乳腺全自动活检穿刺方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种适配于各种俯卧式乳腺显像的全自动活检穿刺方法及装置，所述方法包括：用乳腺固定罩固定乳腺，通过医学影像采集所述乳腺固定罩内乳腺的三维图像，定位所述三维图像中的病灶，调节灰度值识别出所述乳腺的边界，通过最优化算法计算从所述病症到所述边界的最优穿刺路径；配准所述乳腺的物理空间与所述三维图像，生成控制信息，控制机械穿刺系统进行穿刺手术。本发明专利技术操作简单效率高。

【技术实现步骤摘要】
乳腺全自动活检穿刺装置
本专利技术涉及医疗
，尤其涉及一种适配于各种俯卧式乳腺显像的全自动活检穿刺装置。
技术介绍
乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一。早期发现、早期诊断、早期治疗是减少乳腺癌的发病率、减低死亡率的关键。利用乳腺钼靶摄X线摄影检查技术进行普查表明，正常人群有2％-4％为不可触及性乳腺病变NPBL(Non-PalpableBreastLesions)，其中20％-30％为恶性病变。但对于微小病灶(<10mm)，乳腺钼靶摄X线摄影检查技术难以完全对其做出准确诊断。据权威调查得知，在10mm以下尺度上发现乳腺肿瘤，能延长患者寿命5～10年。而临床上，通过经皮穿刺活检的方式，可对微小病灶进行准确诊断。经皮穿刺活检手术是一种从患者体内取出病变组织，进行病理学检查以明确诊断的的微创手术，可以有效诊断送检病例。因创伤小、疼痛轻、手术并发症少、恢复快及费用低等特点，越来越受到医生和病人的欢迎。对于NPBL，直接通过外科手术进行活检的难度很大。随着医学的进步，很多本领域的技术人员开始采用结合医学影像技术和经皮穿刺微创手术的方式，来对乳腺肿瘤进行准确诊断。具体方法是，利用图像引导(如X线、超声、磁共振成像等)进行定位，来改善穿刺手术的精度，结合外科手术对乳腺病变组织进行微创活检手术，以获取可靠的病理组织学标本，从而对乳腺病变组织进行明确诊断。传统的医疗影像检测手段，包括先进的X线放射成像、计算机断层扫描成像CT(ComputedTomography)、超声成像、磁共振成像(MagneticResonanceImaging，MRI)、X线乳腺放射成像和骨扫描成像等在乳腺癌早期诊断中起着非常重要的作用，可极大地提高对乳腺癌诊断和治疗效果。但是这些影像学技术都是结构成像，基于肿瘤在解剖结构、组织血流灌注的改变来观察病灶，以间接达到对乳癌诊断、鉴别诊断和疗效观察。继传统的医学影像技术之后，正电子发射断层成像(PositronEmissionTomography，PET)、单光子发射计算机断层成像术(Single-PhotonEmissionComputedTomography，SPECT)，作为乳腺癌早期诊断扫描技术，在乳腺疾病诊断方面得到越来越多关注和应用。它们属于功能成像，在获取人体或动物的某些器官或病灶的功能信息方面有着独特的优点，获得的数据更有价值。更值得关注的是，近年来PEM扫描仪作为一种乳腺专用正电子发射断层扫描仪已经成为国际上正电子发射成像技术发展的热点之一，美、欧、日等许多大学及核科学研究机构均开展了PEM技术和样机的研究工作。PEM可以通过断层扫描重建出乳腺的三维图像，并具有较高分辨率，可以检测到微小(<10mm)的乳腺病变，故而在其引导下穿刺活检的精确度也会得到再次提高。虽然，医学影像技术是一种简便易行、无创以及能明确显示受检组织解剖位置的检测手段。在医学影像的引导下，经皮穿刺活检手术的精确度可得到大大提高。但是常常因乳腺缺少确切的参照标志而无法为外科手术活检提供准确的定位。特别是当通过医学影像技术检查，检查结果显示为间接征象时，更难以通过这些影像技术为手术活检作出精确的定位。目前临床中的经皮穿刺活检手术通常是由医生利用医学影像所得到的图像信息，以及临床经验确定皮肤进针点和病灶，然后手动进针，直到针尖命中。因此，临床中的手动穿刺手术，由于现有技术及手持活检设备的局限性，存在穿刺角度受限、准确性和稳定性不高、过于依赖医生经验等问题。而传统搭载于医学影像设备上的活检设备结构复杂，体积较大，活检角度，运动方式都欠佳，尤其是对于一些精度较高的可探测俯卧式自然下垂乳腺的影像设备，目前还没有相应的高效便捷安全的设备对乳腺进行准确的穿刺活检。有鉴于此，现有技术有待改进和提高。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种乳腺的全自动活检穿刺方法。另一目的是提供一种应用于乳腺全自动活检穿刺方法的穿刺装置。本公开的其他目的、特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。根据本公开的一个方面，提供一种乳腺的全自动活检穿刺方法，包括：用乳腺固定罩固定乳腺，通过医学影像采集所述乳腺固定罩内乳腺的三维图像，定位所述三维图像中病灶，调节灰度值识别出所述乳腺的边界，通过最优化算法计算从所述病症到所述边界的最优穿刺路径；配准所述乳腺的物理空间与所述三维图像，生成控制信息，控制机械穿刺系统进行穿刺手术。根据本公开的另一方面，提供一种应用乳腺全自动活检穿刺方法的全自动活检穿刺装置，包括：乳腺固定罩，用于固定俯卧式乳腺；医学影像装置，用于采集所述乳腺及所述乳腺固定罩的三维图像；控制系统，用于根据所述三维图像产生所述乳腺的直线最优穿刺路径，配准所述乳腺的物理空间位置数据与所述三维图像，并产生控制信息；机械穿刺装置，在所述控制信息的控制下对所述乳腺固定罩内的乳腺进行穿刺手术。例如，所述乳腺固定罩用于固定单侧俯卧式自然下垂的乳腺，包括：本体、定位物，所述定位物设置于所述医学影像装置的视野内，作为空间标志物用于空间定位。所述的活检穿刺装置，其特征在于，所述定位物为可定位的图案和定位标记物其中至少之一，所述可定位的图案设置于所述本体上，为具有位置预定的多个栅格、多个圆环、多个圆孔、多个三角形、多个多边形其中至少之一的图案。某一实施例中，该标记物可于所述医学影像装置中显像，所述可定位的图案设置于所述本体上。例如，医学影像装置是PEM、PET、CT、MRI或SPECT中的至少一种。例如，控制系统包括：穿刺路径计算模块，医生通过医学影像来识别勾画穿刺区，调节灰度值识别出乳腺的边界，根据所述病灶和所述边界信息，采用最优化算法计算所述直线最优穿刺路径；空间配准模块，配准所述三维图像与所述乳腺的物理空间数据而得到配准位置信息；控制模块，根据所述直线最优穿刺路径以及所述配准位置信息产生控制信息，并发送至机械穿刺系统，以控制所述机械穿刺系统动作。例如，所述控制系统还包括：安全模块，当检测到穿刺深度超过一预设深度时，发出警报或卡死所述机械穿刺装置，以保障整个穿刺过程的安全；人机交互模块，所述人机交互模块可接收外部指令并反馈至所述控制系统。例如，所述机械穿刺系统包括：穿刺机构，包括活检针和活检枪，所述活检枪固定所述活检针并控制所述活检针的运动；驱动机构，包括手臂、传动装置和旋转装置，所述穿刺机构固定连接于所述驱动机构，所述驱动机构用于移动所述穿刺机构进行穿刺手术。例如，所述活检针可直接或间接的设置于手臂上，实现滑动或摆动。手臂固定设置于传动装置和旋转装置上，实现活检针的滑动和旋转。本专利技术的有益效果在于，本专利技术手术时间短，进针角度多，给病人造成的疼痛低，操作简单效率高。本专利技术装置结构简单小巧，运动方式灵活，可多角度穿刺。该穿刺活检方法的扫描和活检采用相同的体位，避免了常规活检乳腺在受压拍片时的病灶位置与平卧手术台上时差异很大,导致的定位不准确。其机械自动化的设计，具有更高的准确性和稳定性，并能降低医生的劳动强度，可以大大缓解医生在手术过程中由疲惫手抖引起的穿刺不准确现象，进而提高精确度，减少穿刺次数，同时提高病人的舒适度。该装置对医生的手术经验要求较低，便于大中小医院的普及使用。因此，本专利技术具有重要的理论意义和实际价值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乳腺的全自动活检穿刺方法，其特征在于，所述方法包括：用乳腺固定罩固定乳腺，通过医学影像采集所述乳腺固定罩内乳腺的三维图像，定位所述三维图像中的病灶，调节阈值识别出所述乳腺的边界，通过最优化算法计算从所述病症到所述边界的最优穿刺路径；配准所述乳腺的物理空间与所述三维图像，生成控制信息，控制机械穿刺系统进行穿刺手术。

【技术特征摘要】
1.一种乳腺的全自动活检穿刺装置，其特征在于，所述装置包括：乳腺固定罩，用于固定俯卧式乳腺；医学影像装置，用于采集所述乳腺的三维图像；控制系统，用于根据所述三维图像产生所述乳腺的直线最优穿刺路径，配准所述乳腺的物理空间位置数据与所述三维图像，并产生控制信息；机械穿刺装置，在所述控制信息的控制下对所述乳腺固定罩内的乳腺进行穿刺手术；所述控制系统包括：穿刺路径计算模块，通过所述三维图像定位病灶，调节阈值识别出乳腺的边界，根据所述病灶和所述边界信息，采用最优化算法计算所述直线最优穿刺路径；空间配准模块，配准所述三维图像与所述乳腺的物理空间数据而得到配准位置信息；控制模块，根据所述直线最优穿刺路径以及所述配准位置信息产生控制信息，并发送至所述机械穿刺装置，以控制所述机械穿刺装置动作；安全模块，当检测到穿刺深度超过一预设深度时，发出警报或卡死所述机械穿刺装置，以保障整个穿刺过程的安全；人机交互模块，所述人机交互模块可接收外部指令并反馈至所述控制系统；该外部指令包括选取所述三维图像中的特定区域作为乳腺的病灶；其中，所述人机交互模块接收在乳腺的三维图像中选取的病灶，并将选取的病灶信息发送给所述控制模块；所述控制模块根据所述选取的病灶信息自动搜索匹配，并通过所述人机交互模块将相近灰度值的地方自动圈出来，作为对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹鹏飞，李琳，顾笑悦，于源，贠明凯，黄先超，魏龙，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11