一种手持式智能融合造影导航系统的制作方法

本发明涉及图像识别和医疗造影技术领域，特别是涉及一种手持式智能融合造影导航系统。

背景技术：

尸体血管造影技术作为法医学尸体检验的方法之一，其获取的信息作为证据或侦查线索，在司法实践中发挥重要作用。然而，目前常用的五大类比对剂中，其效果并不理想，存在着血管中稳定性差、容易渗透出血管壁、造成小血管和毛细血管栓塞等问题，容易破坏检材，无法进行重复检验。

在传统的外科解剖中，法医需要在解剖前采集尸体的二维序列医学图像，并根据图像信息和自己的经验针对不同的尸体制定出不同的解剖计划，但实际解剖过程中，法医根本不能准确地观察解剖器械与尸体的病灶及重要的组织器官间的相对位置关系，这就使得实际解剖过程存在很大的不稳定性与随机性。因此，解剖计划的执行效果与精度，都主要凭借着法医在长期的解剖过程中积累的经验。但是，由于每个尸体的器官组织以及病灶都存在着差异性，所以，法医的临床经验只能在一定程度上起到作用，并不能保证解剖能够精确无误地被实施。解剖导航系统正是为了克服传统解剖中的这些缺陷而发展起来的。

技术实现要素：

为了解决当期针对检测尸体血管时的造影成像问题，本发明请求保护一种手持式智能融合造影导航系统，可以通过空间配准建立图像坐标系和尸体坐标系之间准确的转换关系，导航系统实时地展示术前构建的解剖器械模型和解剖模型间的位置关系，合理展现出尸体检测血管的造影影像。

本发明请求保护一种手持式智能融合造影导航系统，应用于尸体解剖过程，其特征在于，包括：

手持造影装置，用于向尸体中注入比对剂，将尸体的检测器官进行刺入，生成尸体检测血管血管的造影影像；

造影导航系统显示装置，采用可视化图示屏幕显示，依据尸体中注入的比对剂，对尸体的检测血管进行横切面和纵切面的分别展示，所述造影导航系统显示装置还具有模型显示区域，用于显示基于尸体的检测血管内的血管建立的三维立体模型；

磁电导航装置，通过空间配准建立图像坐标系和尸体坐标系之间准确的转换关系，导航系统实时地展示术前构建的解剖器械模型和解剖模型间的位置关系，进而为其提供真实血管壁性状下解剖器械和尸体体内组织器官的位置信息。

本系统运用磁电追踪进行空间配准的原理，建立用于空间配准的数学模型，同时基于初始化转换矩阵的必要性，以血管硅胶模型为对象对初配准算法和在初配准的基础上进行的精配准算法进行设计，对模拟的导管路径数据进行实验和配准误差的计算，对整个配准算法的准确性、可行性进行验证，设计出适合于造影的专业设备，构建尸体血液循环系统，以简化操作步骤，降低技术操作难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为本发明的一种手持式智能融合造影导航系统的模块结构图。

附图2为本发明的一种手持式智能融合造影导航系统的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照附图1，本发明的一种手持式智能融合造影导航系统的模块结构图，应用于尸体解剖过程，其特征在于，参照附图2，本发明的一种手持式智能融合造影导航系统的工作流程图，包括：

手持造影装置，用于向尸体中注入比对剂，将尸体的检测器官进行刺入，生成尸体检测血管血管的造影影像；

造影导航系统显示装置，采用可视化图示屏幕显示，依据尸体中注入的比对剂，对尸体的检测血管进行横切面和纵切面的分别展示，所述造影导航系统显示装置还具有模型显示区域，用于显示基于尸体的检测血管内的血管建立的三维立体模型；

磁电导航装置，通过空间配准建立图像坐标系和尸体坐标系之间准确的转换关系，导航系统实时地展示术前构建的解剖器械模型和解剖模型间的位置关系，进而为其提供真实血管壁性状下解剖器械和尸体体内组织器官的位置信息。

优选的，所述手持造影装置还包括扫描成像装置，具体的，在向尸体中注入比对剂，将尸体的检测器官进行刺入后，所述扫描成像装置进行血管标定，所述扫描成像装置发出激光线扫描标定后的血管，实时在线重建被扫描所述标定后的血管的三维模型，进行多曲面配准。

优选的，所述手持造影装置，用于向尸体中注入比对剂，将尸体的检测器官进行刺入，生成尸体检测血管血管的造影影像，还包括：

在解剖前，根据尸体检测的位置，将能被医学影像设备识别的注册标记点贴在尸体的体表，并保证标记点能够将尸体的检测血管包裹，以提高导航系统注册的精度；

通过医学成像系统获得带有注册标记点的尸体二维医学序列切面图像，然后利用导航系统系统将采集到的尸体的二维图像序列载入并对其进行诸如图像信息浏览以及图像分割图像处理过程，提取出感兴趣的组织器官以及检测血管，并对提取出的图像数据进行三维重建和可视化处理，获得检测及其周围组织器官的三维模型；

根据上述三维重建的结果给尸体制定合理的解剖路径与计划，并完成对解剖过程的模拟；

优选的，导航解剖显示装置，采用可视化图示屏幕显示，依据尸体中注入的比对剂，对尸体的检测血管进行横切面和纵切面的分别展示，所述导航解剖显示装置还具有模型显示区域，用于显示基于尸体的检测血管内的血管建立的三维立体模型，具体包括：

进行实际的解剖中实时导航解剖操作，导航系统系统首先要建立自身与空间三维导航系统通讯，并运用解剖器械注册技术，获得解剖器械尖端在三维导航系统中的坐标值，进而可通过器械尖端和导航系统系统的数据采集功能，采集术前贴于尸体体表的实际注册点的位置信息；

再利用导航系统系统获取尸体三维虚拟器官模型表面虚拟注册点的位置信息，运用实际注册点和虚拟注册点这两组位置信息，通过导航系统的注册功能，就可以将尸体的三维虚拟模型与其实际体位以及解剖器械实际位置统一到虚拟坐标系下；

解剖中，通过导航技术，导航系统可以运用三维导航系统实时采集解剖器械尖端的空间位置并将其转换到虚拟坐标下实时显示，通过系统界面实时地观察解剖器械与尸体检测及其周围组织器官之间的相对位置关系，从而指导下一步的解剖操作；

在解剖完成后，通过医学影像设备重新扫描解剖后尸体的二维图像，并通过三维重建技术重新获得尸体的三维虚拟模型，并将其与解剖前的三维模型进行比对，对解剖的效果进行评价。

进一步地，磁电导航装置，通过空间配准建立图像坐标系和尸体坐标系之间准确的转换关系，导航系统实时地展示术前构建的解剖器械模型和解剖模型间的位置关系，进而为其提供真实血管壁性状下解剖器械和尸体体内组织器官的位置信息，具体包括：

建立血管分支的选择机制和对应点对的计算方法，构建血管内比对剂循环流动的通路，再在外部添加一种自然泵力装置，保证血液处于流动状态，从而使灌装和成像时的血管形态最接近于生理状态下的血液流动状态；

针对处于分叉点的路径点在选择中心线对应点过程中存在的模糊性现象，设计提高计算路径对应点鲁棒性的方法针对初配准产生的较采用路径弯角点的识别算法对转换参数进行补偿；

依据在不同类别血管分支中血管半径对导管路径和对应中心线间距离，在目标函数中引入血管半径参数，并针对该目标函数的参数存在部分耦合这一特性。

其中，对血管类别进行区分成不同血管，包括但不限于毛细血管、动脉血管、静脉血管，初始聚类簇数优化，基于血管壁性状数据计算来确定聚类簇数，迭代过程优化，先找出血管壁性状数据组内平方误差和最大的组,计算出距离该簇质点距离最大的k个点,根据这k个点来对该簇进行二分聚类,然后可以得到k个二分聚类集合,选择平方误差和最小的划分来替换掉原始的簇；

所述初始聚类簇数的计算公式为：

k表示聚类的簇数,n表示所有数据的数量,dis表示两个数据点之间的距离,。表示每个簇之间的质点的平方误差和,这个值越大表示每个簇之间距离越远,数据聚集越明显,聚类的效果越好。公式表示组内的平方误差和,表示的是每个簇的汇聚情况,这个值越小,表示每个簇里聚类的效果越好

分别计算血管壁性状数据集合中剩余对象与簇中心点之间的距离并将该对象分配到距离最近的簇中；

通过分别计算形成的k个簇中所有对象的均值，重新选定均值作为簇中心；

不断迭代直到簇中心不再需要变化；

输出最终聚类结果。

优选的，所述通过医学成像系统获得带有注册标记点的尸体二维医学序列切面图像，然后利用导航系统系统将采集到的尸体的二维图像序列载入并对其进行诸如图像信息浏览以及图像分割图像处理过程，提取出感兴趣的组织器官以及检测血管，并对提取出的图像数据进行三维重建和可视化处理，就获得了检测及其周围组织器官的三维模型，具体包括：

将每个切面图像中所包括的地区按元数据和图谱划分为若干个更小的纵向排列和横向排列的，为每个切面图像对应生成一个压缩切面图像，生成压缩切面图像过程中对每一个的原始切面数据作如下处理：

通过网络与一个或多个其它网络终端相连接，索引数据、待查数据及其之间的对应关系中的至少一项通过网络被存储在至少一个网络终端上，所述索引数据、待查数据及其之间的对应关系可以存储在同一个网络终端上，也可以分别存储在三个不同的网络终端上，或者在更多的网络终端上保存多个副本作为备份；

选取该目标血管的部分血管为样本血管，寻求损伤规律和特性，从而根据目标血管的损伤特性识别其损伤状态，以采集到的样本血管的长时间连续变化图像为基础，首先获取样本血管的血管位置，然后结合该样本血管所损伤的土壤的土壤特性信息，进一步获取血管的血管色彩纹理；

比较和计算该的各点的原始切面数据，取最小值作为基准值，将该原始切面数据中各点的切面值与基准值比较，计算得到各点的切面值与基准值之间的差值，将该内所有差值的最大值作为本的最大差值，根据最大差值为本确定一个差值存储的种类值；

计算血管视频图像中邻接图像帧的色彩纹理变化距离，假设在邻接的图像帧(i帧，i+1帧)中，血管内部的色彩纹理坐标分别为(xik,yik,zik)和(xi+1,k,yi+1,k,zi+1,k)，则色彩纹理变化距离为dik，dik按下式求得：

dik²＝(xik-xi+1,k)²+(yik-yi+1,k)²+(zik-zi+1,k)²。

叠加所有所述色彩纹理变化距离，获取对应样本血管的血管内部的色彩纹理变化图；

对上述步骤求得的所有色彩纹理变化距离按下式进行叠加，得到血管内部的色彩纹理变化图：

式中，dk表示样本血管第k个血管内部的色彩纹理变化图取值，dik表示样本血管内部的第k个血管内部第i个邻接图像帧中色彩纹理变化距离。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。