本公開涉及醫療器械,特別是一種用于手術規劃和導航的方法、裝置和系統、以及圖像處理方法。
背景技術:
1、手術規劃是指手術前,通過醫學影像設備獲得患者病灶處的圖像,并結合醫生的解剖學和病理學知識,進行手術規劃(包括手術流程、手術切口、手術路線等),以獲取手術方案。手術導航技術是一種通過計算機與醫學影像結合的技術,在手術過程中對患者身體內部結構(例如,腦結構)進行三維定位和追蹤。手術導航技術能幫助醫生更準確的定位病變。常用的導航系統包括術中磁共振成像mri導航、術中ct導航和術中超聲導航。這些先進的導航系統可以幫助外科醫生精確定位病變位置,避免損傷正常腦組織,也可以幫助全面切除腫瘤、減少重復切除的次數。如何使得手術規劃和手術導航更加直觀、靈活是目前的關鍵問題。
2、在此部分中描述的方法不一定是之前已經設想到或采用的方法。除非另有指明,否則不應假定此部分中描述的任何方法僅因其包括在此部分中就被認為是相關技術。類似地,除非另有指明,否則此部分中提及的問題不應認為在任何相關技術中已被公認。
技術實現思路
1、根據本公開的第一方面,提出了一種用于手術規劃和導航的方法,包括:獲取患者的三維圖像數據,其中,所述三維圖像數據是通過對醫學成像設備采集的所述患者的身體內部的圖像進行三維重建而得到的;通過攝像頭獲取所述患者的身體表面的真實圖像數據;通過測距傳感器獲取所述患者的身體表面的真實位置數據;對所述真實圖像數據、所述真實位置數據和所述三維圖像數據進行配準處理,以獲得與真實空間融合的三維圖像;以及使顯示屏或者投影儀中的至少一者輸出所述與真實空間融合的三維圖像。
2、根據本公開的第二方面,提出了一種圖像處理方法,包括:通過醫學成像設備獲取患者的身體內部的多個圖像;以及對所述多個圖像進行三維重建,以獲得所述患者的三維圖像數據,用于根據本公開的方法,其中,所述三維圖像數據包括所述患者的身體內部的三維模型圖像,并且對所述多個圖像進行三維重建,以獲得所述患者的三維圖像數據包括:對所述多個圖像進行三維重建,以獲得三維模型初始圖像;以及利用光線步進技術對所述三維模型初始圖像進行渲染,以獲得所述三維模型圖像。
3、根據本公開的第三方面,提出了一種用于手術規劃和導航的裝置,包括:第一獲取模塊,所述第一獲取模塊被配置為獲取患者的三維圖像數據,其中,所述三維圖像數據是通過對醫學成像設備采集的所述患者的身體內部的圖像進行三維重建而得到的;第二獲取模塊,所述第二獲取模塊被配置為通過攝像頭獲取所述患者的身體表面的真實圖像數據;第三獲取模塊,所述第三獲取模塊被配置為通過測距傳感器獲取所述患者的身體表面的真實位置數據;配準模塊,所述配準模塊被配置為對所述真實圖像數據、所述真實位置數據和所述三維圖像數據進行配準處理,以獲得與真實空間融合的三維圖像;以及輸出模塊,所述輸出模塊被配置為使顯示屏或者投影儀中的至少一者輸出所述與真實空間融合的三維圖像。
4、根據本公開的第四方面,提出了一種用于手術規劃和導航的系統,包括:攝像頭;測距傳感器;投影儀;顯示屏;以及控制器,所述控制器用于執行根據本公開的方法,其中,所述攝像頭和所述測距傳感器彼此靠近地設置在位于手術床的患者上方,并且所述攝像頭和所述測距傳感器被設定為使得所述攝像頭獲取的真實圖像數據和所述測距傳感器獲取的真實位置數據具有相同的坐標系。
5、根據本公開的一個或多個實施例,通過利用醫學成像設備構建患者的身體內部的三維圖像數據,并將三維圖像數據與攝像頭獲取的真實圖像數據、以及測距傳感器獲取的真實位置數據進行配準,以供顯示屏或投影儀中的至少一者輸出。這樣一方面可以增加所獲取的真實空間數據的全面性和準確性,提高了與真實空間融合的三維圖像的準確度,以實現圖像精度高且定位準確的手術規劃和導航,另一方面可以使得解剖結構信息輸出方式更加直觀,并且解剖結構信息與真實空間相結合,從而有助于解決手術過程中的空間定位問題。此外,本公開的實施例可以實現裸眼三維圖像的效果,避免了對外部設備的依賴性,并且提高操作的友好性。
1.一種用于手術規劃和導航的方法,包括:
2.根據權利要求1所述的方法,其中,使顯示屏或者投影儀中的至少一者輸出所述與真實空間融合的三維圖像包括以下中的至少一項:
3.根據權利要求1所述的方法,其中,所述真實圖像數據包括所述患者的身體表面的真實空間圖像以及至少一個身體部位在真實空間中的第一真實位置信息,在所述患者的至少一個身體部位上設置有至少一個定位標簽,并且通過攝像頭獲取所述患者的身體表面的真實圖像數據包括:
4.根據權利要求2所述的方法,其中,所述與真實空間融合的三維圖像包括與真實圖像融合的三維圖像,所述三維圖像數據包括所述至少一個身體部位的內部結構的三維模型圖像以及所述至少一個身體部位在所述三維模型圖像中的模型位置信息,并且對所述真實圖像數據、所述真實位置數據和所述三維圖像數據進行配準處理,以獲得所述與真實空間融合的三維圖像包括:
5.根據權利要求4所述的方法,其中,基于所述真實位置數據以及所述至少一個身體部位的第一真實位置信息和模型位置信息,將所述三維模型圖像配準到所述真實空間圖像的對應位置上,以獲得所述與真實圖像融合的三維圖像包括:
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法,其中,
7.根據權利要求1至5中任一項所述的方法,還包括:
8.一種圖像處理方法,包括:
9.一種用于手術規劃和導航的裝置,包括:
10.一種用于手術規劃和導航的系統,包括: