本發(fā)明涉及醫(yī)療輔助設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種柔性穿刺針針尖自動(dòng)跟蹤裝置及方法。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)有的微創(chuàng)手術(shù)中，柔性針穿刺的應(yīng)用潛力越來越大，醫(yī)生在進(jìn)行柔性針穿刺手術(shù)中對(duì)針尖定位精度的要求非常高，并且需要實(shí)時(shí)跟蹤針尖的位置?？焖俑欋樇馕恢眯枰ㄎ蛔粉櫻b置能自主快速準(zhǔn)確定位，并且對(duì)外形復(fù)雜的穿刺對(duì)象有很好的追蹤適應(yīng)，這需要自動(dòng)跟蹤裝置的運(yùn)動(dòng)靈活性和位置跟蹤精確性提出了更高的要求。目前臨床微創(chuàng)手術(shù)所使用的柔性針穿刺跟蹤設(shè)備主要是由計(jì)算機(jī)斷層攝影和核磁共振成像掃描手段和定位設(shè)備相結(jié)合來獲得。在傳統(tǒng)針尖位置定位是通過在針尖安裝傳感器來識(shí)別針尖位置，通過矩陣轉(zhuǎn)換到醫(yī)學(xué)影像坐標(biāo)系中，醫(yī)生通過了解針尖位置和腫瘤靶區(qū)之間的相對(duì)位置的關(guān)系來進(jìn)一步控制針的軌跡。中國發(fā)明專利號(hào)為：201510173724.0的專利文件中公開了一種在介入手術(shù)過程中相對(duì)于裝置坐標(biāo)系定位介入治療針的介入治療針定位方法，在該技術(shù)方案中其將傳感器固定在針桿上，通過跟蹤傳感器位置來推算確定針尖位置，然而這種方法在固定傳感器上帶來很大的難度，在針桿上固定傳感器會(huì)對(duì)針的剛度造成一定的影響，容易導(dǎo)致針尖斷落或者傳感器脫落，給手術(shù)帶來再次的困難；傳感器位置和針尖位置之間是通過坐標(biāo)系計(jì)算，介入針在穿刺過程會(huì)發(fā)生彎曲，在計(jì)算坐標(biāo)系過程會(huì)存在誤差，造成定位不準(zhǔn)確給治療帶來了困難。由此可見，針尖定位跟蹤設(shè)計(jì)的不足是給臨床使用帶來困難，限制介入針治療手術(shù)發(fā)展重要因素。若采取放射成像相結(jié)合跟蹤針尖位置的方案，由于其具有輻射危害，且成像時(shí)間較長，不易頻繁使用，不能對(duì)針尖的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為克服上述缺陷，本發(fā)明的目的即在于提供一種柔性穿刺針針尖自動(dòng)跟蹤裝置及方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明是一種柔性穿刺針針尖自動(dòng)跟蹤裝置及方法，包括：定位機(jī)械臂，超聲探頭、光學(xué)跟蹤設(shè)備和數(shù)據(jù)處理設(shè)備；所述超聲探頭安裝于所述定位機(jī)械臂的前端上，用于對(duì)被穿刺對(duì)象中的超聲圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；所述定位機(jī)械臂用于控制超聲探頭的移動(dòng)；所述光學(xué)跟蹤設(shè)備包括：光學(xué)測量儀，以及與該光學(xué)測量儀配合的第一定位標(biāo)志和第二定位標(biāo)志；所述第一定位標(biāo)志固定安裝于被穿刺對(duì)象上；所述第二定位標(biāo)志固定安裝于超聲探頭上；所述光學(xué)測量儀對(duì)第一定位標(biāo)志和第二定位標(biāo)志的位置進(jìn)行測量，得到光學(xué)測量數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備分別與所述超聲探頭和所述光學(xué)測量儀進(jìn)行連接，對(duì)超聲圖像數(shù)據(jù)和光學(xué)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，并根據(jù)光學(xué)測量數(shù)據(jù)以第一定位標(biāo)志為基準(zhǔn)建立基坐標(biāo)系，得到第二定位標(biāo)志在基坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)；又根據(jù)超聲圖像數(shù)據(jù)基準(zhǔn)建立超聲圖像坐標(biāo)系，獲取針尖在超聲圖像數(shù)據(jù)中的針尖圖像位置坐標(biāo)；將基坐標(biāo)系和超聲圖像坐標(biāo)系進(jìn)行疊加轉(zhuǎn)換，得到針尖在基坐標(biāo)系中的針尖位置坐標(biāo)；對(duì)所有針尖位置坐標(biāo)進(jìn)行記錄，得到當(dāng)前時(shí)刻的針尖運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，所述定位機(jī)械臂為具有六自由度的機(jī)械臂。進(jìn)一步，所述光學(xué)測量儀為光學(xué)雙目測量儀器。進(jìn)一步，所述第一、第二定位標(biāo)志上均設(shè)有四個(gè)球體，且該四個(gè)體球均處在同一個(gè)平面上。進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備中設(shè)有顯示屏，其用于對(duì)超聲圖像數(shù)據(jù)和光學(xué)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。本發(fā)明一種柔性穿刺針針尖自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于，包括：在被穿刺對(duì)象上和超聲探頭上分別固定安裝有第一定位標(biāo)志和第二定位標(biāo)志；以該第一定位標(biāo)志為基準(zhǔn)建立基坐標(biāo)系，使得第一定位標(biāo)志的平面法向?yàn)樵摶鴺?biāo)系的縱軸；超聲探頭獲取被穿刺對(duì)象中的超聲圖像，并根據(jù)超聲圖像建立超聲圖像坐標(biāo)系；超聲探頭搜尋被穿刺對(duì)象中的針尖，獲取針尖圖像；在獲取針尖圖像后根據(jù)該針尖圖像測量計(jì)算該針尖在超聲圖像的超聲圖像坐標(biāo)系中的針尖圖像位置坐標(biāo)；通過光學(xué)儀器觀測當(dāng)前第一定位標(biāo)志和第二定位標(biāo)志之間的位置關(guān)系，測量計(jì)算并記錄所述第二定位標(biāo)志在基坐標(biāo)系中的探頭位置坐標(biāo)；將基坐標(biāo)系和超聲圖像坐標(biāo)系進(jìn)行疊加轉(zhuǎn)換，使所述針尖圖像位置坐標(biāo)疊加至基坐標(biāo)系中的探頭位置坐標(biāo)中，得到該針尖在基坐標(biāo)系中的針尖位置坐標(biāo)；對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的針尖位置坐標(biāo)進(jìn)行記錄，并結(jié)合已被記錄的之前時(shí)刻的針尖位置坐標(biāo)，得到并記錄當(dāng)前時(shí)刻的針尖運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，所述超聲探頭搜尋被穿刺對(duì)象中的針尖，獲取針尖圖像包括：根據(jù)之前時(shí)刻的針尖運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的針尖位置坐標(biāo)進(jìn)行估算，得到針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡；將超聲探頭以第二速度沿針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行移動(dòng)，同時(shí)獲取被穿刺對(duì)象中的超聲圖像，并判斷該超聲圖像中，是否存在穿刺針圖像；若存在穿刺針圖像，則超聲探頭繼續(xù)沿針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行移動(dòng)，直到其獲取的超聲圖像中，不存在穿刺針圖像為止；當(dāng)該超聲探頭取的超聲圖像中不存在穿刺針圖像時(shí)，超聲探頭沿針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡的反方向進(jìn)行移動(dòng)，直到其獲取的超聲圖像中，再次出現(xiàn)穿刺針圖像為止；當(dāng)超聲圖像中再次出現(xiàn)穿刺針圖像時(shí)，尋找到針尖位置，并獲取并保存針尖圖像，在保存針尖圖像后，再次根據(jù)之前時(shí)刻的針尖運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的針尖位置坐標(biāo)進(jìn)行估算。進(jìn)一步，所述超聲探頭繼續(xù)沿針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行移動(dòng)包括：超聲探頭以第二速度繼續(xù)沿針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行移動(dòng)，所述第二速度大于第一速度；所述第一速度為針尖在被穿刺對(duì)象中進(jìn)行穿刺進(jìn)針的移動(dòng)速度。進(jìn)一步，所述超聲探頭沿針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡的反方向進(jìn)行移動(dòng)包括：超聲探頭以第三速度沿針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡的反方向進(jìn)行移動(dòng)，所述第三速度小于第一速度。本發(fā)明利用超聲波成像與光學(xué)定位相結(jié)合的方法進(jìn)行定位跟蹤，其具有沒有放射傷害，且定位精度高的優(yōu)點(diǎn)；并且本發(fā)明的定位跟蹤裝置不需要使用傳感器固定針桿上，免去了由于針彎曲而造成針剛度不足，容易發(fā)生斷針現(xiàn)象，或者傳感器容易脫落等問題，使用超聲波成像技術(shù)，沒有放射造成傷害，定位精度高，對(duì)針尖位置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控跟蹤，給臨床手術(shù)帶來了方便。附圖說明為了易于說明，本發(fā)明由下述的較佳實(shí)施例及附圖作詳細(xì)描述。圖1為本發(fā)明自動(dòng)跟蹤裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明自動(dòng)跟蹤裝置中的光學(xué)測量儀整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明自動(dòng)跟蹤裝置中的超聲探頭與定位標(biāo)志之間的裝配關(guān)系示意圖；圖4為本發(fā)明自動(dòng)跟蹤方法中的一個(gè)實(shí)施例的工作流程示意圖；圖5為本發(fā)明自動(dòng)跟蹤方法中獲取的針尖圖像的工作流程示意圖；圖6為本發(fā)明自動(dòng)跟蹤方法中的另一個(gè)實(shí)施例的工作流程示意圖。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請(qǐng)參閱圖1至圖3，本發(fā)明是一種柔性穿刺針針尖自動(dòng)跟蹤裝置，包括：定位機(jī)械臂1，超聲探頭2、光學(xué)跟蹤設(shè)備3和數(shù)據(jù)處理設(shè)備(未圖示)；所述超聲探頭2安裝于所述定位機(jī)械臂1的前端上，用于對(duì)被穿刺對(duì)象4中的超聲圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；所述定位機(jī)械臂1用于控制超聲探頭2的移動(dòng)；所述光學(xué)跟蹤設(shè)備3包括：光學(xué)測量儀31，以及與該光學(xué)測量儀31配合的定位標(biāo)志32，所述定位標(biāo)志32包括：第一定位標(biāo)志和第二定位標(biāo)志；所述第一定位標(biāo)志固定安裝于被穿刺對(duì)象4上；第一定位標(biāo)志是固定不動(dòng)的，用于識(shí)別被穿刺對(duì)象4的方位，并以此建立基坐標(biāo)系；所述第二定位標(biāo)志固定安裝于超聲探頭2上，第二定位標(biāo)志固定在超聲探頭2上，隨著探頭移動(dòng)而移動(dòng)，用于識(shí)別超聲探頭2的方位；所述光學(xué)測量儀31對(duì)第一定位標(biāo)志和第二定位標(biāo)志的位置進(jìn)行測量，得到光學(xué)測量數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備(未圖示)分別與所述超聲探頭2和所述光學(xué)測量儀31進(jìn)行連接，對(duì)超聲圖像數(shù)據(jù)和光學(xué)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，并根據(jù)光學(xué)測量數(shù)據(jù)以第一定位標(biāo)志為基準(zhǔn)建立基坐標(biāo)系，得到第二定位標(biāo)志在基坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)；又根據(jù)超聲圖像數(shù)據(jù)基準(zhǔn)建立超聲圖像坐標(biāo)系，獲取針尖在超聲圖像數(shù)據(jù)中的針尖圖像位置坐標(biāo)；將基坐標(biāo)系和超聲圖像坐標(biāo)系進(jìn)行疊加轉(zhuǎn)換，得到針尖在基坐標(biāo)系中的針尖位置坐標(biāo)；對(duì)所有針尖位置坐標(biāo)進(jìn)行記錄，得到當(dāng)前時(shí)刻的針尖運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)。光學(xué)雙目儀器31通過采集第一定位標(biāo)志和第二定位標(biāo)志的方位信息從而獲取得到第一定位標(biāo)志坐標(biāo)系和第二定位標(biāo)志坐標(biāo)系之間的變換矩陣關(guān)系，即超聲探頭坐標(biāo)系和基坐標(biāo)系之間變換矩陣的關(guān)系；超聲探頭2和超聲圖像固連在一起，它們之間相對(duì)位置不變，通過對(duì)超聲探頭坐標(biāo)系和基坐標(biāo)系關(guān)系確定，超聲探頭2和超聲圖像之間的坐標(biāo)關(guān)系確定，以及針在超聲圖像內(nèi)的位置確定，從而確定了針尖在基坐標(biāo)系上的坐標(biāo)方位。超聲探頭2在根據(jù)進(jìn)針控制輸入得出的針尖估計(jì)位置，超聲探頭2在針尖附近的穿刺對(duì)象表面沿著穿刺方向移動(dòng)尋找跟蹤針尖，通過超聲圖像判斷針尖的位置，自動(dòng)實(shí)時(shí)地監(jiān)控跟蹤針尖的位置。進(jìn)一步，所述定位機(jī)械臂1為具有六自由度的機(jī)械臂。進(jìn)一步，所述光學(xué)測量儀31為光學(xué)雙目測量儀器，所述光學(xué)雙目測量儀器31安裝于定位支架33上，定位支架33可以實(shí)現(xiàn)升降旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)光學(xué)雙目儀器得到合適位置后固定。進(jìn)一步，所述第一、第二定位標(biāo)志上均設(shè)有四個(gè)球體，且該四個(gè)體球均處在同一個(gè)平面上。由于定位標(biāo)志32有四個(gè)球處在一個(gè)面上，光學(xué)測量儀31可以采集定為標(biāo)志四個(gè)球的坐標(biāo)，通過以某個(gè)球的坐標(biāo)作為原點(diǎn)，四個(gè)球坐標(biāo)值可以建立一個(gè)坐標(biāo)系，四個(gè)球組成平面法向?yàn)閆軸。進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備(未圖示)中設(shè)有顯示屏，其用于對(duì)超聲圖像數(shù)據(jù)和光學(xué)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。本發(fā)明通過定位機(jī)械臂1抓取超聲探頭2貼合在被穿刺對(duì)象4表面，實(shí)時(shí)地跟蹤針尖位置；超聲探頭2采集超聲圖像；光學(xué)跟蹤裝置跟蹤超聲探頭2位置和穿刺對(duì)象位置并建立二者與基坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系，結(jié)合超聲圖像相實(shí)時(shí)獲取針尖在基坐標(biāo)系中的位置。探頭對(duì)針尖跟蹤方法是由超聲探頭2在根據(jù)進(jìn)針控制輸入得出的針尖估計(jì)位置，探頭貼合在穿刺對(duì)象表面沿著進(jìn)針方向來回往返尋找針尖，通過超聲圖像是否出現(xiàn)針尖來判斷針尖的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)針尖的跟蹤。請(qǐng)參閱圖4至圖5，本發(fā)明是一種柔性穿刺針針尖自動(dòng)跟蹤方法，包括：401.分別安裝有第一、第二定位標(biāo)志在被穿刺對(duì)象上和超聲探頭上分別固定安裝有第一定位標(biāo)志和第二定位標(biāo)志；402.建立基坐標(biāo)系以該第一定位標(biāo)志為基準(zhǔn)建立基坐標(biāo)系，使得第一定位標(biāo)志的平面法向?yàn)樵摶鴺?biāo)系的縱軸；403.建立超聲圖像坐標(biāo)系超聲探頭獲取被穿刺對(duì)象中的超聲圖像，并根據(jù)超聲圖像建立超聲圖像坐標(biāo)系；404.在超聲圖像中獲取的針尖圖像超聲探頭搜尋被穿刺對(duì)象中的針尖，獲取針尖圖像，并根據(jù)該針尖圖像測算該針尖在超聲圖像的超聲圖像坐標(biāo)系中的針尖圖像位置坐標(biāo)；超聲探頭在根據(jù)之前時(shí)刻的針尖運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，判斷當(dāng)前位置超聲圖像是否出現(xiàn)針的軌跡，超聲探頭探測到針位置時(shí)，在超聲圖像中會(huì)出現(xiàn)白色圓點(diǎn)，該圓點(diǎn)位置為針位置；通過圖像識(shí)別可以得到該點(diǎn)在超聲圖像上的坐標(biāo)方位。如果出現(xiàn)則探頭繼續(xù)前進(jìn)，直到針在超聲圖像消失后再使探頭往回走，超聲圖像尋找到針位置則采集記錄當(dāng)前針位置；當(dāng)超聲探頭在根據(jù)進(jìn)針控制輸入得出的針尖估計(jì)位置，當(dāng)前位置超聲圖像沒有出現(xiàn)針的軌跡，探頭則往后退，直到超聲圖像出現(xiàn)針位置，采集記錄針位置。通過探頭對(duì)針尖不斷執(zhí)行周期尋找針尖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)針尖的實(shí)時(shí)跟蹤。通過已知針的軌跡計(jì)算當(dāng)前超聲針與探頭前進(jìn)方向上一致的的速度v，判斷當(dāng)前位置超聲圖像是否出現(xiàn)針的軌跡，如果出現(xiàn)，則探頭以v1＝av前進(jìn)(其中a>1)，前進(jìn)時(shí)間t1后，判斷針是否脫離超聲圖像，如果沒脫離探頭繼續(xù)以v1速度前進(jìn)直到超聲圖像脫離針軌跡，若脫離則探頭以v2＝bv后退(其中0<b<1)，后退時(shí)間t2后，判斷超聲圖像是否出現(xiàn)針軌跡，若沒出現(xiàn)則探頭繼續(xù)以v2＝bv后退直到找到針尖位置，若出現(xiàn)則采集記錄當(dāng)前針尖位置，判斷是否進(jìn)入下一循環(huán)跟蹤針軌跡，如果繼續(xù)則根據(jù)已知針的軌跡計(jì)算當(dāng)前超聲針與探頭前進(jìn)方向上一致的的速度v，進(jìn)入下一循環(huán)跟蹤，不繼續(xù)跟蹤則結(jié)束；如果在當(dāng)前位置超聲圖像沒有針的軌跡時(shí)，則探頭以v2＝bv后退(其中0<b<1)，后退時(shí)間t2后，判斷超聲圖像是否出現(xiàn)針軌跡，若沒出現(xiàn)探頭則繼續(xù)以v2＝bv后退直到找到針尖位置，若出現(xiàn)則采集記錄當(dāng)前針尖位置，判斷是否進(jìn)入下一循環(huán)跟蹤針軌跡，如果繼續(xù)則根據(jù)已知針尖歷史坐標(biāo)擬合針軌跡計(jì)算當(dāng)前超聲針與探頭前進(jìn)方向上一致的的速度v，進(jìn)入下一循環(huán)跟蹤，不繼續(xù)跟蹤則結(jié)束。通過探頭對(duì)針尖不斷執(zhí)行周期尋找針尖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)針尖的實(shí)時(shí)跟蹤。405.得到超聲探頭在基坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)通過光學(xué)儀器觀測當(dāng)前第一定位標(biāo)志和第二定位標(biāo)志之間的位置關(guān)系，測算并記錄所述第二定位標(biāo)志在基坐標(biāo)系中的探頭位置坐標(biāo)；406.得到針尖在基坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)將基坐標(biāo)系和超聲圖像坐標(biāo)系進(jìn)行疊加轉(zhuǎn)換，使所述針尖圖像位置坐標(biāo)疊加至基坐標(biāo)系中的探頭位置坐標(biāo)中，得到該針尖在基坐標(biāo)系中的針尖位置坐標(biāo)；針尖在超聲圖像坐標(biāo)系Ψi中的坐標(biāo)為Pa，超聲圖像坐標(biāo)系Ψi到超聲探頭坐標(biāo)系ΨP的齊次變換矩陣為Tpa，超聲探頭坐標(biāo)系ΨP到基坐標(biāo)系Ψ0的齊次變換矩陣為TOP。坐標(biāo)Pa是通過圖像識(shí)別獲取得到針尖在超聲圖像上的位置。由于超聲探頭和超聲圖像是固連在一起，超聲圖像坐標(biāo)系Ψi和超聲探頭坐標(biāo)系ΨP之間的齊次變換矩陣Tpa在測量跟蹤過程是不變，由超聲探頭上第二定位標(biāo)志安裝位置所決定；采用N線模型等方法得到齊次變換矩陣Tpa，通過標(biāo)準(zhǔn)模型中的位置確定N形標(biāo)記線，在超聲成像中切割出對(duì)應(yīng)的標(biāo)志點(diǎn)，以及在模型與超聲探頭上第二定位標(biāo)志的相對(duì)位置，可以形成閉環(huán)的空間變換關(guān)系，即可解算出齊次變換矩陣Tpa就是所需要標(biāo)定的變換關(guān)系；齊次變換矩陣TOP是通過光學(xué)雙目儀器對(duì)穿刺對(duì)象上第一定位標(biāo)志和超聲探頭上的第二定位標(biāo)志實(shí)時(shí)采集而得到第一定位標(biāo)志與第二定位標(biāo)志之間的變換矩陣，即第二定位標(biāo)志與基坐標(biāo)系的變換矩陣；齊次變換矩陣為4×4結(jié)構(gòu)[RP；01]，R代表旋轉(zhuǎn)變換，P代表平移變換。從而針尖在基坐標(biāo)系Ψ0中的坐標(biāo)P0可以用以下公式計(jì)算得到：P01=TOP*Tpa*Pa1]]>407.記錄針尖運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的針尖位置坐標(biāo)進(jìn)行記錄，并結(jié)合已被記錄的之前時(shí)刻的針尖位置坐標(biāo)，得到并記錄當(dāng)前時(shí)刻的針尖運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)。請(qǐng)參閱圖6，本發(fā)明是一種柔性穿刺針針尖自動(dòng)跟蹤方法，包括：501.分別安裝有第一、第二定位標(biāo)志在被穿刺對(duì)象上和超聲探頭上分別固定安裝有第一定位標(biāo)志和第二定位標(biāo)志；502.建立基坐標(biāo)系以該第一定位標(biāo)志為基準(zhǔn)建立基坐標(biāo)系，使得第一定位標(biāo)志的平面法向?yàn)樵摶鴺?biāo)系的縱軸；503.建立超聲圖像坐標(biāo)系超聲探頭獲取被穿刺對(duì)象中的超聲圖像，并根據(jù)超聲圖像建立超聲圖像坐標(biāo)系；504.估計(jì)針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡根據(jù)之前時(shí)刻的針尖運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的針尖位置坐標(biāo)進(jìn)行估算，得到針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡；505.針尖與超聲探頭進(jìn)行前進(jìn)針尖以第一速度進(jìn)行進(jìn)針，同時(shí)超聲探頭以第二速度為沿針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行移動(dòng)，同時(shí)獲取被穿刺對(duì)象中的超聲圖像，其中，所述第二速度大于第一速度；506.判斷是否存在穿刺針圖像對(duì)被穿刺對(duì)象中的超聲圖像進(jìn)行判斷，判斷該超聲圖像中是否存在穿刺針圖像；若不存在穿刺針圖像，則進(jìn)入步驟509.超聲探頭以第三速度進(jìn)行后退；507.超聲探頭以第二速度進(jìn)行前進(jìn)若存在穿刺針圖像，則超聲探頭以第二速度繼續(xù)沿針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行移動(dòng)；508.判斷是否脫離穿刺針圖像在超聲探頭以第二速度繼續(xù)沿針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行移動(dòng)的同時(shí)，判斷超聲圖像是否脫離穿刺針圖像；若該超聲圖像沒脫離穿刺針圖，則繼續(xù)進(jìn)行步驟507.超聲探頭以第二速度進(jìn)行前進(jìn)；509.超聲探頭以第三速度進(jìn)行后退若該超聲圖像脫離穿刺針圖時(shí)，超聲探頭沿針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡的反方向進(jìn)行移動(dòng)，其中，所述第三速度小于第一速度；510.判斷是否再次存在穿刺針圖像在超聲探頭反方向進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，判斷超聲圖像中是否再次出現(xiàn)穿刺針圖像，若沒有再次出現(xiàn)穿刺針圖像，則返回步驟509.超聲探頭以第三速度進(jìn)行后退；511.獲取針尖圖像若再次出現(xiàn)穿刺針圖像，超聲探頭停止移動(dòng)，同時(shí)獲取針尖圖像，并根據(jù)該針尖圖像測量計(jì)算該針尖在超聲圖像的超聲圖像坐標(biāo)系中的針尖圖像位置坐標(biāo)，在獲取針尖圖像后，同時(shí)進(jìn)行步驟512.得到超聲探頭在基坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)和步驟504.估計(jì)針尖估算運(yùn)動(dòng)軌跡；512.得到超聲探頭在基坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)通過光學(xué)儀器觀測當(dāng)前第一定位標(biāo)志和第二定位標(biāo)志之間的位置關(guān)系，測算并記錄所述第二定位標(biāo)志在基坐標(biāo)系中的探頭位置坐標(biāo)；513.得到針尖在基坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)將基坐標(biāo)系和超聲圖像坐標(biāo)系進(jìn)行疊加轉(zhuǎn)換，使所述針尖圖像位置坐標(biāo)疊加至基坐標(biāo)系中的探頭位置坐標(biāo)中，得到該針尖在基坐標(biāo)系中的針尖位置坐標(biāo)；514.記錄針尖運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的針尖位置坐標(biāo)進(jìn)行記錄，并結(jié)合已被記錄的之前時(shí)刻的針尖位置坐標(biāo)，得到并記錄當(dāng)前時(shí)刻的針尖運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)。本發(fā)明的目的是提出一種定位精度高，無放射傷害，可以自動(dòng)實(shí)時(shí)地跟蹤針尖的位置的跟蹤裝置及其跟蹤方法。本發(fā)明利用超聲波成像與光學(xué)定位相結(jié)合方法，沒有放射傷害，定位精度高的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的定位跟蹤裝置不需要使用傳感器固定針桿上，免去了由于針彎曲而造成針剛度不足，容易發(fā)生斷針現(xiàn)象，或者傳感器容易脫落等問題，使用超聲波成像技術(shù)，沒有放射造成傷害，定位精度高，對(duì)針尖位置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控跟蹤，給臨床手術(shù)帶來了方便。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3