随动示踪器的有效实时位姿，并将其与所述目标位姿进行相似性比对，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所述对准时间对应的运动状态相似。本发明通过随动示踪器的有效实时位姿和目标位姿的相似性的比较找到当前呼吸状态与目标呼吸状态相近的时刻指导执行，提高了一次性执行成功率。

技术领域

本发明涉及手术导航技术领域，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进行微创手术，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，且穿刺和消融主要的部位为肺部和肝部等受呼吸影响较大的部位。由于病人呼吸引起纵隔运动，器官内病灶点的位移最大可达5cm，属于动态条件，因此即使经验丰富的医生已无法保证百分之百的穿刺成功率。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，手术精度无法保证，导致针对病灶的一次性执行成功率较低。

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、执行难度低且能够提高一次性执行成功率的目标点的运动状态相似性判断方法。

技术方案：一种目标点的运动状态相似性判断方法，包括：放置用于表征目标点运动状态的随动示踪器；获取患者3D影像，在所述3D影像上进行规划得到规划通道；获取所述规划通道末端所在的影像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位姿作为目标位姿；获取随动示踪器的有效实时位姿，并将其与所述目标位姿进行相似性比对，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所述对准时间对应的运动状态相似。

具体地，采用光学跟踪系统获取得到所述随动示踪器的位姿，当然也可以采用其他装置获取示踪器的位姿。

进一步地，获取随动示踪器的有效实时位姿具体为：

在手术床存在移动的情况下，结合所述光学跟踪系统获取得到所述随动示踪器的实时位姿和手术床的移动量计算得到所述随动示踪器的有效实时位姿。

更进一步地，所述有效实时位姿和所述目标位姿的相似性判断具体为：

将所述有效实时位姿及所述目标位姿分别转化为平移变换矩阵V、V'和旋转变换矩阵A、A'，通过平移变换的欧氏距离||V'–V||和旋转变换的欧氏距离||A'–A||联合表示所述目标位姿和所述有效实时位姿的相似性。

更进一步地，当||V'–V||＜第一阈值且||A'–A||＜第二阈值，则判断所述有效实时位姿和所述目标位姿相似。

更进一步地，所述第一阈值设为2mm，所述第二阈值设为0.2°。

更进一步地，以||V'–V||为x轴，以||A'–A||为y轴构建一个平面直角坐标系，通过点(||V'–V||,||A'–A||)与该坐标系的原点之间的距离表征所述有效实时位姿和所述目标位姿之间的相似性，从而更加直观。