一种激光定位穿刺导航装置及其穿刺定位方法与流程

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是一种激光定位穿刺导航装置及其穿刺定位方法。

背景技术：

随着医疗技术的发展，ct或mcr引导下的微创诊疗应用越来越广泛，该项诊疗技术的关键是精确穿刺，精确穿刺主要涉及到穿刺针的角度及深度，而角度往往是一个较难控制的因素，因此影响到穿刺精确度的主要因素是穿刺针的进针角度，大部分医院根据经验徒手操作完成，由于穿刺针的进针角度是三维立体空间角度，单纯的经验操作一次成功率较低，需要反复的调整，不但延长了手术时间，同时给病人增加了痛苦及手术风险。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种激光定位穿刺导航装置及其穿刺定位方法，能够解决现有技术的不足，提高了穿刺的准确度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种激光定位穿刺导航装置，包括，

图像处理模块，用于对扫描图像进行处理；

电控模块，通过采集图像处理模块的处理结果，对驱动模块进行控制；

驱动模块，包括横向驱动马达、纵向驱动马达和180°转动马达；

横向驱动马达，用于驱动横向滑块，横向滑块滑动设置在横向滑轨内；

纵向驱动马达，用于驱动纵向滑块，纵向滑块滑动设置在纵向滑轨内，纵向滑轨固定在横向滑块上；

180°转动马达，用于驱动180°转动关节，180°转动关节通过支撑杆安装在纵向滑块上；

激光输出模块，与180°转动关节连接，用于输出激光对穿刺方向进行指示。

一种上述的激光定位穿刺导航装置的穿刺定位方法，包括以下步骤：

a、使用扫描设备对穿刺部位进行分层扫描，医生根据扫描结果标记穿刺路径，对标记有穿刺路径的扫描输入图像处理模块；

b、图像处理模块将原始图像转化为二值图像，并将原始图像变换为二值图像的函数进行记录；

c、对穿刺路径上的图像进行平滑处理，得到穿刺前基准图像；

d、电控模块根据标记的穿刺路径，通过驱动模块带动激光输出模块输出激光，对穿刺路径进行标识；

e、医生在激光的引导向进行穿刺；

f、在穿刺过程中使用扫描设备对穿刺部位进行重复扫描，当前扫描层为穿刺针头所在的位置；

g、将扫描出的图像重复步骤b的处理过程，将穿刺前后同一扫描层的图像进行对比，判断穿刺过程对于穿刺部位的损伤；

h、将穿刺过程中相邻的扫描层的图像进行对比，判断穿刺过程穿刺路径的准确度。

作为优选，步骤b中，使用像素点的灰度以及其与相邻像素点的灰度变化率的归一化数据加权后得到的判定数据与转化阈值进行对比，若判定数据大于转化阈值，则此像素点取值为1，否则，像素点取值为0。

作为优选，步骤b中，得到二值图像后，以取值相同的像素点的聚集区域为基准对二值图像进行分割，对分割后的图像块中的取值不同的像素点进行删除。

作为优选，步骤c中，对于穿刺路径上的分割后的图像块沿着穿刺方向进行拉伸，使相邻的图像块的边缘进行重合叠加。

作为优选，步骤g中，分别采集偏差最大方向上的高频图像作为对比对象。

作为优选，步骤h中，在步骤g中最为对比的高频图像中提取特征点，使用相邻的扫描层的特征点进行对比。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过采用二值图像电控模块提供穿刺路径，可以降低图像中的信号干扰对于电控模块输出指令的干扰。对穿刺路径上的图像进行平滑处理，可以提高穿刺前后在穿刺路径上的对比显著度，便于医生分析穿刺情况。本发明使用图像的灰度以及灰度变化率作为二值图像转化的判断标准，可以降低图像进行平滑处理过程中图像的畸变程度。本发明提供的导航装置可以在扫描图像的指导下，依照医生给出的穿刺路径进行准确的激光引导，对于穿刺过程的监控实时性高，便于医生根据穿刺的实际情况进行实时调整。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的控制系统原理图。

图2是本发明一个具体实施方式中激光导航装置的结构图。

图中：1、图像处理模块；2、电控模块；3、驱动模块；4、横向驱动马达；5、纵向驱动马达；6、180°转动马达；7、驱动横向滑块；8、横向滑轨；9、纵向滑块；10、纵向滑轨；11、180°转动关节；12、支撑杆；13、激光输出模块。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图1-2，本发明一个具体实施方式包括，

图像处理模块1，用于对扫描图像进行处理；

电控模块2，通过采集图像处理模块1的处理结果，对驱动模块3进行控制；

驱动模块3，包括横向驱动马达4、纵向驱动马达5和180°转动马达6；

横向驱动马达4，用于驱动横向滑块7，横向滑块7滑动设置在横向滑轨8内；

纵向驱动马达5，用于驱动纵向滑块9，纵向滑块9滑动设置在纵向滑轨10内，纵向滑轨10固定在横向滑块7上；

180°转动马达6，用于驱动180°转动关节11，180°转动关节11通过支撑杆12安装在纵向滑块9上；

激光输出模块13，与180°转动关节11连接，用于输出激光对穿刺方向进行指示。

一种上述的激光定位穿刺导航装置的穿刺定位方法，包括以下步骤：

a、使用扫描设备对穿刺部位进行分层扫描，医生根据扫描结果标记穿刺路径，对标记有穿刺路径的扫描输入图像处理模块1；

b、图像处理模块1将原始图像转化为二值图像，并将原始图像变换为二值图像的函数进行记录；

c、对穿刺路径上的图像进行平滑处理，得到穿刺前基准图像；

d、电控模块2根据标记的穿刺路径，通过驱动模块3带动激光输出模块13输出激光，对穿刺路径进行标识；

e、医生在激光的引导向进行穿刺；

f、在穿刺过程中使用扫描设备对穿刺部位进行重复扫描，当前扫描层为穿刺针头所在的位置；

g、将扫描出的图像重复步骤b的处理过程，将穿刺前后同一扫描层的图像进行对比，判断穿刺过程对于穿刺部位的损伤；

h、将穿刺过程中相邻的扫描层的图像进行对比，判断穿刺过程穿刺路径的准确度。

步骤b中，使用像素点的灰度以及其与相邻像素点的灰度变化率的归一化数据加权后得到的判定数据与转化阈值进行对比，若判定数据大于转化阈值，则此像素点取值为1，否则，像素点取值为0。

步骤b中，得到二值图像后，以取值相同的像素点的聚集区域为基准对二值图像进行分割，对分割后的图像块中的取值不同的像素点进行删除。

步骤c中，对于穿刺路径上的分割后的图像块沿着穿刺方向进行拉伸，使相邻的图像块的边缘进行重合叠加。

步骤g中，分别采集偏差最大方向上的高频图像作为对比对象。

步骤h中，在步骤g中最为对比的高频图像中提取特征点，使用相邻的扫描层的特征点进行对比。

步骤b中，像素点的灰度以及其与相邻像素点的灰度变化率的归一化数据的加权比率与图像中的最大灰度差成正比。

步骤g中，使用步骤b中转换为二值图像的函数求得其逆函数，使用逆函数对高频图像进行逆变换，然后进行对比。这种对比方式可以提高图像细节的对比度，便于医生进行诊断。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。