专利名称：一种手术导航用的通用标定模及标定方法
技术领域：
本发明涉及一种坐标系标定模及标定方法，特别是关于ー种用于确定医学成像设备与各种定位设备之间坐标转换关系的手术导航用的通用标定模及标定方法。
背景技术：
基于图像引导的手术导航治疗系统一般包括医学成像设备(如计算机断层扫描设备CT、C型臂或核磁共振成像设备MRI)、定位设备(如定位相机或者电磁定位仪)和手术器械等治疗设备。手术过程中，医生在定位设备的引导下，将由定位设备跟踪定位的手术器械准确地送达人体内部指定位置，对病灶进行治疗。其中，如何精确获取人体内部的手术器械位置是影响手术的ー个关键性因素。由于医学成像设备和定位设备各自具有ー套独立的基准坐标系，因此在基于图像引导的手术导航系统中，首要任务就是获取医学成像设备与定位设备的基准坐标系之间的坐标转换关系，而这个任务通常是借助各种类型的标定模完成。目前医学成像设备的种类繁多，用于获取上述坐标转换关系的标定模大多是针对某种特定的成像设备而设计，缺乏通用性。目前临床技术发展一个趋势是多模式影像引导治疗，因此在多影像引导情况下，操作一台手术往往需要配以多个标定模，器械关系繁琐而复杂。此外，当医生将手术器械固定到可被定位设备跟踪的持针器上时，还需要确认手术器械末端(通常是治疗时手术器械的有效作用位置)与持针器(手术器械定位标志)之间的位置关系，这种位置关系也需要通过额外的复杂计算才能确定。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供ー种能够确定不同类型医学成像设备与定位设备之间坐标转换关系的手术导航用的通用标定模及标定方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种手术导航用的通用标定模，其特征在于它包括基座，以及设置在所述基座上的扫描标志和定位标志；所述扫描标志由能被医学成像设备扫描成像的几何体构成，所述几何体具有特征点和/或特征线，所述特征点和/或特征线能够唯一确立一空间直角坐标系；所述定位标志由能够被定位设备探測追踪的几何体构成。上述基座上设置若干安装孔，所述安装孔中插设所述扫描标志和定位标志。上述扫描标志由三个球体和三个圆柱体构成，所述三个球体能被CT成像设备扫描成像，所述圆柱体中填充溶液，能被MRI成像设备扫描成像，所述三个圆柱的中心线两两相交且中心线的三个交点正好是所述三个球体的球心。上述扫描标志为ー不等边三角形体，所述三角形体内部填充某种溶液，能被MRI成像设备扫描成像，同时所述三角形体能被CT成像设备扫描成像。上述基座表面还设置有ー针尖定位点和一直线状的针体方向定位槽。 上述手术导航用的通用标定模的标定方法，其包括以下步骤
I)获取标定模扫描标志在成像设备下的坐标将设置有扫描标志和定位标志的标定模放入医学成像设备中扫描，确定扫描标志特征点或特征线交点在成像设备下的坐标，由此建立一成像设备相关的正交直角坐标系Coordscan,进而确定标定模扫描标志在成像设备下的坐标52)获取标定模扫描标志在标定模定位标志下的坐标:2.1)开启定位设备对探针针尖进行标定，将探针针尖接触扫描标志，通过读取探针针尖在定位设备下的坐标ニ，获取扫描标志特征点或特征线交点在定位设备下的坐标，由此建立一定位设备相关的正交直角坐标系coordtMdt，进而确定标定模扫描标志在定位设备下的坐标;2. 2)从定位设备中读取标定模定位标志在定位设备下的坐标，结合步骤2.1)获得的，通过下式换算出标定模扫描标志在标定模定位标志下的坐标C=^1.；
权利要求
1.一种手术导航用的通用标定模，其特征在于它包括基座，以及设置在所述基座上的扫描标志和定位标志；所述扫描标志由能被医学成像设备扫描成像的几何体构成，所述几何体具有特征点和/或特征线，所述特征点和/或特征线能够唯一确立一空间直角坐标系；所述定位标志由能够被定位设备探测追踪的几何体构成。
2.如权利要求1所述的一种手术导航用的通用标定模，其特征在于所述基座上设置若干安装孔，所述安装孔中插设所述扫描标志和定位标志。
3.如权利要求1或2所述的一种手术导航用的通用标定模，其特征在于所述扫描标志由三个球体和三个圆柱体构成,所述三个球体能被CT成像设备扫描成像，所述圆柱体中填充溶液，能被MRI成像设备扫描成像，所述三个圆柱的中心线两两相交且中心线的三个交点正好是所述三个球体的球心。
4.如权利要求1或2所述的一种手术导航用的通用标定模，其特征在于所述扫描标志为一不等边三角形体，所述三角形体内部填充某种溶液，能被MRI成像设备扫描成像，同时所述三角形体能被CT成像设备扫描成像。
5.如权利要求1或2所述的一种手术导航用的通用标定模，其特征在于所述基座表面还设置有一针尖定位点和一直线状的针体方向定位槽。
6.如权利要求3所述的一种手术导航用的通用标定模，其特征在于所述基座表面还设置有一针尖定位点和一直线状的针体方向定位槽。
7.如权利要求4所述的一种手术导航用的通用标定模，其特征在于所述基座表面还设置有一针尖定位点和一直线状的针体方向定位槽。
8.如权利要求1 7任意一项所述的一种手术导航用的通用标定模的标定方法，其包括以下步骤1)获取标定模扫描标志在成像设备下的坐标C=Tto:将设置有扫描标志和定位标志的标定模放入医学成像设备中扫描，确定扫描标志特征点或特征线交点在成像设备下的坐标，由此建立一成像设备相关的正交直角坐标系 Coordscan,进而确定标定模扫描标志在成像设备下的坐标C 2)获取标定模扫描标志在标定模定位标志下的坐标:2.1)开启定位设备对探针针尖进行标定,将探针针尖接触扫描标志,通过读取探针针尖在定位设备下的坐标Ffc* =·[χ，兄z,Ij，获取扫描标志特征点或特征线交点在定位设备下的坐标，由此建立一定位设备相关的正交直角坐标系Coordtradi,进而确定标定模扫描标志在定位设备下的坐标CTt1;2.2)从定位设备中读取标定模定位标志在定位设备下的坐标，结合步骤2.1)获得的c::L，通过下式换算出标定模扫描标志在标定模定位标志下的坐标
9.如权利要求5 7任意一项所述的一种手术导航用的通用标定模的标定方法，其包括以下步骤1)开启定位设备对探针针尖进行标定，将探针的针尖和标定模针尖定位点接触，读取探针针尖在定位设备下的坐标，获得标定模针尖定位点在定位设备下的坐标巧=' ，同时读取标定模上定位标志在定位设备下的坐标，将代入下式获得标定模针尖定位点在标定模定位标志下的坐标P=,.:
全文摘要
本发明涉及一种手术导航用的通用标定模及标定方法，标定模包括基座，以及设置在所述基座上的扫描标志和定位标志；所述扫描标志由能被医学成像设备扫描成像的几何体构成，所述几何体具有特征点和/或特征线，所述特征点和/或特征线能够唯一确立一空间直角坐标系；所述定位标志由能够被定位设备探测追踪的几何体构成。本发明可以广泛用于确定医学成像设备与各种定位设备之间坐标转换关系。
文档编号A61B19/00GK103006335SQ20131000356
公开日2013年4月3日 申请日期2013年1月6日 优先权日2013年1月6日
发明者赵磊, 宁随军, 李勇, 解焕南 申请人:新博医疗技术有限公司