一种微创骨手术导向通道的定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种定位方法，微创骨手术导向通道的定位方法。
【背景技术】
[0002] 微创骨手术时，各种器械、螺钉（包括椎弓根手术时的固定螺钉）等通常是经一导 向通道进入到人体内的骨手术部位，因此，在手术前需要确定该导向通道的位置和方向，通 常采用多角度的X光或对患者进行全身CT扫描和三维重建的方法，才能确定导向通道的位 置和方向，这种依靠多角度的X光或CT进行定位的方法，一方面，对于患者身体造成较大 辐射；另一方面，使实施该类手术的医生长期处于X光辐射的环境下，对医生的健康极为不 利。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种对于微创骨手术导 向通道的定位方法，减少X光或CT扫描对患者或医生的辐射，方法简单易行。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供：
[0005] 步骤1)在待手术区域体表设置一可显示于X光中的参考点和参考标尺，对包含参 考点和参考标尺在内的待手术区域在两个维度上拍X光片；
[0006] 步骤2)将两次所拍的包含参考点0和参考标尺的X光片数据输入计算机中，根据 两次所拍的X光片反映出的手术区域的病灶，在每张X光片中确定a、b两个导向点的像素 点坐标；
[0007] 步骤3)由计算机根据两次所拍的X光片数据、参考点0和参考标尺及导向点数据 计算a、b两个导向点的三维坐标，根据a、b两个导向点的三维坐标确定两个导向点之间连 接所形成的直线AB，该直线定位了导向通道的位置及方向。
[0008] 还包括一确定直线AB向外延伸的两个外延点的三维坐标的步骤。
[0009] 步骤1中，在X、Y方向，X、Z方向或Y、Z方向上拍摄X光片。
[0010] 步骤2中每张X光片中两个导向点为三维空间中相对应的相同的两个点。
[0011] 参考点〇的像素点坐标记为（oxl，ozl, oyl, oz2) ;a、b两个导向点的像素点坐标记 为（axl，azl，ayl，az2)、（bxl，bzl，byl，bz2);参考点 0 的三维坐标记为（ox，oy，oz)，则 a、 b两个导向点的三维坐标（ax, ay, az)、（bx, by, bz)为：
[0012] ax_ox = I X (axl-oxl) bx_ox = I X (bxl-oxl)
[0013] ay-〇y =IX (ayl-〇yl) by-〇y =IX (byl-〇yl)
[0014] (I)
[0015] az_oz = I X (azl-ozl) bz_oz = I X (bzl-ozl)
[0016] az，-〇z=IX(az2_oz2)bz，-〇z=IX(bz2_oz2)
[0017]其中，I为根据参考标尺得到的相邻像素点之间的三维空间长度，az为基于正位X 光照片和参考点计算得到的z方向三维坐标，az'为基于侧位X光照片和参考点计算得到 的Z方向三维坐标；两者在实际数值上相等，做均值处理，新的az = az' = (az+az'）/2，并 根据新的az和az'计算新的z方向像素坐标azl和az2;导向点b同理可得。
[0018] 两个外延点C和D的三维坐标记为（ex, cy,CZ)和（dx, dy, dz)，由式（2)得到
[0022]相应的外延点C和D在X光片上的像素点坐标（cxl, czl, cyl, cz2)、 (dxl, dzl, dyl, dz2)位置根据参考点0的像素点坐标（oxl, ozl, oyl, oz2)及参考点0的三 维坐标（ox, oy, oz)和式（3)计算得到：
[0023] I X (cxl-oxl) = cx-〇x I X (dxl-oxl) = dx_ox
[0024] IX (cyl-〇yl) = cy-〇y IX (dyl-〇yl) = dy-〇y
[0025] (3)
[0026] I X (czl-ozl) = cz-oz I X (dzl-ozl) = dz_oz
[0027] I X (cz2_oz2) = cz-oz I X (dz2_oz2) = dz_oz
[0028] 其中，I为根据参考标尺得到的相邻像素点之间的三维空间长度；
[0029] 根据像素点坐标在X光片上标示外延点C和D的位置。
[0030] 所述计算机具有一触摸式显示屏，通过点击显示屏上显示的X光片确定每张X光 片上的两个导向点的位置。
[0031] 本发明所达到的有益效果：
[0032] 本发明的方法可以快速确定微创骨手术导向通道的位置和走向，只需对患者照2 次X光，不需不断多角度拍X光调整导向通道的位置和方向，或通过全身扫描进行三维CT 重建，以确定导向通道的位置和方向，从而减少X光或CT扫描对医生或患者的辐射，方法简 单易行。
【具体实施方式】
[0033] 下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方 案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0034] 本发明的微创骨手术导向通道的定位方法，包括以下步骤：
[0035] 步骤1)在待手术区域体表设置一可显示于X光中的参考点和参考标尺，对包含参 考点和参考标尺在内的待手术区域在两个维度上拍X光片；
[0036] 步骤2)将两次所拍的包含参考点0和参考标尺的X光片数据输入计算机中，根据 两次所拍的X光片反映出的手术区域的病灶，在每张X光片中确定a、b两个导向点的像素 点坐标；
[0037] 步骤3)由计算机根据两次所拍的X光片数据、参考点及导向点数据计算a、b两个 导向点的三维坐标，根据a、b两个导向点的三维坐标确定两个导向点之间连接所形成的直 线AB，该直线定位了导向通道的位置及方向。
[0038]本实施例中，计算机具有一触摸式显示屏，通过点击显示屏上显示的每张X光片 确定每张X光片上的两个导向点的位置。
[0039] 实施例1
[0040] 本实施例中，可由Matlab软件编程实现本方法的计算。参考点0作为三维空间的 原点，导向点A和导向点B由医生选点，外延点C和D是输出给外部仪器使用的。本方法中 有两套坐标系统，一套是真实的三维坐标（x，y，z)，另一套是描述正位和侧位X光照片像素 点的坐标（xl，zl，yl，z2)。表1中列举了程序中所需数据。
[0041] 1、通过点击，选择参考点0、导向点A和导向点B，数据如表1 :
[0042] 表1坐标数据
[0043]
[0044] 2、根据参考点0和参考标尺计算出导向点A和导向点B的三维坐标，算法如下（假 定此处的相邻像素点之间的三维空间长度1为1)
[0045] ax_ox = I X (axl-oxl) bx_ox = I X (bxl-oxl)
[0046] ay-〇y =IX (ayl-〇yl) by-〇y =IX (byl-〇yl)
[0047] (I)
[0048] az_oz = I X (azl-ozl) bz_oz = I X (