基于医学图像的预显示穿刺轨迹的受限手术规划方法

摘要

本发明公开了一种基于医学图像的预显示穿刺轨迹的受限手术规划方法，该手术规划是基于脑外科手术机器人系统中对手术刀进刀路径的一个手术规划方法，是由一个对穿刺轨迹手术进行三维规化处理的穿刺轨迹显示装置来完成的。穿刺轨迹显示装置由显示单元、手术规划单元和三维图像重构单元组成，显示单元用于接收医疗设备采集的多幅DICOM格式的医学图像，手术规划单元用于接收上述数据流信息进行DICOM图像数据和手术空间数据的联立获取进刀点P的初始位置点，三维图像重构单元用于对上述数据流信息与上述初始位置点的坐标进行欧拉角方式调整获得进刀点P与病灶点T的三维图像穿刺手术路径，从而辅助脑外科手术机器人完成穿刺工作。

主权项

1、一种基于医学图像的预显示穿刺轨迹的受限手术规划方法，其特征在于：是由一个对穿刺轨迹手术进行三维规划处理的穿刺轨迹显示装置来完成的，所述穿刺轨迹显示装置由显示单元、手术规划单元和三维图像重构单元组成；所述显示单元接收由医疗设备采集的多幅DICOM格式的医学图像，并将DICOM格式的医学图像转换为数据流信息传输给手术规划单元和三维图像重构单元；所述手术规划单元对接收的所述数据流信息进行DICOM图像数据处理和手术空间坐标数据处理，并将两者处理后获得的欧拉角模式参数信息进行进刀点P与病灶点T的最佳穿刺手术路径调整，并将调整后的进刀点P初始位置的坐标输出给三维图像重构单元；其中，欧拉角模式参数信息从第m张断层图片中的点Pm到点Qm的规划路径变化满足关系式$\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& \mathrm{Tx}\\ 0& 1& 0& \mathrm{Ty}\\ 0& 0& 1& \mathrm{Tz}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\times \left[\begin{array}{cccc}\frac{\tan \gamma }{{\tan \gamma }_0}& 0& 0& 0\\ 0& \frac{\tan \gamma }{{\tan \gamma }_0}& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\times \left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& -\mathrm{Tx}\\ 0& 1& 0& -\mathrm{Ty}\\ 0& 0& 1& -\mathrm{Tz}\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right],$ 则构成一个圆锥结构模型的手术空间环境，式中，1、O表示常数，Tx表示病灶点T在DICOM坐标系中的X坐标，Ty表示病灶点T在DICOM坐标系中的Y坐标，Tz表示病灶点T在DICOM坐标系中的Z坐标，tanγ表示调整后的圆锥角，tanγ0表示调整前的圆锥角，-Tx表示病灶点T在DICOM坐标系中X坐标的相反值，-Ty表示病灶点T在DICOM坐标系中Y坐标的相反值，-Tz表示病灶点T在DICOM坐标系中Z坐标的相反值；所述三维图像重构单元对接收的所述数据流信息与所述初始位置点的坐标进行参数组合后输出控制信息给手术机器人设备进行穿刺手术。