一種用于光學手術導航系統的標記點的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于光學手術導航系統的標記點，所述標記點與發光球配套使用，包括底座及位于底座上表面的突起，所述發光球內部具有凹槽，所述突起的形狀與凹槽相對應，且嵌入凹槽，所述底座及突起為一體成形結構，且突起與底座關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，降低標記點自動注冊難度，提高手術導航系統總體定位精度。
【專利說明】一種用于光學手術導航系統的標記點
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及醫學圖像領域，具體涉及一種用于光學手術導航系統的標記點。【背景技術】
[0002]光學手術導航系統結合醫學影像，直觀地為醫生提供手術器械相對于病灶區域的位置和方向，能實時可視化圖像引導，指導手術進行，提高手術的安全性、有效性和精確性。光學手術導航系統在術前需要利用貼在患者皮膚上的標記點進行標記點注冊，也就是確定手術空間和醫學圖像空間的映射關系。
[0003]光學手術導航系統中近紅外雙目視覺系統能夠識別發射或反射近紅外光的發光球，但是這類發光球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光球自動地提取出來，也就無法通過發光球實現標記點自動注冊。常用標記點的材質為經久耐用的不銹鋼或成本低廉的塑料，但不銹鋼標記點會在圖像上產生偽影，降低圖像質量，影響醫生對病情的診斷，一般塑料材質的標記點在CT圖像上灰度值和人體組織相差不大，不利于自動提取。
實用新型內容
[0004]為了克服現有技術存在的缺點與不足，提供一種用于光學手術導航系統的標記點。
[0005]本實用新型實現標記點全自動提取，降低標記點自動注冊難度，提高手術導航系統總體精度。
[0006]本實用新型的技術方案:
[0007]—種用于光學手術導航系統的標記點，所述標記點與發光球配套使用，包括底座及位于底座上表面的突起，所述發光球內部具有凹槽，所述突起的形狀與發光球的凹槽相對應，且嵌入凹槽，所述底座及突起為一體成形結構，且突起與底座關于同一豎直軸線對稱。
[0008]所述標記點由聚氯乙烯制成。
[0009]所述底座為圓柱體結構。
[0010]所述底座底部設置粘貼裝置。
[0011]一種用于光學手術導航系統的標記點的圖像提取方法，包括如下步驟:
[0012]SI獲取包含標記點的CT圖像序列，構建三維圖像；
[0013]S2對三維圖像濾波，再利用閾值分割進行處理，得到包含標記點及人體骨骼的三維圖像；
[0014]S3對包含標記點及人體骨骼的圖像進行連通區域標記，并計算每個連通區域所含體素數目；
[0015]S4根據標記點的體積和S2三維圖像中體素的間隔計算三維圖像中標記點所含體素的數目，設定體素數目篩選范圍，根據S3計算結果，提取處于篩選范圍內的連通區域，初步濾除S 2三維圖像中的非標記點成分,得到所有的標記點和少量體素數目與標記點相當的成分；
[0016]S5根據標記點尺寸設定連通區域內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域內兩個體素間的最大間距，保留最大間距在最大間距范圍內的連通區域，精確濾除非標記點成分，得到僅含有標記點的三維圖像，進一步確定標記點的三維坐標。
[0017]所述標記點尺寸具體為標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)本實用新型的標記點的材料CT值高于人體皮膚組織，不會對醫學圖像產生偽影;
[0020](2)通過簡單的圖像處理即可將其自動提取出來，降低標記點自動注冊難度，提高手術導航系統精度；
[0021](3)本實用新型的標記點結構具有突起部分，使配準準確率提高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型一種用于光學手術導航系統的標記點的示意圖；
[0023]圖2是本實用新型標記點結構嵌入發光球凹槽的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0025]實施例
[0026]一種用于光學手術導航系統的標記點，所述標記點與發光球3配套使用，所述發光球3內部設有凹槽，標記點包括底座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，且嵌入凹槽，所述底座及突起為一體成形結構，且突起與底座關于同一豎直軸線對稱，本實施例采用的標記點如圖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為圓柱體結構。
[0027]所述底座設置粘貼裝置，標記點注冊時需要將標記點粘貼于病人皮膚上，為防止其滑落，采用環保衛生的粘貼劑作為粘貼裝置固定貼于病人皮膚上。
[0028]為了讓標記點在CT圖像上亮度高、方便提取，且不對圖像產生干擾成分，本實用新型采用CT值高于人體皮膚組織材料制成，優選聚氯乙烯。
[0029]將標記點嵌入發光球凹槽中，貼在病人皮膚上掃出CT圖像，標記點在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記點與皮膚組織分離，且不對圖像產生偽影等干擾。
[0030]本實用新型設計突起部分，讓其在某一剖面上不對稱，以提高配準精度。
[0031]采用如下方法將本實用新型標記點從CT圖像中完整提取出來:
[0032]SI讀取包含標記點的CT圖像序列，并對圖像三維重建，構建三維圖像；
[0033]S2對三維圖像進行中值濾波，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果，處理后的三維圖像包含標記點及人體骨骼等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，低于標記點的灰度值。
[0034]S3對包含標記點及人體骨骼的圖像進行連通區域標記，并計算每個連通區域所含體素數目；
[0035]S4根據標記點的體積和S2三維圖像中體素的間隔計算三維圖像中每個標記點所含體素的數目，設定體素數目篩選范圍，本實施例設定體素數目篩選范圍為2500-3500,標記點在不同的閾值范圍處理下，分割結果不同，所以所含體素數目也不同，且不同層厚的CT圖像，標記點所含體素數目也不同，因此該篩選范圍只適用于本實施例；根據S3計算結果，提取處于篩選范圍內的連通區域，初步濾除S2三維圖像中的非標記點成分，得到所有的標記點和少量體素數目和標記點結構相當的成分；
[0036]S5根據標記點尺寸設定連通區域內兩個體素最大間距的范圍，計算標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]設定連通區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域兩個體素最大間距，保留最大間距在最大間距范圍內的連通區域，精確濾除非標記點成分，得到僅含有標記點結構的三維圖像，然后進一步確定標記點結構的三維坐標。
[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與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效·的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于光學手術導航系統的標記點，所述標記點與發光球配套使用，其特征在于，包括底座及位于底座上表面的突起，所述發光球內部具有凹槽，所述突起的形狀與發光球的凹槽相對應，且嵌入凹槽，所述底座及突起為一體成形結構，且突起與底座關于同一豎直軸線對稱。
2.根據權利要求1所述的標記點，其特征在于，所述標記點由聚氯乙烯制成。
3.根據權利要求1所述的標記點，其特征在于，所述底座為圓柱體結構。
4.根據權利要求1所述的標記點，其特征在于，所述底座底部設置粘貼裝置。
【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 優先權日:2013年12月3日
【發明者】楊榮騫, 寧海, 馬阿敏, 吳效明 申請人:華南理工大學