一種微創(chuàng)骨手術(shù)導(dǎo)向通道的定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種定位方法，微創(chuàng)骨手術(shù)導(dǎo)向通道的定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微創(chuàng)骨手術(shù)時(shí)，各種器械、螺釘（包括椎弓根手術(shù)時(shí)的固定螺釘）等通常是經(jīng)一導(dǎo) 向通道進(jìn)入到人體內(nèi)的骨手術(shù)部位，因此，在手術(shù)前需要確定該導(dǎo)向通道的位置和方向，通 常采用多角度的X光或?qū)颊哌M(jìn)行全身CT掃描和三維重建的方法，才能確定導(dǎo)向通道的位 置和方向，這種依靠多角度的X光或CT進(jìn)行定位的方法，一方面，對(duì)于患者身體造成較大 輻射；另一方面，使實(shí)施該類手術(shù)的醫(yī)生長(zhǎng)期處于X光輻射的環(huán)境下，對(duì)醫(yī)生的健康極為不 利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種對(duì)于微創(chuàng)骨手術(shù)導(dǎo) 向通道的定位方法，減少X光或CT掃描對(duì)患者或醫(yī)生的輻射，方法簡(jiǎn)單易行。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供：
[0005] 步驟1)在待手術(shù)區(qū)域體表設(shè)置一可顯示于X光中的參考點(diǎn)和參考標(biāo)尺，對(duì)包含參 考點(diǎn)和參考標(biāo)尺在內(nèi)的待手術(shù)區(qū)域在兩個(gè)維度上拍X光片；
[0006] 步驟2)將兩次所拍的包含參考點(diǎn)0和參考標(biāo)尺的X光片數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中，根據(jù) 兩次所拍的X光片反映出的手術(shù)區(qū)域的病灶，在每張X光片中確定a、b兩個(gè)導(dǎo)向點(diǎn)的像素 點(diǎn)坐標(biāo)；
[0007] 步驟3)由計(jì)算機(jī)根據(jù)兩次所拍的X光片數(shù)據(jù)、參考點(diǎn)0和參考標(biāo)尺及導(dǎo)向點(diǎn)數(shù)據(jù) 計(jì)算a、b兩個(gè)導(dǎo)向點(diǎn)的三維坐標(biāo)，根據(jù)a、b兩個(gè)導(dǎo)向點(diǎn)的三維坐標(biāo)確定兩個(gè)導(dǎo)向點(diǎn)之間連 接所形成的直線AB，該直線定位了導(dǎo)向通道的位置及方向。
[0008] 還包括一確定直線AB向外延伸的兩個(gè)外延點(diǎn)的三維坐標(biāo)的步驟。
[0009] 步驟1中，在X、Y方向，X、Z方向或Y、Z方向上拍攝X光片。
[0010] 步驟2中每張X光片中兩個(gè)導(dǎo)向點(diǎn)為三維空間中相對(duì)應(yīng)的相同的兩個(gè)點(diǎn)。
[0011] 參考點(diǎn)〇的像素點(diǎn)坐標(biāo)記為（oxl，ozl, oyl, oz2) ;a、b兩個(gè)導(dǎo)向點(diǎn)的像素點(diǎn)坐標(biāo)記 為（axl，azl，ayl，az2)、（bxl，bzl，byl，bz2);參考點(diǎn) 0 的三維坐標(biāo)記為（ox，oy，oz)，則 a、 b兩個(gè)導(dǎo)向點(diǎn)的三維坐標(biāo)（ax, ay, az)、（bx, by, bz)為：
[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為根據(jù)參考標(biāo)尺得到的相鄰像素點(diǎn)之間的三維空間長(zhǎng)度，az為基于正位X 光照片和參考點(diǎn)計(jì)算得到的z方向三維坐標(biāo)，az'為基于側(cè)位X光照片和參考點(diǎn)計(jì)算得到 的Z方向三維坐標(biāo)；兩者在實(shí)際數(shù)值上相等，做均值處理，新的az = az' = (az+az'）/2，并 根據(jù)新的az和az'計(jì)算新的z方向像素坐標(biāo)azl和az2;導(dǎo)向點(diǎn)b同理可得。
[0018] 兩個(gè)外延點(diǎn)C和D的三維坐標(biāo)記為（ex, cy,CZ)和（dx, dy, dz)，由式（2)得到
[0022]相應(yīng)的外延點(diǎn)C和D在X光片上的像素點(diǎn)坐標(biāo)（cxl, czl, cyl, cz2)、 (dxl, dzl, dyl, dz2)位置根據(jù)參考點(diǎn)0的像素點(diǎn)坐標(biāo)（oxl, ozl, oyl, oz2)及參考點(diǎn)0的三 維坐標(biāo)（ox, oy, oz)和式（3)計(jì)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為根據(jù)參考標(biāo)尺得到的相鄰像素點(diǎn)之間的三維空間長(zhǎng)度；
[0029] 根據(jù)像素點(diǎn)坐標(biāo)在X光片上標(biāo)示外延點(diǎn)C和D的位置。
[0030] 所述計(jì)算機(jī)具有一觸摸式顯示屏，通過點(diǎn)擊顯示屏上顯示的X光片確定每張X光 片上的兩個(gè)導(dǎo)向點(diǎn)的位置。
[0031] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：
[0032] 本發(fā)明的方法可以快速確定微創(chuàng)骨手術(shù)導(dǎo)向通道的位置和走向，只需對(duì)患者照2 次X光，不需不斷多角度拍X光調(diào)整導(dǎo)向通道的位置和方向，或通過全身掃描進(jìn)行三維CT 重建，以確定導(dǎo)向通道的位置和方向，從而減少X光或CT掃描對(duì)醫(yī)生或患者的輻射，方法簡(jiǎn) 單易行。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方 案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0034] 本發(fā)明的微創(chuàng)骨手術(shù)導(dǎo)向通道的定位方法，包括以下步驟：
[0035] 步驟1)在待手術(shù)區(qū)域體表設(shè)置一可顯示于X光中的參考點(diǎn)和參考標(biāo)尺，對(duì)包含參 考點(diǎn)和參考標(biāo)尺在內(nèi)的待手術(shù)區(qū)域在兩個(gè)維度上拍X光片；
[0036] 步驟2)將兩次所拍的包含參考點(diǎn)0和參考標(biāo)尺的X光片數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中，根據(jù) 兩次所拍的X光片反映出的手術(shù)區(qū)域的病灶，在每張X光片中確定a、b兩個(gè)導(dǎo)向點(diǎn)的像素 點(diǎn)坐標(biāo)；
[0037] 步驟3)由計(jì)算機(jī)根據(jù)兩次所拍的X光片數(shù)據(jù)、參考點(diǎn)及導(dǎo)向點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算a、b兩個(gè) 導(dǎo)向點(diǎn)的三維坐標(biāo)，根據(jù)a、b兩個(gè)導(dǎo)向點(diǎn)的三維坐標(biāo)確定兩個(gè)導(dǎo)向點(diǎn)之間連接所形成的直 線AB，該直線定位了導(dǎo)向通道的位置及方向。
[0038]本實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)具有一觸摸式顯示屏，通過點(diǎn)擊顯示屏上顯示的每張X光片 確定每張X光片上的兩個(gè)導(dǎo)向點(diǎn)的位置。
[0039] 實(shí)施例1
[0040] 本實(shí)施例中，可由Matlab軟件編程實(shí)現(xiàn)本方法的計(jì)算。參考點(diǎn)0作為三維空間的 原點(diǎn)，導(dǎo)向點(diǎn)A和導(dǎo)向點(diǎn)B由醫(yī)生選點(diǎn)，外延點(diǎn)C和D是輸出給外部?jī)x器使用的。本方法中 有兩套坐標(biāo)系統(tǒng)，一套是真實(shí)的三維坐標(biāo)（x，y，z)，另一套是描述正位和側(cè)位X光照片像素 點(diǎn)的坐標(biāo)（xl，zl，yl，z2)。表1中列舉了程序中所需數(shù)據(jù)。
[0041] 1、通過點(diǎn)擊，選擇參考點(diǎn)0、導(dǎo)向點(diǎn)A和導(dǎo)向點(diǎn)B，數(shù)據(jù)如表1 :
[0042] 表1坐標(biāo)數(shù)據(jù)
[0043]
[0044] 2、根據(jù)參考點(diǎn)0和參考標(biāo)尺計(jì)算出導(dǎo)向點(diǎn)A和導(dǎo)向點(diǎn)B的三維坐標(biāo)，算法如下（假 定此處的相鄰像素點(diǎn)之間的三維空間長(zhǎng)度1為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 (