專利名稱：醫(yī)療機(jī)器人視覺注冊(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于醫(yī)療手術(shù)中坐標(biāo)系之間注冊(cè)的方法，具體地是指一種用于輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人中的視覺注冊(cè)方法。
背景技術(shù)：
立體定向神經(jīng)外科手術(shù)是現(xiàn)代神經(jīng)外科發(fā)展的一個(gè)學(xué)科分支，它是利用影像學(xué)定位和定向儀引導(dǎo)，將微電極、穿刺針或者內(nèi)窺鏡等微小手術(shù)器械置入腦內(nèi)的指定靶點(diǎn)，通過(guò)記錄電生理、留取組織標(biāo)本、產(chǎn)生毀損灶、去除病灶等方法，診斷和治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)的各種疾病。傳統(tǒng)的立體定向神經(jīng)外科手術(shù)一般使用立體定位框架對(duì)病灶點(diǎn)進(jìn)行定位，手術(shù)開始前把一個(gè)立體定位框架牢牢地固緊在病人的頭部，由于立體定位框架為金屬結(jié)構(gòu)，故在掃描成像裝置所成的圖像中是可見的，那么圖像中的病變點(diǎn)就可以通過(guò)框架坐標(biāo)系來(lái)確定其空間位置。這種方法精度相對(duì)較高，但對(duì)病人有一定的傷害，屬于損傷性定位。
在輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中采用參考標(biāo)記定位法進(jìn)行定位，在計(jì)算機(jī)的掃描圖像空間中進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃，采用相對(duì)病人固定的導(dǎo)航器引導(dǎo)手術(shù)。相對(duì)傳統(tǒng)的有框架定向手術(shù)而言，它消除了框架給病人帶來(lái)的痛苦和給醫(yī)生帶來(lái)的不便。
為了使機(jī)器人按照計(jì)算機(jī)掃描圖像空間的手術(shù)規(guī)劃來(lái)對(duì)準(zhǔn)病灶點(diǎn)，需要建立計(jì)算機(jī)的掃描圖像坐標(biāo)系跟機(jī)器人坐標(biāo)系之間的關(guān)系，稱為兩個(gè)坐標(biāo)系之間的注冊(cè)。一般使用參考標(biāo)記點(diǎn)完成兩個(gè)坐標(biāo)系之間的注冊(cè)。為此需要得到這些標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。在已有的輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中，標(biāo)記點(diǎn)的定位方式一般分為兩類，一類是接觸式，如機(jī)械臂式，即使用機(jī)械臂末端接觸標(biāo)記點(diǎn)來(lái)獲得標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。該方法優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn)，操作直觀方便，缺點(diǎn)是需要醫(yī)生手動(dòng)操作，測(cè)量精度受人為因素的影響，且不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。另一類是非接觸式，如超聲、電磁和紅外等，這些方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)記點(diǎn)的自動(dòng)實(shí)時(shí)定位，但是又有各自的不足，如超聲方式受環(huán)境的溫度、氣流、濕度和傳播介質(zhì)的影響較大，電磁方式受環(huán)境的電磁影響較大，紅外方式在手術(shù)過(guò)程中攝像頭和發(fā)光二極管間的光路不能被擋，而且成本較高。在這幾種方式中，最好的方式是紅外定位方式，它不僅精度高，而且有成熟的產(chǎn)品并已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，但是其價(jià)格昂貴使得國(guó)內(nèi)醫(yī)院難以接受。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人中的視覺注冊(cè)方法，是采用雙目立體視覺技術(shù)測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，從而完成掃描圖像坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的注冊(cè)。這種方法只需要兩個(gè)攝像裝置即可確定標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。跟接觸式測(cè)量方法相比，它的定位精確度高，且可以自動(dòng)的實(shí)時(shí)測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)的位置；跟其它非接觸方法相比，它的價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)單方便，具有很大的優(yōu)越性。
本發(fā)明一種輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人中的視覺注冊(cè)方法，該方法通過(guò)含機(jī)器人、攝像裝置、計(jì)算機(jī)、掃描成像裝置執(zhí)行視覺技術(shù)測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，從而完成掃描圖像坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的注冊(cè)，該方法包括下列步驟(a)在病人頭部貼標(biāo)記點(diǎn)；(b)確定標(biāo)記點(diǎn)在掃描圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)用掃描成像裝置掃描病人頭部，將所成圖像輸入到計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)的手術(shù)規(guī)劃軟件處理，確定標(biāo)記點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；(c)確定標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)將攝像裝置獲取的病人頭部圖像輸入到計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)的定位軟件處理，確定標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并將該坐標(biāo)傳送給手術(shù)規(guī)劃軟件；(d)手術(shù)規(guī)劃軟件完成掃描圖像坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的注冊(cè)。
所述的視覺注冊(cè)方法，其通過(guò)貼在病人頭部的標(biāo)記點(diǎn)完成掃描圖像坐標(biāo)系到病人頭部坐標(biāo)系的注冊(cè)。
所述的視覺注冊(cè)方法，其標(biāo)記點(diǎn)的數(shù)目可以有4個(gè)。
所述的視覺注冊(cè)方法，其攝像裝置完成測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。
所述的視覺注冊(cè)方法，其掃描成像裝置可以是CT或MRI。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)該視覺注冊(cè)方法與接觸式注冊(cè)方法相比，它的定位精確度高，且可以自動(dòng)的實(shí)時(shí)測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)的位置；與其它非接觸注冊(cè)方法相比，它的價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)單方便，具有很大的優(yōu)越性。


圖1是本發(fā)明視覺注冊(cè)方法的流程框圖。
圖2是本發(fā)明掃描圖像空間、機(jī)器人空間和病人頭部示意圖。
圖3是本發(fā)明確定標(biāo)記點(diǎn)在掃描圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的流程圖。
圖4是本發(fā)明視覺注冊(cè)方法中各坐標(biāo)系之間的關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
在機(jī)器人輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)中，病人頭部經(jīng)掃描成像設(shè)備掃描后，其圖像輸入到計(jì)算機(jī)的“手術(shù)規(guī)劃軟件”，醫(yī)生通過(guò)軟件在掃描圖像中勾勒病灶點(diǎn)，并確定靶點(diǎn)和穿刺路徑?！笆中g(shù)規(guī)劃軟件”將醫(yī)生的在掃描圖像中的規(guī)劃轉(zhuǎn)換成為機(jī)器人坐標(biāo)系中機(jī)器人的目標(biāo)位姿，控制機(jī)器人按照規(guī)劃的路徑對(duì)準(zhǔn)靶點(diǎn)，以引導(dǎo)醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)。要完成從掃描圖像坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，需要建立掃描圖像坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的映射關(guān)系，即完成兩個(gè)坐標(biāo)系之間的注冊(cè)。
本發(fā)明是一種輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人中的視覺注冊(cè)方法，使用機(jī)器人、攝像裝置、計(jì)算機(jī)、掃描成像裝置和病人頭部的標(biāo)記點(diǎn)，完成掃描圖像坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的注冊(cè)，以使手術(shù)過(guò)程中機(jī)器人能夠按照醫(yī)生在掃描圖像中的規(guī)劃對(duì)準(zhǔn)病灶點(diǎn)。注冊(cè)過(guò)程如附圖1所示，具體做法是(a)在病人頭部貼四個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，然后對(duì)病人頭部進(jìn)行CT或MRI掃描，獲得病人頭部表面及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像，并將其輸入到計(jì)算機(jī)的“手術(shù)規(guī)劃軟件”中；(b)醫(yī)生在計(jì)算機(jī)的“手術(shù)規(guī)劃軟件”上確定標(biāo)記點(diǎn)在掃描圖像上的位置，由“手術(shù)規(guī)劃軟件”計(jì)算出標(biāo)記點(diǎn)在掃描圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；(c)將攝像裝置在機(jī)器人坐標(biāo)系中進(jìn)行標(biāo)定，然后使用攝像裝置采集病人頭部圖像并將其輸入計(jì)算機(jī)的“視覺定位軟件”，計(jì)算標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并將這些坐標(biāo)傳給“手術(shù)規(guī)劃軟件”；
(d)“手術(shù)規(guī)劃軟件”根據(jù)標(biāo)記點(diǎn)在掃描圖像坐標(biāo)系和機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，計(jì)算出掃描圖像坐標(biāo)系和機(jī)器人坐標(biāo)系之間的關(guān)系，即完成兩個(gè)坐標(biāo)系之間的注冊(cè)。之后醫(yī)生在掃描圖像坐標(biāo)系中確定的靶點(diǎn)坐標(biāo)和穿刺路徑即可轉(zhuǎn)換為機(jī)器人的位姿，從而控制機(jī)器人到達(dá)所需的位置。
“視覺定位軟件”在本發(fā)明中通過(guò)攝像裝置采集的圖像計(jì)算標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)?！笆中g(shù)規(guī)劃軟件”在本發(fā)明中用來(lái)確定標(biāo)記點(diǎn)在掃描圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并接收“視覺定位軟件”輸入的標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，完成從掃描圖像坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的注冊(cè)。
(一)標(biāo)記點(diǎn)在掃描圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)確定標(biāo)記點(diǎn)在掃描圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)的過(guò)程如附圖3所示。將掃描圖像輸入到計(jì)算機(jī)中的“手術(shù)規(guī)劃軟件”，查找有標(biāo)記點(diǎn)的圖像并用鼠標(biāo)在標(biāo)記點(diǎn)的末端點(diǎn)做標(biāo)記，規(guī)劃軟件記錄下標(biāo)記點(diǎn)所在的圖層和在該圖層上所處的位置。對(duì)所有掃描圖像進(jìn)行層間插值運(yùn)算，標(biāo)記點(diǎn)所處的圖層序號(hào)即可轉(zhuǎn)換成為附圖2所示的掃描圖像坐標(biāo)系中的w坐標(biāo)，標(biāo)記點(diǎn)在圖層中的位置即是掃描圖像坐標(biāo)系中的u、v坐標(biāo)，由此可以得到標(biāo)記點(diǎn)在掃描圖像坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。
(二)確定標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)本發(fā)明使用視覺定位的方法測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。下面是該方法的數(shù)學(xué)表述。
在該方法中，共有五個(gè)坐標(biāo)系，如附圖4所示，其中坐標(biāo)系OXYZ為機(jī)器人坐標(biāo)系，O′X′Y′Z′為攝像裝置坐標(biāo)系，o′u′v′為無(wú)失真圖像坐標(biāo)系，o″u″v″為失真圖像坐標(biāo)系，ocuv為計(jì)算機(jī)屏幕坐標(biāo)系。通過(guò)坐標(biāo)變換可以建立計(jì)算機(jī)屏幕坐標(biāo)系ocuv和機(jī)器人坐標(biāo)系OXYZ之間的關(guān)系。本方法中的視覺定位就是通過(guò)某個(gè)點(diǎn)在計(jì)算機(jī)屏幕坐標(biāo)系ocuv中的坐標(biāo)來(lái)計(jì)算該點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系OXYZ中的坐標(biāo)。
(1)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系(a)機(jī)器人坐標(biāo)系→攝像裝置坐標(biāo)系X′Y′Z′=r11r12r13txr21r22r23tyr31r32r33tzXYZI----(1)]]>(tx，ty，tz)是平移分量，(α，β，γ，tx，ty，tz)為攝像裝置的6個(gè)外部參數(shù)。
R=r11r12r13r21r22r23r31r32r33]]>是旋轉(zhuǎn)矩陣，包含三個(gè)參數(shù)(α，β，γ)，α、β、γ分別為繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)角，則有R=cosβcosγsinαsinβcosγ+cosαsinγ-cosαsinβcosγ+sinαsinγ-cosβsinγ-sinαsinβsinγ+cosαcosγcosαsinβsinγ+sinαcosγsinβ-sinαcosβcosαcosβ]]>(b)攝像裝置坐標(biāo)系→無(wú)失真像坐標(biāo)系根據(jù)成像的透視投影關(guān)系u′=f·sx·X′Z′----(2)]]>v′=f·sy·Y′Z′----(3)]]>f為攝像裝置焦距，sx，sy為攝像裝置尺度因子，單位(pixel/mm)。
(c)無(wú)失真像坐標(biāo)系→失真像坐標(biāo)系攝像裝置鏡頭存在兩類失真徑向失真和切向失真。其中徑向失真是引起成像點(diǎn)偏移的主要原因，一般只考慮徑向失真。
u″＝u′-Ru(4)v″＝v′-Rv(5)Ru＝u×(k1r2+k2r4+…)≈u×(k1r2+k2r4)(6)Rv＝v×(k1r2+k2r4+…)≈v×(k1r2+k2r4)(7)r=u2+v2----(8)]]>攝像裝置的徑向畸變是r的偶次多項(xiàng)式，高次可忽略。k1，k2…是與徑向畸變相關(guān)的系數(shù)。
(d)失真像坐標(biāo)系→屏幕坐標(biāo)系u＝u″+u0(9)v＝v″+v0(10)u0，v0為像面坐標(biāo)原點(diǎn)相對(duì)計(jì)算機(jī)圖像坐標(biāo)系的偏移量。(f，sx，sy，k1，k2，u0，v0)為相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)。
(2)攝像裝置標(biāo)定由于使用中攝像裝置與目標(biāo)距離比較近，并且攝像裝置本身的畸變也不大，因而在本系統(tǒng)中不考慮畸變。將上述各坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系聯(lián)立可得，從機(jī)器人坐標(biāo)系到屏幕坐標(biāo)系的變換關(guān)系X′Y′Z′=r11r12r13txr21r22r23tyr31r32r33tzXYZ1,uv1=1zk10u00k2v0001X′Y′Z′----(11)]]>其中k1＝f·sx，k2＝f·sy。則u=k1r11X+r12Y+r13Z+txr31X+r32Y+r33Z+tz+u0]]>v=k2r21X+r22Y+r23Z+tyr31X+r32Y+r33Z+tz+v0]]>即u=X(k1r11+r31u0)+Y(k1r12+u0r32)+Z(k1r13+u0r33)+(k1tx+u0tz)r31X+r32Y+r33Z+tz]]>v=X(k2r21+r31v0)+Y(k2r22+v0r32)+Z(k2r23+v0r33)+(k2ty+v0tz)r31X+r32Y+r33Z+tz]]>令A(yù)1=k1r11+r31u0tz,]]>A2=k1r12+u0r32tz,]]>A3=k1r13+u0r33tz,]]>A4=k1tx+u0tztz]]>A5=r31tz,]]>A6=r32tz,]]>A7=r33tz]]>A8=k2r21+r31v0tz,]]>A9=k2r22+v0r32tz,]]>A10=k2r23+v0r33tz,]]>A11=k2ty+v0tztz]]>則u=A1X+A2Y+A3Z+A4A5X+A6Y+A7Z+1,]]>v=A8X+A9Y+A10Z+A11A5X+A6Y+A7Z+1]]>因此有A1X+A2Y+A3Z+A4-A5Xu-A6Yu-A7Zu＝u (12)A8X+A9Y+A10Z+A11-A5Xv-A6Yv-A7Zv＝v(13)以上兩方程包含11個(gè)待求參數(shù)，給定n(n≥6)組參考點(diǎn)(un，vn，Xn，Yn，Zn)，令
E=X1Y1Z11-X1u1-Y1u1-Z1u10000···············XnYnZn1-Xnun-Ynun-Znun00000000-X1v1-Y1v1-Z1v1X1Y1Z11···············0000-Xnvn-Ynvn-ZnvnXnYnZn1]]>A＝[A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11]TC＝[u1u2… unv1v2… vn]T則有E·A＝CA＝E+·C (14)設(shè)兩個(gè)攝像裝置的待定參數(shù)分別為Al＝[A1lA2lA3lA4lA5lA6lA7lA8lA9lA10lA11l]TAr＝[A1rA2rA3rA4rA5rA6rA7rA8rA9rA10rA11r]T在兩個(gè)攝像裝置公共的視野范圍之內(nèi)給定n(n≥6)個(gè)已知在機(jī)器人坐標(biāo)系中坐標(biāo)的參考點(diǎn)，由(14)即可分別標(biāo)定出兩個(gè)攝像裝置的所有待定參數(shù)。標(biāo)定時(shí)，可以取機(jī)械臂上末端的針尖點(diǎn)作為參考點(diǎn)，讓機(jī)械臂分別運(yùn)動(dòng)到n(n≥6)個(gè)不同的位置，以得到n個(gè)已知在機(jī)器人坐標(biāo)系中坐標(biāo)的參考點(diǎn)。
(3)標(biāo)記點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算由方程(12)、(13)得(A1-A5u)X+(A2-A6u)Y+(A3-A7u)Z＝u-A4(15)(A8-A5v)X+(A9-A6v)Y+(A10-A7v)Z＝v-A11(16)設(shè)機(jī)器人坐標(biāo)系內(nèi)某個(gè)點(diǎn)的待求坐標(biāo)為(X，Y，Z)，它經(jīng)兩個(gè)攝像裝置成像后在計(jì)算機(jī)屏幕坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為分別為(ul，vl)和(ur，vr)，則有A1l-A5lulA2l-A6lulA3l-A7lulA8l-A5lvlA9l-A6lvlA10l-A7lvA1r-A5rurA2r-A6rurA3r-A7rurA8r-A5rvrA9r-A6rvrA10r-A7rvrXYZ=u1-A4lv1-A11lur-A4rvr-A11r----(17)]]>由(17)可求出標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)
XYZ=A1l-A5lulA2l-A6lulA3l-A7lulA8l-A5lvlA9l-A6lvlA10l-A7lvA1r-A5rurA2r-A6rurA3r-A7rurA8r-A5rvrA9r-A6rvrA10r-A7rur+ul-A4lvl-A11lur-A4rvr-A11r----(18)]]>(三)從掃描圖像坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的注冊(cè)如附圖2所示，設(shè)四個(gè)標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分別為(X1，Y1，Z1)、(X2，Y2，Z2)、(X3，Y3，Z3)、(X4，Y4，Z4)，在掃描圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分別為(u1，v1，w1)、(u2，v2，w2)、(u3，v3，w3)、(u4，v4，w4)，掃描圖像坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的變換矩陣為T，則X4-X1X3-X1X2-X1X1Y4-Y1Y3-Y1Y2-Y1Y1Z4-Z1Z3-Z1Z2-Z1Z10001=Tu4-u1u3-u1u2-u1u1v4-v1v3-v1v2-v1v1w4-w1w3-w1w2-w1w10001]]>求得T=X4-X1X3-X1X2-X1X1Y4-Y1Y3-Y1Y2-Y1Y1Z4-Z1Z3-Z1Z2-Z1Z10001u4-u1u3-u1u2-u1u1v4-v1v3-v1v2-v1v1w4-w1w3-w1w2-w1w10001-1]]>通過(guò)上述數(shù)學(xué)方式的表征可以精確的完成掃描圖像坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的注冊(cè)。這種方法只需要兩個(gè)攝像裝置即可確定標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。跟接觸式測(cè)量方法相比，它的定位精確度高，且可以自動(dòng)的實(shí)時(shí)測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)的位置；跟其它非接觸方法相比，它的價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)單方便，具有很大的優(yōu)越性。
本發(fā)明的醫(yī)療機(jī)器人視覺注冊(cè)方法也可以用于微創(chuàng)胸腔、腹腔手術(shù)中，其注冊(cè)方法和標(biāo)記點(diǎn)同機(jī)器人輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)相同。
權(quán)利要求
1.一種輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人中的視覺注冊(cè)方法，該方法通過(guò)含機(jī)器人、攝像裝置、計(jì)算機(jī)、掃描成像裝置執(zhí)行視覺技術(shù)測(cè)量貼在病人頭部的標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，從而完成掃描圖像坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的注冊(cè)，該方法包括下列步驟(a)在病人頭部貼標(biāo)記點(diǎn)；(b)確定標(biāo)記點(diǎn)在掃描圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)用掃描成像裝置掃描病人頭部，將所成圖像輸入到計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)的手術(shù)規(guī)劃軟件處理，確定標(biāo)記點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；(c)確定標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)將攝像裝置獲取的病人頭部圖像輸入到計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)的定位軟件處理，確定標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并將該坐標(biāo)傳送給手術(shù)規(guī)劃軟件；(d)手術(shù)規(guī)劃軟件完成掃描圖像坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的注冊(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺注冊(cè)方法，其特征在于通過(guò)貼在病人頭部的標(biāo)記點(diǎn)完成掃描圖像坐標(biāo)系到病人頭部坐標(biāo)系的注冊(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺注冊(cè)方法，其特征在于標(biāo)記點(diǎn)的數(shù)目為4個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺注冊(cè)方法，其特征在于攝像裝置完成測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺注冊(cè)方法，其特征在于掃描成像裝置可以是CT或MRI。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輔助立體定向神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人中的視覺注冊(cè)方法，它使用機(jī)器人、攝像裝置、計(jì)算機(jī)、掃描成像裝置和標(biāo)記點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)從掃描圖像坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的注冊(cè)。為了在手術(shù)過(guò)程中使機(jī)器人按照醫(yī)生在掃描圖像中的規(guī)劃對(duì)準(zhǔn)病灶點(diǎn)，需要建立掃描圖像坐標(biāo)系跟機(jī)器人坐標(biāo)系之間的關(guān)系，稱為掃描圖像坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的注冊(cè)。手術(shù)時(shí)，在計(jì)算機(jī)中確定貼在病人頭上的標(biāo)記點(diǎn)在掃描圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，同時(shí)使用攝像裝置測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，由此可以完成注冊(cè)。本發(fā)明的注冊(cè)方法與接觸式測(cè)量方法相比，它的定位精確度高，且可以自動(dòng)的實(shí)時(shí)測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)的位置；與其它非接觸方法相比，它的價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)單方便，具有很大的優(yōu)越性。
文檔編號(hào)A61B19/00GK1554315SQ20031012249
公開日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者張玉茹, 王田苗, 丑武勝, 劉軍傳, 張壽紅, 孟偲, 朱艷菊, 欒勝, 唐粲 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)