一種用于光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)記點的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)記點，所述標(biāo)記點與發(fā)光球配套使用，包括底座及位于底座上表面的突起，所述發(fā)光球內(nèi)部具有凹槽，所述突起的形狀與凹槽相對應(yīng)，且嵌入凹槽，所述底座及突起為一體成形結(jié)構(gòu)，且突起與底座關(guān)于同一豎直軸線對稱。本實用新型通過簡單的圖像處理就可將其自動提取出來，降低標(biāo)記點自動注冊難度，提高手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)總體定位精度。
【專利說明】一種用于光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)記點
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域，具體涉及一種用于光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)記點。【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合醫(yī)學(xué)影像，直觀地為醫(yī)生提供手術(shù)器械相對于病灶區(qū)域的位置和方向，能實時可視化圖像引導(dǎo)，指導(dǎo)手術(shù)進(jìn)行，提高手術(shù)的安全性、有效性和精確性。光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)在術(shù)前需要利用貼在患者皮膚上的標(biāo)記點進(jìn)行標(biāo)記點注冊，也就是確定手術(shù)空間和醫(yī)學(xué)圖像空間的映射關(guān)系。
[0003]光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中近紅外雙目視覺系統(tǒng)能夠識別發(fā)射或反射近紅外光的發(fā)光球，但是這類發(fā)光球CT值小，在CT圖像上亮度低，與人體大部分組織的CT值接近，很難用圖像識別算法將發(fā)光球自動地提取出來，也就無法通過發(fā)光球?qū)崿F(xiàn)標(biāo)記點自動注冊。常用標(biāo)記點的材質(zhì)為經(jīng)久耐用的不銹鋼或成本低廉的塑料，但不銹鋼標(biāo)記點會在圖像上產(chǎn)生偽影，降低圖像質(zhì)量，影響醫(yī)生對病情的診斷，一般塑料材質(zhì)的標(biāo)記點在CT圖像上灰度值和人體組織相差不大，不利于自動提取。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，提供一種用于光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)記點。
[0005]本實用新型實現(xiàn)標(biāo)記點全自動提取，降低標(biāo)記點自動注冊難度，提高手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)總體精度。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案:
[0007]—種用于光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)記點，所述標(biāo)記點與發(fā)光球配套使用，包括底座及位于底座上表面的突起，所述發(fā)光球內(nèi)部具有凹槽，所述突起的形狀與發(fā)光球的凹槽相對應(yīng)，且嵌入凹槽，所述底座及突起為一體成形結(jié)構(gòu)，且突起與底座關(guān)于同一豎直軸線對稱。
[0008]所述標(biāo)記點由聚氯乙烯制成。
[0009]所述底座為圓柱體結(jié)構(gòu)。
[0010]所述底座底部設(shè)置粘貼裝置。
[0011]一種用于光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)記點的圖像提取方法，包括如下步驟:
[0012]SI獲取包含標(biāo)記點的CT圖像序列，構(gòu)建三維圖像；
[0013]S2對三維圖像濾波，再利用閾值分割進(jìn)行處理，得到包含標(biāo)記點及人體骨骼的三維圖像；
[0014]S3對包含標(biāo)記點及人體骨骼的圖像進(jìn)行連通區(qū)域標(biāo)記，并計算每個連通區(qū)域所含體素數(shù)目；
[0015]S4根據(jù)標(biāo)記點的體積和S2三維圖像中體素的間隔計算三維圖像中標(biāo)記點所含體素的數(shù)目，設(shè)定體素數(shù)目篩選范圍，根據(jù)S3計算結(jié)果，提取處于篩選范圍內(nèi)的連通區(qū)域，初步濾除S 2三維圖像中的非標(biāo)記點成分,得到所有的標(biāo)記點和少量體素數(shù)目與標(biāo)記點相當(dāng)?shù)某煞郑?br> [0016]S5根據(jù)標(biāo)記點尺寸設(shè)定連通區(qū)域內(nèi)兩個體素最大間距的范圍，計算S4初步濾除后得到三維圖像中每個連通區(qū)域內(nèi)兩個體素間的最大間距，保留最大間距在最大間距范圍內(nèi)的連通區(qū)域，精確濾除非標(biāo)記點成分，得到僅含有標(biāo)記點的三維圖像，進(jìn)一步確定標(biāo)記點的三維坐標(biāo)。
[0017]所述標(biāo)記點尺寸具體為標(biāo)記點突起頂端到底座底面邊緣處的距離。
[0018]本實用新型的有益效果:
[0019](I)本實用新型的標(biāo)記點的材料CT值高于人體皮膚組織，不會對醫(yī)學(xué)圖像產(chǎn)生偽影;
[0020](2)通過簡單的圖像處理即可將其自動提取出來，降低標(biāo)記點自動注冊難度，提高手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)精度；
[0021](3)本實用新型的標(biāo)記點結(jié)構(gòu)具有突起部分，使配準(zhǔn)準(zhǔn)確率提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型一種用于光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)記點的示意圖；
[0023]圖2是本實用新型標(biāo)記點結(jié)構(gòu)嵌入發(fā)光球凹槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0025]實施例
[0026]一種用于光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)記點，所述標(biāo)記點與發(fā)光球3配套使用，所述發(fā)光球3內(nèi)部設(shè)有凹槽，標(biāo)記點包括底座2及位于底座上表面的突起1，如圖2所示，所述突起的形狀與凹槽形狀相對應(yīng)，且嵌入凹槽，所述底座及突起為一體成形結(jié)構(gòu)，且突起與底座關(guān)于同一豎直軸線對稱，本實施例采用的標(biāo)記點如圖1所示，突起I總高度為12.2mm,最窄處直徑為2.1mm,最寬處直徑為5.5mm,底座2為圓柱體結(jié)構(gòu)。
[0027]所述底座設(shè)置粘貼裝置，標(biāo)記點注冊時需要將標(biāo)記點粘貼于病人皮膚上，為防止其滑落，采用環(huán)保衛(wèi)生的粘貼劑作為粘貼裝置固定貼于病人皮膚上。
[0028]為了讓標(biāo)記點在CT圖像上亮度高、方便提取，且不對圖像產(chǎn)生干擾成分，本實用新型采用CT值高于人體皮膚組織材料制成，優(yōu)選聚氯乙烯。
[0029]將標(biāo)記點嵌入發(fā)光球凹槽中，貼在病人皮膚上掃出CT圖像，標(biāo)記點在CT圖像中的灰度值與人體骨骼相近，明顯高于皮膚組織，容易識別，使用閾值分割算法即可使標(biāo)記點與皮膚組織分離，且不對圖像產(chǎn)生偽影等干擾。
[0030]本實用新型設(shè)計突起部分，讓其在某一剖面上不對稱，以提高配準(zhǔn)精度。
[0031]采用如下方法將本實用新型標(biāo)記點從CT圖像中完整提取出來:
[0032]SI讀取包含標(biāo)記點的CT圖像序列，并對圖像三維重建，構(gòu)建三維圖像；
[0033]S2對三維圖像進(jìn)行中值濾波，濾除三維圖像中大量的噪聲點，再利用閾值分割算法處理濾波結(jié)果，處理后的三維圖像包含標(biāo)記點及人體骨骼等CT值較高的成分；所述閾值分割算法中選定的閾值高于三維圖像中皮膚組織的灰度值，低于標(biāo)記點的灰度值。
[0034]S3對包含標(biāo)記點及人體骨骼的圖像進(jìn)行連通區(qū)域標(biāo)記，并計算每個連通區(qū)域所含體素數(shù)目；
[0035]S4根據(jù)標(biāo)記點的體積和S2三維圖像中體素的間隔計算三維圖像中每個標(biāo)記點所含體素的數(shù)目，設(shè)定體素數(shù)目篩選范圍，本實施例設(shè)定體素數(shù)目篩選范圍為2500-3500,標(biāo)記點在不同的閾值范圍處理下，分割結(jié)果不同，所以所含體素數(shù)目也不同，且不同層厚的CT圖像，標(biāo)記點所含體素數(shù)目也不同，因此該篩選范圍只適用于本實施例；根據(jù)S3計算結(jié)果，提取處于篩選范圍內(nèi)的連通區(qū)域，初步濾除S2三維圖像中的非標(biāo)記點成分，得到所有的標(biāo)記點和少量體素數(shù)目和標(biāo)記點結(jié)構(gòu)相當(dāng)?shù)某煞郑?br> [0036]S5根據(jù)標(biāo)記點尺寸設(shè)定連通區(qū)域內(nèi)兩個體素最大間距的范圍，計算標(biāo)記點突起頂端到底座底面的邊緣處的距離D，本實施例中D為
[0037]D = ^(12.2 + 7)2+82
[0038]設(shè)定連通區(qū)域兩個體素最大間距的范圍16-20mm，計算三維圖像中每個連通區(qū)域兩個體素最大間距，保留最大間距在最大間距范圍內(nèi)的連通區(qū)域，精確濾除非標(biāo)記點成分，得到僅含有標(biāo)記點結(jié)構(gòu)的三維圖像，然后進(jìn)一步確定標(biāo)記點結(jié)構(gòu)的三維坐標(biāo)。
[0039]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效·的置換方式，都包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光學(xué)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)記點，所述標(biāo)記點與發(fā)光球配套使用，其特征在于，包括底座及位于底座上表面的突起，所述發(fā)光球內(nèi)部具有凹槽，所述突起的形狀與發(fā)光球的凹槽相對應(yīng)，且嵌入凹槽，所述底座及突起為一體成形結(jié)構(gòu)，且突起與底座關(guān)于同一豎直軸線對稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)記點，其特征在于，所述標(biāo)記點由聚氯乙烯制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)記點，其特征在于，所述底座為圓柱體結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)記點，其特征在于，所述底座底部設(shè)置粘貼裝置。
【文檔編號】A61B19/00GK203634288SQ201320788034
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】楊榮騫, 寧海, 馬阿敏, 吳效明 申請人:華南理工大學(xué)