用于神经外科导航的颅脑穿刺路径建立方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于神经外科导航的颅脑穿刺路径建立方法和系统，该颅脑穿刺路径建立方法包括：基于颅脑的医学影像数据生成三维的颅脑模型；在颅脑模型中识别若干特征点，并请求确认或手动修改特征点在颅脑模型中的几何特征；根据经确认或经手动修改的特征点的几何特征构建颅脑模型的三维坐标系；在颅脑模型中生成危险区域和可穿刺区域；基于危险区域和可穿刺区域建立穿刺路径。根据本发明专利技术的用于神经外科导航的颅脑穿刺路径建立方法和系统，能够有效地辅助医生快速、准确、安全地建立用于神经外科导航的颅脑穿刺路径，尤其有助于提高颅脑穿刺引流手术的安全性。颅脑穿刺引流手术的安全性。颅脑穿刺引流手术的安全性。

【技术实现步骤摘要】
用于神经外科导航的颅脑穿刺路径建立方法和系统


[0001]本专利技术涉及神经外科导航技术及颅脑影像数据的处理，尤其涉及一种用于神经外科导航的颅脑穿刺路径建立方法和系统。

技术介绍

[0002]高血压脑出血是神经外科的常见疾病，常用的手术方法有开颅血肿清除及立体定向软通道微创穿刺血肿引流术(方体定位软通道穿刺技术)等，其中立体定向软通道微创穿刺引流术随着神经导航技术和手术器械的应用发展，手术方法上也正在进行更新升级，逐渐向更高精度、低风险、更加简便的方向发展。
[0003]近十年临床中对于穿刺点和手术中的靶向问题有不少研究工作，并且，神经导航下的穿刺引流术在临床中也在逐步探索中，其在导航软件上的操作相对便捷，但针对颅脑的穿刺的神经导航技术仍然存在一些尚待解决的问题。
[0004]神经外科导航技术其原理是主要是利用CT/MRI等医学影像(数据)，对患者的颅脑进行重建，并通过光/磁等导航技术和计算机技术帮助医生在显示屏幕上虚拟重建手术图像，并提供可靠的路径。神经外科导航技术运用于穿刺引流术中，能够在患者颅骨表面找到入路点，手术过程中医生把持手术工具，观察计算机屏幕获得手术器械到达的实时位置，按照导航指引的定位方向到达手术靶点(血肿位置)，比之开颅手术可以更加迅速的到达需要清除的血肿位置，能够有效解除血肿占位效应，缓解由于血肿增大导致的脑压升高和其他不良反应，从手术过程上来说简化了手术中繁琐的层层深入的探索过程，争取到更多的黄金时间，抢救、救治病人。
[0005]目前，主流的神经外科导航手术设备按照计划阶段不同，又可以分成以下两种类型。
[0006]第一种以BRAINLAB的CRANUAL手术导航为代表，手术医生在软件上根据已知的临床经验判断合适的如入点，再根据手术需要确认合适的靶点，从而获得一个穿刺路径，如果获得足够影像学数据(CT和MRI)，其优势就是结合多模态将不同医学影像合并，清晰显示出颅骨结构和血肿位置，缺点在于不是针对脑出血一种病例单独开发的软件，在最终确认穿刺入路点和手术终点时，更多的还是需要医生根据临床经验来判定。
[0007]第二种的例子诸如Medtronic的Stealth Station手术导航系统和复旦数字医疗excelim神经外科导航系统，医生可以直接在导航根据手术需要自由选定的可穿刺靶点，软件上操作相对也十分便捷，但穿刺点以及通道依然是医生为主导手动设定。在手术计划过程中，如果医生没有注意到需要合理规划手术，避开如血管、神经以及功能区，手术过程中的风险依然很大。
[0008]综上所述，目前的神经外科手术导航技术只是解决了传统穿刺手术中的导向精度问题，但并未针对神经外科手术中的穿刺路径问题提出解决方案，以避免过于依赖于医生的临床经验而造成的上述缺陷。
[0009]换言之，亟需一种能够有效辅助医生快速、准确、安全地建立用于神经外科导航的
颅脑穿刺路径的新的解决方案。

技术实现思路

[0010]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有的神经外科导航技术无法有效地辅助医生快速、准确、安全地建立用于神经外科导航的颅脑穿刺路径，进而导致在颅脑手术中过于依赖于医生的临床经验，因而医生的工作难度、压力均较大，且手术风险相对较高的缺陷，提出一种新的用于神经外科导航的颅脑穿刺路径建立方法和系统。
[0011]本专利技术是通过采用下述技术方案来解决上述技术问题的：
[0012]本专利技术提供了一种用于神经外科导航的颅脑穿刺路径建立方法，其特点在于，所述颅脑穿刺路径建立方法包括以下步骤：
[0013]S1、基于颅脑的医学影像数据生成三维的颅脑模型，其中所述医学影像数据涉及颅骨、颅骨皮肤表面和颅脑的出血区域；
[0014]S2、在所述颅脑模型中识别若干特征点，并请求确认或手动修改所述特征点在所述颅脑模型中的几何特征，所述几何特征包括所述特征点在所述颅脑模型中的位置；
[0015]S3、根据经确认或经手动修改的所述特征点的所述几何特征构建所述颅脑模型的三维坐标系；
[0016]S4、基于所述颅脑模型及其三维坐标系，结合颅脑的参考解剖信息，在所述颅脑模型中生成危险区域和可穿刺区域；
[0017]S5、基于所述危险区域和所述可穿刺区域在所述颅脑模型中建立穿刺路径，所述穿刺路径始于位于所述颅骨皮肤表面的外部穿刺点，并且所述穿刺路径完全位于所述可穿刺区域并避开所述危险区域。
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，所述特征点包括以下部分或全部：
[0019]外眦点、外耳道中心、鼻骨跟、各块颅骨、各个颅骨关节、各个骨性标志、腔、窝。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S3中，以构建的所述颅脑模型的三维坐标系代替所述医学影像数据中的颅脑的横截面、矢状面和冠状面。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S4包括：
[0022]基于颅脑的参考解剖模型与所述颅脑模型的比对，在所述颅脑模型中生成危险区域和可穿刺区域，其中所述参考解剖模型包含所述参考解剖信息。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S4中生成的所述危险区域包括神经核团区域、神经区域和血管区域。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S4还包括：
[0025]在所述颅脑模型中包含的出血区域中找出或者生成血肿靶点位置；
[0026]所述步骤S5包括：
[0027]基于所述危险区域、所述可穿刺区域和所述血肿靶点位置，在所述颅脑模型中建立所述穿刺路径，所述穿刺路径始于所述外部穿刺点并且可达所述血肿靶点位置。
[0028]根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S5中生成多条所述穿刺路径以供选取及手动修改；
[0029]所述颅脑穿刺路径建立方法还包括：
[0030]S6、检查被选取或手动修改的所述穿刺路径是否安全，并输出反馈信息。
[0031]本专利技术还提供了一种计算机程序，其包括用于在计算机上运行所述程序时执行如上所述的颅脑穿刺路径建立方法中的所有步骤的程序代码装置。
[0032]本专利技术还提供了一种计算机程序产品，其包括存储在计算机可读介质上的程序代码装置，所述程序代码装置用于在计算机上运行所述程序产品时执行如上所述的颅脑穿刺路径建立方法中的所有步骤。
[0033]本专利技术还提供了一种用于神经外科导航的颅脑穿刺路径建立系统，其特点在于，所述颅脑穿刺路径建立系统包括：
[0034]颅脑模型生成模块，用于基于颅脑的医学影像数据生成三维的颅脑模型，其中所述医学影像数据涉及颅骨、颅骨皮肤表面和颅脑的出血区域；
[0035]三维坐标系重构模块，用于在所述颅脑模型生成模块生成的所述颅脑模型中识别若干特征点，并请求确认或手动修改所述特征点在所述颅脑模型中的几何特征，其中所述几何特征包括所述特征点在所述颅脑模型中的位置，以及根据经确认或经手动修改的所述特征点的所述几何特征构建所述颅脑模型的三维坐标系；
[0036]穿刺参考区域模块，用于基于经所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于神经外科导航的颅脑穿刺路径建立方法，其特征在于，所述颅脑穿刺路径建立方法包括以下步骤：S1、基于颅脑的医学影像数据生成三维的颅脑模型，其中所述医学影像数据涉及颅骨、颅骨皮肤表面和颅脑的出血区域；S2、在所述颅脑模型中识别若干特征点，并请求确认或手动修改所述特征点在所述颅脑模型中的几何特征，所述几何特征包括所述特征点在所述颅脑模型中的位置；S3、根据经确认或经手动修改的所述特征点的所述几何特征构建所述颅脑模型的三维坐标系；S4、基于所述颅脑模型及其三维坐标系，结合颅脑的参考解剖信息，在所述颅脑模型中生成危险区域和可穿刺区域；S5、基于所述危险区域和所述可穿刺区域在所述颅脑模型中建立穿刺路径，所述穿刺路径始于位于所述颅骨皮肤表面的外部穿刺点，并且所述穿刺路径完全位于所述可穿刺区域并避开所述危险区域。2.如权利要求1所述的颅脑穿刺路径建立方法，其特征在于，所述特征点包括以下部分或全部：外眦点、外耳道中心、鼻骨跟、各块颅骨、各个颅骨关节、各个骨性标志、腔、窝。3.如权利要求1所述的颅脑穿刺路径建立方法，其特征在于，所述步骤S3中，以构建的所述颅脑模型的三维坐标系代替所述医学影像数据中的颅脑的横截面、矢状面和冠状面。4.如权利要求1所述的颅脑穿刺路径建立方法，其特征在于，所述步骤S4包括：基于颅脑的参考解剖模型与所述颅脑模型的比对，在所述颅脑模型中生成危险区域和可穿刺区域，其中所述参考解剖模型包含所述参考解剖信息。5.如权利要求4所述的颅脑穿刺路径建立方法，其特征在于，所述步骤S4中生成的所述危险区域包括神经核团区域、神经区域和血管区域。6.如权利要求1所述的颅脑穿刺路径建立方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：在所述颅脑模型中包含的出血区域中找出或者生成血肿靶点位置；所述步骤S5包括：基于所述危险区域、所述可穿刺区域和所述血肿靶点位置，在所述颅脑模型中建立所述穿刺路径，所述穿刺路径始于所述外部穿刺点并且可达所述血肿靶点位置。7.如权利要求1所述的颅脑穿刺路径建立方法，其特征在于，所述步骤S5中生成多条所述穿刺路径以供选取及手动修改；所述颅脑穿刺路径建立方法还包括：S6、检查被选取或手动修改的所述穿...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙树杰，裴晓宏，宋丽强，张国峰，谢行，郑翰霖，
申请(专利权)人：上海库欣医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：