导管运动辅助方法、导管运动辅助系统及可读存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种导管运动辅助方法、导管运动辅助系统及可读存储介质，所述导管运动辅助方法包括：采集导管的动态定位数据；建立支气管虚拟模型和导管虚拟模型，配准所述支气管虚拟模型与预定对象；配准所述导管虚拟模型与所述导管；将所述动态定位数据转换为表示所述导管虚拟模型在所述显示单元坐标系下的位姿信息，进而结合所述支气管虚拟模型在所述显示单元坐标系下的位姿信息，拟合成图像信息；显示拟合的所述图像信息。如此配置，通过采集导管的动态定位数据，可实时地获取导管的位姿，并将表示导管位姿的导管虚拟模型动态地展示在支气管虚拟模型上，使操作者可以直观地理解支气管镜的导航信息。气管镜的导航信息。气管镜的导航信息。

【技术实现步骤摘要】
导管运动辅助方法、导管运动辅助系统及可读存储介质


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种导管运动辅助方法、导管运动辅助系统及可读存储介质。

技术介绍

[0002]支导管检查是将细长的支导管经口或鼻置入患者的下呼吸道，即经过声门进入气管和支气管以及更远端，直接观察气管和支气管的病变，并根据病变进行相应的检查和治疗。
[0003]支导管头部可弯曲，且固定有图像采集装置。医生手持支导管，通过图像实时观察支气管内的情况，控制支导管伸缩或弯曲，到达目标位置后进行检查和治疗。支气管结构复杂，分支众多，越接近末端，控制支导管的难度越高，手术风险越大。
[0004]随着技术的发展，支导管规划导航系统应运而生。该系统能够提前规划好手术路径并虚拟显示支导管进入各级支气道并到达病灶的过程，帮助医生在术中环节提高到达病灶的准确性和活检诊断率，节省操作时间，降低操作风险。
[0005]然而，目前利用支导管规划导航系统手术过程中基于导航路径的导管运动只能通过二维图像的形式展示，与真实手术场景分离，导航信息不易理解，缺乏直观性。除此之外，遇到情况较为复杂的导航路径时，医生通过手持控制器控制导管运动的难度较高，易影响手术的正常进行，其中包括在碰触组织时，不易获得直观感受。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种导管运动辅助方法、导管运动辅助系统及可读存储介质，以解决现有的支气管镜导航信息不易理解，缺乏直观性的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种导管运动辅助方法，其包括：采集导管的动态定位数据；
[0008]建立支气管虚拟模型和导管虚拟模型，配准所述支气管虚拟模型与预定对象；配准所述导管虚拟模型与所述导管；
[0009]将所述动态定位数据转换为表示所述导管虚拟模型在显示单元坐标系下的位姿信息，进而结合所述支气管虚拟模型在所述显示单元坐标系下的位姿信息，拟合成图像信息；
[0010]显示拟合的所述图像信息。
[0011]可选的，所述导管运动辅助方法还包括：
[0012]识别并采集输入的交互指令；
[0013]将所述交互指令转换为驱动所述导管运动的驱动指令；
[0014]将所述驱动指令转换为机械控制信号，以驱动所述导管运动。
[0015]可选的，所述导管运动辅助方法还包括：
[0016]根据医学影像对预定对象进行三维重建，以得到支气管虚拟模型；对导管进行三
维重建，以得到导管虚拟模型；
[0017]根据所述支气管虚拟模型，基于预设算法，得到所述导管虚拟模型的规划路径；并根据所述规划路径，引导所述导管虚拟模型的运动方向。
[0018]可选的，所述导管运动辅助方法还包括：
[0019]在所述导管虚拟模型沿所述规划路径行进过程中出现位姿异常时，发出警示信号。
[0020]可选的，在所述导管运动辅助方法中，所述警示信号包括异常区域信息及异常区域的观察视点信息；所述导管运动辅助方法还包括：
[0021]根据所述异常区域信息及异常区域的观察视点信息，在所述图像信息上标注或标记出所述异常区域及观察视点；
[0022]所述图像信息还包括以所述观察视点所观察得到的所述异常区域的局部放大图像。
[0023]可选的，在所述导管运动辅助方法中，所述异常区域和所述观察视点根据以下步骤确定：
[0024]获取所述导管的可控弯段的近端的第一方向向量
[0025]获取所述导管的可控弯段的远端的第二方向向量
[0026]得到第一方向向量与第二方向向量所在平面α的第三方向向量其中，
[0027][0028]以所述导管的可控弯段的近端为圆心，半径为r的圆形区域确定为所述异常区域；其中所述导管可控弯段的长度为L，r＝1.5L；
[0029]以所述导管可控弯段的近端为起始点，沿所述第三方向向量找到距离d＝1.7r的位置O，确定为所述观察视点。
[0030]可选的，在所述导管运动辅助方法中，所述显示单元包括AR设备；所述导管的动态定位数据由动态定位采集单元采集；在将所述动态定位数据转换为表示所述导管虚拟模型在显示单元坐标系下的位姿信息前，所述AR设备的显示坐标系与支气管虚拟模型坐标系的映射关系经标定；所述标定步骤包括：
[0031]获取所述导管的动态定位数据，以得到支气管虚拟模型坐标系与动态定位采集单元的发生器坐标系之间的映射关系T
CT
→
EM
；
[0032]通过标定，获得所述动态定位采集单元的发生器坐标系和基准定位标记坐标系之间的映射关系T
EM
→
Ref
；
[0033]通过术中实时图像识别，计算得到所述基准定位标记坐标系和所述AR设备的显示坐标系之间的映射关系T
Ref
→
AR
；
[0034]所述支气管虚拟模型坐标系基于映射关系T
Final
＝T
CT
→
EM
*T
EM
→
Ref
*T
Ref
→
AR
，转换至所述AR设备的显示坐标系下。
[0035]为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种导管运动辅助系统，其包括：动态定位采集单元、处理单元及显示单元；
[0036]所述动态定位采集单元用于采集导管的动态定位数据，并将所述动态定位数据发送给所述处理单元；
[0037]所述处理单元用于获取支气管虚拟模型和导管虚拟模型，配准所述支气管虚拟模型与预定对象，配准所述导管虚拟模型与所述导管；
[0038]所述处理单元还用于将所述动态定位数据转换为表示所述导管虚拟模型在所述显示单元坐标系下的位姿信息，进而结合所述支气管虚拟模型在所述显示单元坐标系下的位姿信息，拟合成图像信息；
[0039]所述显示单元用于显示拟合的所述图像信息。
[0040]可选的，所述导管运动辅助系统还包括：交互单元及导管控制单元；
[0041]所述交互单元用于识别并采集输入的交互指令，并发送至所述处理单元；
[0042]所述处理单元还用于将所述交互指令转换为驱动所述导管运动的驱动指令；
[0043]所述导管控制单元用于将所述驱动指令转换为机械控制信号，以驱动所述导管运动。
[0044]可选的，在所述导管运动辅助系统中，所述处理单元包括：建模模块及导航模块；
[0045]所述建模模块用于根据医学影像对预定对象进行三维重建，以得到支气管虚拟模型；所述建模模块还用于对导管进行三维重建，以得到导管虚拟模型；
[0046]所述导航模块用于根据所述支气管虚拟模型，基于预设算法，得到所述导管虚拟模型的规划路径；并根据所述规划路径，引导所述导管虚拟模型的运动方向。
[0047]可选的，在所述导管运动辅助系统中，所述处理单元还包括警示模块；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导管运动辅助方法，其特征在于，包括：采集导管的动态定位数据；建立支气管虚拟模型和导管虚拟模型，配准所述支气管虚拟模型与预定对象；配准所述导管虚拟模型与所述导管；将所述动态定位数据转换为表示所述导管虚拟模型在显示单元坐标系下的位姿信息，进而结合所述支气管虚拟模型在所述显示单元坐标系下的位姿信息，拟合成图像信息；显示拟合的所述图像信息。2.根据权利要求1所述的导管运动辅助方法，其特征在于，所述导管运动辅助方法还包括：识别并采集输入的交互指令；将所述交互指令转换为驱动所述导管运动的驱动指令；将所述驱动指令转换为机械控制信号，以驱动所述导管运动。3.根据权利要求1所述的导管运动辅助方法，其特征在于，所述导管运动辅助方法还包括：根据医学影像对预定对象进行三维重建，以得到支气管虚拟模型；对导管进行三维重建，以得到导管虚拟模型；根据所述支气管虚拟模型，基于预设算法，得到所述导管虚拟模型的规划路径；并根据所述规划路径，引导所述导管虚拟模型的运动方向。4.根据权利要求3所述的导管运动辅助方法，其特征在于，所述导管运动辅助方法还包括：在所述导管虚拟模型沿所述规划路径行进过程中出现位姿异常时，发出警示信号。5.根据权利要求4所述的导管运动辅助方法，其特征在于，所述警示信号包括异常区域信息及异常区域的观察视点信息；所述导管运动辅助方法还包括：根据所述异常区域信息及异常区域的观察视点信息，在所述图像信息上标注或标记出所述异常区域及观察视点；所述图像信息还包括以所述观察视点所观察得到的所述异常区域的局部放大图像。6.根据权利要求5所述的导管运动辅助方法，其特征在于，所述异常区域和所述观察视点根据以下步骤确定：获取所述导管的可控弯段的近端的第一方向向量获取所述导管的可控弯段的远端的第二方向向量得到第一方向向量与第二方向向量所在平面α的第三方向向量其中，以所述导管的可控弯段的近端为圆心，半径为r的圆形区域确定为所述异常区域；其中所述导管可控弯段的长度为L，r＝1.5L；以所述导管可控弯段的近端为起始点，沿所述第三方向向量找到距离d＝1.7r的位置O，确定为所述观察视点。7.根据权利要求1所述的导管运动辅助方法，其特征在于，所述显示单元包括AR设备；
所述导管的动态定位数据由动态定位采集单元采集；在将所述动态定位数据转换为表示所述导管虚拟模型在显示单元坐标系下的位姿信息前，所述AR设备的显示坐标系与支气管虚拟模型坐标系的映射关系经标定；所述标定步骤包括：获取所述导管的动态定位数据，以得到支气管虚拟模型坐标系与动态定位采集单元的发生器坐标系之间的映射关系T
CT
→
EM
；通过标定，获得所述动态定位采集单元的发生器坐标系和基准定位标记坐标系之间的映射关系T
EM
→
Ref
；通过术中实时图像识别，计算得到所述基准定位标记坐标系和所述AR设备的显示坐标系之间的映射关系T
Ref
→
AR
；所述支气管虚拟模型坐标系基于映射关系T
Final...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨智媛，吴井胜，马菁阳，
申请(专利权)人：上海微创医疗机器人集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：