[go: up one dir, main page]

CN114569201A - 一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置 - Google Patents

一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114569201A
CN114569201A CN202210140030.7A CN202210140030A CN114569201A CN 114569201 A CN114569201 A CN 114569201A CN 202210140030 A CN202210140030 A CN 202210140030A CN 114569201 A CN114569201 A CN 114569201A
Authority
CN
China
Prior art keywords
camera
puncture needle
offset
puncture
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210140030.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114569201B (zh
Inventor
王开瑞
李雪吉
姚鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Foshan Baikang Robot Technology Co ltd
Original Assignee
Foshan Baikang Robot Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Foshan Baikang Robot Technology Co ltd filed Critical Foshan Baikang Robot Technology Co ltd
Priority to CN202210140030.7A priority Critical patent/CN114569201B/zh
Publication of CN114569201A publication Critical patent/CN114569201A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114569201B publication Critical patent/CN114569201B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
    • A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
    • A61B17/3403—Needle locating or guiding means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/361—Image-producing devices, e.g. surgical cameras
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2055—Optical tracking systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2065—Tracking using image or pattern recognition

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

本发明公开了一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置，属于医用器械领域。包括穿刺针，相机，测距传感器以及机架；所述穿刺针与机架连接，相机位于穿刺针正下方与机架连接，测距传感器与机架相连。以相机底面作为基准面，获得相机与穿刺目标平面之间的距离L，以及相机和穿刺针各自轴线的中心距P；通过距离L和中心距P计算目标点偏移角度；并计算目标点偏移角度a占相机视角N的比例，从而获得相机图像视角下虚拟进针点的偏移量；本发明可以实现对穿刺手术导航术中穿刺进针点测量，提高术中穿刺进针精度。

Description

一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体为一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置。
背景技术
穿刺手术是目前临床应用中最为常用的诊疗手段，随着机器人技术的进一步发展，机器人远程辅助穿刺手术的需求日渐增加。在机器人远程辅助穿刺手术状态下，需要医生通过视觉实时观察当前穿刺针的进针位置以及进针状态。
然而由于穿刺设备的空间结构以及相机成像原理的制约，相机与穿刺针之间存在一定偏移量，由此导致穿刺针的进针点并非位于相机图像的几何中心，同时随着穿刺针与患者皮肤表面的距离不同而实时偏移。由此会导致医生难以准确判断穿刺的目标位置，以致降低穿刺精度甚至产生严重的医疗事故。
发明内容
本发明提出一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置用于医疗器械领域。解决了目前穿刺设备导航中存在的图像空间下穿刺进针点难以准确判断的问题。通过对穿刺针与穿刺目标间距离检测的方式，结合相机视角成像原理，实现了在相机空间下的穿刺导航目标点的准确检测，可有效提高穿刺导航术中的穿刺进针点精度，与激光指示方法相比风险较低，同时结构简洁，对现有医疗穿刺设备构型影响较小，具有良好的通用性。
本发明采用如下方案：
一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：以相机(2)底面作为基准面，获得相机(2)与穿刺目标平面(5)之间的距离L，以及相机(2)和穿刺针(1)各自轴线的中心距P；
步骤2：通过距离L和中心距P计算目标点偏移角度：
根据公式：a_offset=arctan(P/L)获得目标点偏移角度a；
步骤3：计算目标点偏移角度a占相机视角N的比例：
根据公式：F_ratio= a_offset/(N/2)
步骤4：计算相机图像视角下虚拟进针点的偏移量：
在相机图像中进针点(62)位置的偏移像素k可根据公式：
k=h* F_ratio=h* a_offset/(N/2)获得；
其中，h为相机图像空间中针体(61)轴线方向像素总数量的二分之一。
作为优选，包括穿刺针(1)，相机(2)，测距传感器(3)以及机架(4)；所述穿刺针(1)与机架(4)连接，相机(2)位于穿刺针(1)正下方与机架(4)连接，测距传感器(3) 与机架(4)相连。
本发明的有益效果在于：
1. 本发明可以实现对穿刺手术导航术中穿刺进针点测量，提高术中穿刺进针精度；
2. 本发明采用了在导航相机图像空间下的穿刺进针点显示，避免了在物理空间下通过激光标定等方式对安全以及操控空间的干扰；
3. 在进针点检测的同时可以获得穿刺针针尖与待穿刺皮肤表面间的距离，在不增加额外传感装置的情况下可进一步提高医生对进针状态的判断，提升穿刺手术的安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明检测原理示意图；
图3 为相机图像空间下进针点偏移原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
以下结合附图进一步说明本发明的具体结构及实施方式。
本发明的结构组成如图1、图2、图3
本发明采用如下方案：
实施例1：
一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：以相机(2)底面作为基准面，获得相机(2)与穿刺目标平面(5)之间的距离L，以及相机(2)和穿刺针(1)各自轴线的中心距P；
步骤2：通过距离L和中心距P计算目标点偏移角度：
根据公式：a_offset=arctan(P/L)获得目标点偏移角度a；
步骤3：计算目标点偏移角度a占相机视角N的比例：
根据公式：F_ratio= a_offset/(N/2)
步骤4：计算相机图像视角下虚拟进针点的偏移量：
在相机图像中进针点(62)位置的偏移像素k可根据公式：
k=h* F_ratio=h* a_offset/(N/2)获得；
其中，h为相机图像空间中针体(61)轴线方向像素总数量的二分之一。
实施例2：
一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置，其特征在于包括穿刺针(1)，相机(2)，测距传感器(3)以及机架(4)；所述穿刺针(1)与机架(4)连接，相机(2)位于穿刺针(1)正下方与机架(4)连接，测距传感器(3) 与机架(4)相连。
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 。

Claims (2)

1.一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：以相机(2)底面作为基准面，获得相机(2)与穿刺目标平面(5)之间的距离L，以及相机(2)和穿刺针(1)各自轴线的中心距P；
步骤2：通过距离L和中心距P计算目标点偏移角度：
根据公式：a_offset=arctan(P/L)获得目标点偏移角度a；
步骤3：计算目标点偏移角度a占相机视角N的比例：
根据公式：F_ratio= a_offset/(N/2)
步骤4：计算相机图像视角下虚拟进针点的偏移量：
在相机图像中进针点(62)位置的偏移像素k可根据公式：
k=h* F_ratio=h* a_offset/(N/2)获得；
其中，h为相机图像空间中针体(61)轴线方向像素总数量的二分之一。
2.根据权利要求1所述的一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置，其特征在于包括穿刺针(1)，相机(2)，测距传感器(3)以及机架(4)；所述穿刺针(1)与机架(4)连接，相机(2)位于穿刺针(1)正下方与机架(4)连接，测距传感器(3) 与机架(4)相连。
CN202210140030.7A 2022-02-16 2022-02-16 一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置 Active CN114569201B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210140030.7A CN114569201B (zh) 2022-02-16 2022-02-16 一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210140030.7A CN114569201B (zh) 2022-02-16 2022-02-16 一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114569201A true CN114569201A (zh) 2022-06-03
CN114569201B CN114569201B (zh) 2023-11-17

Family

ID=81770662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210140030.7A Active CN114569201B (zh) 2022-02-16 2022-02-16 一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114569201B (zh)

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002085419A (ja) * 2000-09-18 2002-03-26 Hitachi Medical Corp 医用画像診断装置を用いた穿刺針挿入制御システム
US20040128102A1 (en) * 2001-02-23 2004-07-01 John Petty Apparatus and method for obtaining three-dimensional positional data from a two-dimensional captured image
JP2007000226A (ja) * 2005-06-22 2007-01-11 Toshiba Corp 医用画像診断装置
US20140323854A1 (en) * 2013-04-25 2014-10-30 Konica Minolta, Inc. Ultrasound diagnostic imaging apparatus and ultrasound image display method
US20160058399A1 (en) * 2013-05-09 2016-03-03 Kabushiki Kaisha Toshiba X ray diagnostic apparatus and puncture needle insertion assistant method
CN106859742A (zh) * 2017-03-21 2017-06-20 北京阳光易帮医疗科技有限公司 一种穿刺手术导航定位系统和方法
US20190307515A1 (en) * 2018-04-10 2019-10-10 Konica Minolta, Inc. Ultrasound diagnostic apparatus and puncture needle shift angle calculation method
US20200110962A1 (en) * 2018-10-03 2020-04-09 SmartCone Technologies, Inc. Optics based multi-dimensional target and multiple object detection and tracking method
CN111012506A (zh) * 2019-12-28 2020-04-17 哈尔滨工业大学 基于立体视觉的机器人辅助穿刺手术末端工具中心标定方法
CN111407370A (zh) * 2020-03-10 2020-07-14 山东大学 一种用于肿瘤精准穿刺的导航装置及ct视觉导航系统
CN112336433A (zh) * 2020-11-10 2021-02-09 亿盛欣科技(北京)有限公司 用于指示手术器械作用位置的装置、使用方法及标定方法
CN112957041A (zh) * 2021-03-08 2021-06-15 北京伟浩君智能技术有限公司 基于血管图像的采血机器人控制方法及装置
CN113198099A (zh) * 2021-04-19 2021-08-03 佛山市柏康机器人技术有限公司 一种粒子植入机器人系统及方法
CN113310403A (zh) * 2021-04-02 2021-08-27 深圳市世宗自动化设备有限公司 相机对针方法、装置及系统
CN113349897A (zh) * 2021-07-13 2021-09-07 安徽科大讯飞医疗信息技术有限公司 一种超声穿刺的引导方法、装置以及设备
CN113616293A (zh) * 2020-05-07 2021-11-09 孙建松 一种基于姿态角超声引导穿刺导航系统及方法
CN113786229A (zh) * 2021-09-15 2021-12-14 苏州朗润医疗系统有限公司 一种基于ar增强现实的辅助穿刺导航方法
CN113786228A (zh) * 2021-09-15 2021-12-14 苏州朗润医疗系统有限公司 一种基于ar增强现实的辅助穿刺导航系统

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002085419A (ja) * 2000-09-18 2002-03-26 Hitachi Medical Corp 医用画像診断装置を用いた穿刺針挿入制御システム
US20040128102A1 (en) * 2001-02-23 2004-07-01 John Petty Apparatus and method for obtaining three-dimensional positional data from a two-dimensional captured image
JP2007000226A (ja) * 2005-06-22 2007-01-11 Toshiba Corp 医用画像診断装置
US20140323854A1 (en) * 2013-04-25 2014-10-30 Konica Minolta, Inc. Ultrasound diagnostic imaging apparatus and ultrasound image display method
US20160058399A1 (en) * 2013-05-09 2016-03-03 Kabushiki Kaisha Toshiba X ray diagnostic apparatus and puncture needle insertion assistant method
CN106859742A (zh) * 2017-03-21 2017-06-20 北京阳光易帮医疗科技有限公司 一种穿刺手术导航定位系统和方法
US20190307515A1 (en) * 2018-04-10 2019-10-10 Konica Minolta, Inc. Ultrasound diagnostic apparatus and puncture needle shift angle calculation method
US20200110962A1 (en) * 2018-10-03 2020-04-09 SmartCone Technologies, Inc. Optics based multi-dimensional target and multiple object detection and tracking method
CN111012506A (zh) * 2019-12-28 2020-04-17 哈尔滨工业大学 基于立体视觉的机器人辅助穿刺手术末端工具中心标定方法
CN111407370A (zh) * 2020-03-10 2020-07-14 山东大学 一种用于肿瘤精准穿刺的导航装置及ct视觉导航系统
CN113616293A (zh) * 2020-05-07 2021-11-09 孙建松 一种基于姿态角超声引导穿刺导航系统及方法
CN112336433A (zh) * 2020-11-10 2021-02-09 亿盛欣科技(北京)有限公司 用于指示手术器械作用位置的装置、使用方法及标定方法
CN112957041A (zh) * 2021-03-08 2021-06-15 北京伟浩君智能技术有限公司 基于血管图像的采血机器人控制方法及装置
CN113310403A (zh) * 2021-04-02 2021-08-27 深圳市世宗自动化设备有限公司 相机对针方法、装置及系统
CN113198099A (zh) * 2021-04-19 2021-08-03 佛山市柏康机器人技术有限公司 一种粒子植入机器人系统及方法
CN113349897A (zh) * 2021-07-13 2021-09-07 安徽科大讯飞医疗信息技术有限公司 一种超声穿刺的引导方法、装置以及设备
CN113786229A (zh) * 2021-09-15 2021-12-14 苏州朗润医疗系统有限公司 一种基于ar增强现实的辅助穿刺导航方法
CN113786228A (zh) * 2021-09-15 2021-12-14 苏州朗润医疗系统有限公司 一种基于ar增强现实的辅助穿刺导航系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN114569201B (zh) 2023-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112006779B (zh) 一种手术导航系统精度检测方法
EP1718202B1 (en) Device and method for the determination of the position of a catheter in a vascular system
WO2018035942A1 (zh) 一种柔性穿刺针针尖自动跟踪装置及方法
US20120323111A1 (en) Method and system for characterizing and visualizing electromagnetic tracking errors
US20120289836A1 (en) Automatic real-time display system for the orientation and location of an ultrasound tomogram in a three-dimensional organ model
US20020035864A1 (en) Calibration method and apparatus for calibrating position sensors on scanning transducers
CN106108951B (zh) 一种医用实时三维定位追踪系统及方法
CN105919595B (zh) 用于跟踪运动物体体内具有磁信号的微型装置的系统和方法
CN107348931B (zh) 一种胶囊内窥镜空间姿态测定系统
US20130188851A1 (en) Information processing apparatus and control method thereof
US8887551B2 (en) Calibration of instrument relative to ultrasonic probe
EP2921116B1 (en) Medical image display apparatus, method, and program
US10376235B2 (en) Needle guide system and medical intervention system
JP7618900B1 (ja) 磁気ボールの較正方法及び磁気ボールの較正装置
EP3056145B1 (de) Verfahren zur bestimmung einer position und einer orientierung eines endoskops in einem hohlraum
US20130079636A1 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and method thereof
CN103767734A (zh) 无线曲面超声宽景成像方法及装置
US11819320B2 (en) Method and system for determining orientation of capsule endoscope
CN114569201A (zh) 一种图像导航穿刺进针点检测方法及装置
CN105662478B (zh) 一种用于机器人辅助微创手术的触诊器械及使用方法
CN117100397A (zh) 一种手术导航定位系统的配准方法及其系统
CN113786173A (zh) 一种人体热成像采集系统及采集方法
CN114732521A (zh) 一种磁定位装置跟踪定位精度评估系统
US20240008895A1 (en) Needle guidance system
KR102615722B1 (ko) 초음파 스캐너 및 초음파 스캐너에서의 조준 가이드 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant