一种基于 Kinect 相机的腹部肝穿刺介入导航系统

肖德强 罗火灵 张彦舫 贾富仓 胡庆茂

1(中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055)

2(深圳市人民医院介入科 深圳 518020)

1 引 言

手术导航能够实现将术中手术器械映射到术前图像空间，进而直观地指导医生进行精准操作。手术导航最早应用于硬组织，即假设术中组织相对术前影像未发生明显形变。基于硬组织的手术导航已发展得较为成熟，如神经外科手术导航、骨科手术导航等[1,2]。借鉴硬组织手术导航的设计理念，腹部穿刺介入导航自 2005 年出现以来得到了迅速发展[3,4]，术中注册是其系统实现的关键一步。

三维表面成像技术的发展使得术中获取病人体表三维点云数据变得简单可行，通过术中表面成像可以获得更为丰富的术中病人位置信息，为实现术中注册提供了新思路。Cash 等[5]利用三维激光扫描仪无接触式获取术中肝脏表面，用于开腹式肝脏切除手术导航中的术中注册和形变校正。Nicolau 等[6]使用结构光法获取病人腹部表面与术前 X 射线计算机断层成像术(Computed Tomography，CT)图像做表面配准实现术中注册用以腹部穿刺导航。早期表面成像技术能获得较高精度的稠密点云数据，但成像范围较小且不具备成像的实时性。

近些年，基于飞行时间法(Time-of-Flight，ToF)的术中表面成像技术[7]发展迅速，该方法相对传统表面成像技术的优势在于能实时同步获取灰度(或彩色)和深度图像。基于 ToF 表面成像技术的深度相机因能提供实时且丰富的术中信息而被逐渐应用于软组织手术导航[8,9]。……