一种经皮穿刺最优路径规划方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种经皮穿刺最优路径规划方法及装置，所述方法包括：模拟微波消融针产生的热场；根据模拟病灶所在位置的目标点、模拟所述微波消融针在体表上的可进针区域、模拟危险区域，模拟出所述微波消融针的多条可行经皮穿刺路径；计算多条可行经皮穿刺路径分别对应的热场与所述目标点的重合度，若判断获知所述重合度满足第一预设条件，则确定目标可行经皮穿刺路径，并根据所述目标可行经皮穿刺路径与所述模拟危险区域，对目标可行经皮穿刺路径进行筛选，以获取最优经皮穿刺路径。所述装置执行上述方法。本发明专利技术实施例提供的方法及装置，能够准确、高效地规划出最优经皮穿刺路径，进而有效辅助医生进行手术前的规划。

An Optimal Path Planning Method and Device for Percutaneous Puncture

The embodiment of the present invention provides an optimal path planning method and device for percutaneous puncture, which includes: simulating the thermal field generated by microwave ablation needle; simulating the needle-accessible area and dangerous area on the body surface of the microwave ablation needle according to the target point of the location of the lesion; simulating several feasible percutaneous puncture paths of the microwave ablation needle; and calculating several feasible percutaneous puncture paths of the microwave ablation need Percutaneous puncture path corresponds to the thermal field and the coincidence degree of the target point respectively. If the coincidence degree satisfies the first presupposition condition, the feasible percutaneous puncture path of the target is determined. According to the feasible percutaneous puncture path of the target and the simulated dangerous area, the feasible percutaneous puncture path of the target is screened to obtain the optimal percutaneous puncture path. The device performs the above method. The method and device provided by the embodiment of the present invention can accurately and efficiently plan the optimal percutaneous puncture path, thereby effectively assisting doctors in pre-operative planning.

【技术实现步骤摘要】
一种经皮穿刺最优路径规划方法及装置
本专利技术实施例涉及手术规划
，具体涉及一种经皮穿刺最优路径规划方法及装置。
技术介绍
通常，在手术之前，需要预先进行手术规划，而手术用针(例如微波消融针)的经皮穿刺路径规划是手术规划的难点。现有技术预先在人体腹部三维模型上模拟出病灶所在位置的目标点、微波消融针通过体表上的可进针区域进入人体腹部三维模型、危险区域，危险区域即是微波消融针进针时需避免穿透的区域，然后再模拟出能够绕过上述危险区域的可行经皮穿刺路径，但是，上述可行经皮穿刺路径通常有多条，如何进一步选择最优经皮穿刺路径，通常需要人工经验判断，既容易出错、且效率低下。因此，如何避免上述缺陷，能够准确、高效地规划出最优经皮穿刺路径，进而有效辅助医生进行手术前的规划，成为亟须解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供一种经皮穿刺最优路径规划方法及装置。第一方面，本专利技术实施例提供一种经皮穿刺最优路径规划方法，所述方法包括：模拟微波消融针产生的热场；根据模拟病灶所在位置的目标点、模拟所述微波消融针在体表上的可进针区域、模拟危险区域，模拟出所述微波消融针的多条可行经皮穿刺路径；计算多条可行经皮穿刺路径分别对应的热场与所述目标点的重合度，若判断获知所述重合度满足第一预设条件，则确定目标可行经皮穿刺路径，并根据所述目标可行经皮穿刺路径与所述模拟危险区域，对目标可行经皮穿刺路径进行筛选，以获取最优经皮穿刺路径。第二方面，本专利技术实施例提供一种经皮穿刺最优路径规划装置，所述装置包括：第一模拟单元，用于模拟微波消融针产生的热场；第二模拟单元，用于根据模拟病灶所在位置的目标点、模拟所述微波消融针在体表上的可进针区域、模拟危险区域，模拟出所述微波消融针的多条可行经皮穿刺路径；优化单元，用于计算多条可行经皮穿刺路径分别对应的热场与所述目标点的重合度，若判断获知所述重合度满足第一预设条件，则确定目标可行经皮穿刺路径，并根据所述目标可行经皮穿刺路径与所述模拟危险区域，对目标可行经皮穿刺路径进行筛选，以获取最优经皮穿刺路径。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，其中，所述处理器和所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如下方法：模拟微波消融针产生的热场；根据模拟病灶所在位置的目标点、模拟所述微波消融针在体表上的可进针区域、模拟危险区域，模拟出所述微波消融针的多条可行经皮穿刺路径；计算多条可行经皮穿刺路径分别对应的热场与所述目标点的重合度，若判断获知所述重合度满足第一预设条件，则确定目标可行经皮穿刺路径，并根据所述目标可行经皮穿刺路径与所述模拟危险区域，对目标可行经皮穿刺路径进行筛选，以获取最优经皮穿刺路径。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，包括：所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如下方法：模拟微波消融针产生的热场；根据模拟病灶所在位置的目标点、模拟所述微波消融针在体表上的可进针区域、模拟危险区域，模拟出所述微波消融针的多条可行经皮穿刺路径；计算多条可行经皮穿刺路径分别对应的热场与所述目标点的重合度，若判断获知所述重合度满足第一预设条件，则确定目标可行经皮穿刺路径，并根据所述目标可行经皮穿刺路径与所述模拟危险区域，对目标可行经皮穿刺路径进行筛选，以获取最优经皮穿刺路径。本专利技术实施例提供的经皮穿刺最优路径规划方法及装置，在获得多条可行经皮穿刺路径的基础上，通过重合度获取到目标可行经皮穿刺路径，再对目标可行经皮穿刺路径进行筛选，从而能够准确、高效地规划出最优经皮穿刺路径，进而有效辅助医生进行手术前的规划。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例经皮穿刺最优路径规划方法流程示意图；图2为本专利技术实施例可行经皮穿刺路径模拟示意图；图3为本专利技术实施例经皮穿刺最优路径规划装置结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的电子设备实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例经皮穿刺最优路径规划方法流程示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供的一种经皮穿刺最优路径规划方法，包括以下步骤：S101：模拟微波消融针产生的热场。具体的，装置模拟微波消融针产生的热场。可以采用如下方式：步骤一：通过Pennes生物传热方程建立基础热场量效关系。步骤二：通过不同功率下做体模实验得到的结果，并通过有限元模型法拟合步骤一中的基础热场量效关系，得到比吸收率SAR。步骤三：通过比吸收率SAR以及基础热场量效关系可以得到热场与时间、空间、功率之间的关系，并建立热场的方程。步骤四：通过编码，得到空间上的SAR矩阵。将SAR矩阵进行输出结果作为模拟出的由微波消融针产生的热场。S102：根据模拟病灶所在位置的目标点、模拟所述微波消融针在体表上的可进针区域、模拟危险区域，模拟出所述微波消融针的多条可行经皮穿刺路径。具体的，装置根据模拟病灶所在位置的目标点、模拟所述微波消融针在体表上的可进针区域、模拟危险区域，模拟出所述微波消融针的多条可行经皮穿刺路径。目标点可以用位置坐标表示，对可进针区域的位置、形状、面积等不作具体限定。模拟危险区域即是模拟微波消融针在进针时需避免穿透的区域，例如腹腔器官、血管、骨骼等，模拟病灶所在位置的目标点、模拟所述微波消融针在体表上的可进针区域、模拟危险区域的具体方法为本领域成熟技术，不再赘述。需要说明的是：该可行经皮穿刺路径是直线段，不是折线或曲线。可行经皮穿刺路径可以理解为模拟出的能够绕过上述危险区域的路径。可以基于碰撞检测算法模拟出所述微波消融针的多条可行经皮穿刺路径，例如：首先，根据危险区域的模型(网格组件Mesh)获取模拟危险区域外表面的点集(Mesh顶点)。然后，分别计算点和线段(经皮穿刺路径)最小距离，取最小值，如果该最小值小于预设阈值，则该经皮穿刺路径视为发生碰撞，需要剔除；如果该最小值大于等于预设阈值，则该经皮穿刺路径视为未发生碰撞，需要保留。图2为本专利技术实施例可行经皮穿刺路径模拟示意图，如图2所示，目标点可以看做a，可进针区域上的点可以看做b，在危险区域上取点P(根据位置不同可以为P1～P3，在线段ab上的投影分别为C1～C3)，以使P到线段ab之间的距离最短。有三种情况：a.C在线段ab内，参见C1，此时点P到线段ab的距离为P1C1。b.C在线段ab外，在射线ba上，参见C2，此时点P到线段ab的距离为P2a。c.C在线段ab外，在射线ab上，参见C3，此时点P到线段ab的距离为P3b。然后分别将P1C1、P2a和P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种经皮穿刺最优路径规划方法，其特征在于，包括：模拟微波消融针产生的热场；根据模拟病灶所在位置的目标点、模拟所述微波消融针在体表上的可进针区域、模拟危险区域，模拟出所述微波消融针的多条可行经皮穿刺路径；计算多条可行经皮穿刺路径分别对应的热场与所述目标点的重合度，若判断获知所述重合度满足第一预设条件，则确定目标可行经皮穿刺路径，并根据所述目标可行经皮穿刺路径与所述模拟危险区域，对目标可行经皮穿刺路径进行筛选，以获取最优经皮穿刺路径。

【技术特征摘要】
1.一种经皮穿刺最优路径规划方法，其特征在于，包括：模拟微波消融针产生的热场；根据模拟病灶所在位置的目标点、模拟所述微波消融针在体表上的可进针区域、模拟危险区域，模拟出所述微波消融针的多条可行经皮穿刺路径；计算多条可行经皮穿刺路径分别对应的热场与所述目标点的重合度，若判断获知所述重合度满足第一预设条件，则确定目标可行经皮穿刺路径，并根据所述目标可行经皮穿刺路径与所述模拟危险区域，对目标可行经皮穿刺路径进行筛选，以获取最优经皮穿刺路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模拟危险区域为多个；相应的，所述根据所述目标可行经皮穿刺路径与所述模拟危险区域，对目标可行经皮穿刺路径进行筛选，以获取最优经皮穿刺路径，包括：根据每条目标可行经皮穿刺路径分别与每个模拟危险区域外表面之间的最短距离，确定候选经皮穿刺路径；选择经皮穿刺路径最长的候选经皮穿刺路径作为所述最优经皮穿刺路径。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每条目标可行经皮穿刺路径分别与每个模拟危险区域外表面之间的最短距离，确定候选经皮穿刺路径，包括：将数值最小的最短距离作为与其中一条目标可行经皮穿刺路径对应的候选最短距离，并遍历所有目标可行经皮穿刺路径，直到获取所有目标可行经皮穿刺路径分别对应的候选最短距离，并组成候选最短距离集合；在所述候选最短距离集合中将满足第二预设条件的候选最短距离对应的目标可行经皮穿刺路径作为候选经皮穿刺路径。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设条件为所述重合度大于预设重合度阈值；或者选择重合度数值最大的可行经皮穿刺路径、且重合度数值最大的可行经皮穿刺路径有多条。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二预设...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨峰，
申请(专利权)人：艾瑞迈迪科技石家庄有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13