恭喜復旦大學陳欣榮獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜復旦大學申請的專利一種基于增強現實的內窺鏡投影方法及系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114886558B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-13發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210526481.4,技術領域涉及:A61B34/10;該發明授權一種基于增強現實的內窺鏡投影方法及系統是由陳欣榮;戴曉坤;張新康;錢艷;張子群設計研發完成,并于2022-05-16向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于增強現實的內窺鏡投影方法及系統在說明書摘要公布了:本發明提供了一種基于增強現實的內窺鏡投影方法及系統,包括如下步驟:對病人進行術前CT或MR掃描,獲取目標部位的醫學掃描數據;對掃描數據進行三維體重建,并輸入圖卷積網絡分割目標手術部位;建立手術場景坐標系,使用光學跟蹤系統將三維模型與病人,以及內窺鏡末端位置姿態進行配準;通過光學跟蹤系統和內窺鏡內置三軸加速度計實時跟蹤內窺鏡的位置和姿態并與三維模型進行實時配準;基于實時配準的坐標變換和相機投影模型,將內窺鏡影像在三維模型上疊加顯示,獲得內窺鏡所示部位的增強現實圖像,在顯示設備中顯示。本發明使醫生能夠同時獲知三維影像精確的結構信息和內窺鏡影像豐富的真實細節信息,從而提高手術的準確性和安全性。
本發明授權一種基于增強現實的內窺鏡投影方法及系統在權利要求書中公布了:1.一種基于增強現實的內窺鏡投影系統,其特征在于,包括,獲取模塊、體重建模塊、第一配準模塊、第二配準模塊和增強實現模塊;所述獲取模塊用于獲取目標手術部位的三維醫學影像數據,并對所述三維醫學影像數據進行預處理;所述體重建模塊用于對預處理后的所述三維醫學影像數據進行三維體重建,獲得體重建的三維模型,并利用圖卷積網絡,對所述三維模型進行分割;所述第一配準模塊用于建立手術場景坐標系,利用光學跟蹤系統,將分割后的所述三維模型和術中圖像進行配準;所述第二配準模塊用于實時獲取內窺鏡位置、姿態,將所述內窺鏡位置、姿態和分割后的所述三維模型進行實時配準;所述增強實現模塊用于獲得內窺鏡影像,基于實時配準的坐標變換和相機投影模型,利用空間投影法,將所述內窺鏡影像在分割后的所述三維模型上疊加顯示,獲得內窺鏡的增強現實圖像;所述光學跟蹤系統包括:光學跟蹤器、剛性支架、光學定位儀、導航儀主機和導航圖像顯示器;所述光學跟蹤器用于反射所述光學定位儀發出的紅外光線;所述剛性支架用于安裝所述光學跟蹤器;所述光學定位儀用于接收所述光學跟蹤器反射的紅外光線,并對所述光學跟蹤器進行三維空間定位;所述導航儀主機用于提供實時空間定位、導航影像配準和內窺鏡影像投影的計算資源;所述導航圖像顯示器用于顯示增強現實的內窺鏡投影結果;圖卷積網絡包含以下建立過程:獲取相關醫學醫學影像數據和專家標注,作為訓練集;建立可訓練的映射權重矩陣,把數據中相似的特征進行合并,形成節點連接圖;使用圖卷積網絡提取節點之間的交互特征,得到預測分割結果;計算預測分割結果與專家標注結果的損失,調整網絡參數,重復步驟以優化網絡性能;所使用的圖卷積網絡具體實施方案如下:對于輸入到網絡的斷層掃描圖像I∈R2,使用卷積神經網絡進行特征提取,獲得圖像不同位置的特征其中L=W×H表示該點在圖像中所處的位置,C表示特征維度;為了進一步建立特征之間的聯系,使用可學習的權重矩陣B=[b1,…,bN],根據如下公式: 將所獲得的特征映射到交互空間中,構建連接圖并進行圖卷積特征提取,對于每一個節點的特征vi,通過可學習的權重矩陣B,自動把具有相似特征的特征聚合到一個節點上;根據如下公式提取所構建連接圖的交互特征:Z=GVWg=I-AgVWg對特征進行拉普拉斯平滑后,使用可學習的鄰接矩陣Wg學習節點之間的交互關系后,根據如下公式將輸出特征映射回原空間中,并進行網絡分割預測: 其中,為了減少網絡參數,
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