导航路径规划方法、系统和可读存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种导航路径规划方法、系统和可读存储介质，方法包括：对目标气管体数据图像中的自然腔道进行分割，得到自然腔道区域体数据图像；从自然腔道区域体数据图像中提取所述自然腔道的中心线，得到中心线体数据；根据所述中心线体数据，获取所述自然腔道的拓扑结构；基于所述拓扑结构，规划从起始点至目标点的导航路径。本发明专利技术基于自然确定的中心线获取自然腔道的拓扑结构，再根据拓扑结构规划导航路径，可以得到基于自然腔道中心线的最佳导航路径，提高了目标器官中自然腔道的导航路径规划的准确性。划的准确性。划的准确性。

【技术实现步骤摘要】
导航路径规划方法、系统和可读存储介质


[0001]本专利技术涉及图像处理
，特别涉及一种导航路径规划方法、系统和可读存储介质。

技术介绍

[0002]肺部病灶的诊断对于肺癌的早期发现和治疗具有越来越重要的意义。常规的肺部病灶活检方式是采用经皮穿刺的方式将穿刺针直接插入肺部获取活检样本，这种穿刺方式有产生气胸的风险。有研究表明，肺部经皮穿刺有20-40％的气胸发生率，而气胸是一种严重的不良反应，有可能致命。
[0003]更安全的方式是采用支气管内窥镜经自然气道对肺部病灶进行活检，可以降低不良反应发生的风险。但支气管树较为复杂，需要有丰富经验的医生进行操作，对支气管镜操作人员的技能要求较为严格。因此，在术前制定好由主气道到达目标病灶的最佳路径，手术中引导医生操作内窥镜到达目标病灶具有重要意义。
[0004]因此，需要提供一种能够准确规划肺部支气管镜的导航路径的方法，以更好的辅助医生，提高诊断准确性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种导航路径规划方法、系统和可读存储介质，以提高器官中自然腔道导航路径规划的准确性。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供一种导航路径规划方法，包括：
[0007]获取目标器官体数据图像，所述目标器官具有自然腔道；
[0008]对所述目标器官体数据图像中的所述自然腔道进行分割，以得到所述自然腔道区域体数据图像；
[0009]从所述自然腔道区域体数据图像中提取所述自然腔道的中心线，得到中心线体数据；r/>[0010]根据所述中心线体数据，获取所述自然腔道的拓扑结构；
[0011]基于所述拓扑结构，规划从起始点至目标点的导航路径；
[0012]其中，所述起始点为所述拓扑结构中的起始端点，所述目标点为所述自然腔道的中心线上邻近病灶位置的像素点。
[0013]可选的，所述基于所述拓扑结构，规划从起始点至目标点的导航路径，包括：
[0014]基于所述拓扑结构，通过深度优先搜索寻找从所述起始点至所述目标点的若干路径；
[0015]从所述若干路径中确定所述导航路径。
[0016]可选的，所述从所述若干路径中确定所述导航路径，包括：
[0017]提供每一路径的路径信息，以便于用户根据所述路径信息从所述若干路径中选择导航路径。
[0018]可选的，所述拓扑结构包括所述自然腔道的各个端点的位置坐标和/或相邻端点之间的距离；
[0019]所述每一路径的路径信息包括所述每一路径的长度，其中，所述每一路径的长度根据每一路径上各个端点的位置坐标和/或相邻端点之间的距离计算得到；
[0020]和/或，所述拓扑结构包括所述自然腔道中每一端点相对于上一级端点的弯曲角度；
[0021]所述每一路径的路径信息包括所述每一路径上的最大弯曲角度，其中，所述每一路径上的最大弯曲角度根据每一路径上每一端点相对于上一级端点的弯曲角度的最大值确定。
[0022]可选的，所述根据所述中心线体数据，获取所述自然腔道的拓扑结构，包括：
[0023]步骤A1、对于所述中心线体数据，将所述自然腔道的起始部位的端点作为所述拓扑结构的所述起始端点，将所述起始端点作为当前点；
[0024]步骤B1、对所述当前点进行邻域遍历，若邻域内只有一个有效点，执行步骤C1，若邻域内出现多个有效点，执行步骤D1；
[0025]步骤C1，将该有效点作为当前点，返回执行步骤B1；
[0026]步骤D1、将所述当前点标记为岔道口的端点，对于所述当前点邻域内的每一个有效点依次作为所述当前点，返回执行步骤B1；
[0027]步骤E1、判断所述中心线体数据的有效点是否遍历完成，如果否，则返回执行步骤B1，如果是，则退出循环，将各个端点组合得到所述自然腔道的拓扑结构。
[0028]可选的，所述方法还包括：
[0029]在循环迭代以获取所述自然腔道的拓扑结构的过程中，获取各个端点之间的距离，以及，计算每一端点相对于上一级端点的弯曲角度。
[0030]可选的，所述从所述自然腔道区域体数据图像中提取自然腔道的中心线，得到中心线体数据，包括：
[0031]对所述自然腔道区域体数据图像中的每一自然腔道区域体像素点进行3D距离变换，得到自然腔道距离变换体数据；
[0032]对所述自然腔道距离变换体数据进行三维细化操作，得到中心线体数据。
[0033]可选的，所述对所述自然腔道区域体数据图像中的每一自然腔道区域体像素点进行3D距离变换，包括：
[0034]针对所述自然腔道区域体数据图像中的每一自然腔道区域体像素点，以该自然腔道区域体像素点为参考点，由近到远遍历周边邻域找到最近的非自然腔道区域体像素点，计算该自然腔道区域体像素点与该非自然腔道区域体像素点之间的直线距离，作为该自然腔道区域体像素点对应的像素值。
[0035]可选的，所述对所述自然腔道距离变换体数据进行三维细化操作，得到中心线体数据，包括：
[0036]遍历所述自然腔道距离变换体数据中的每一体像素点V，若满足第一预设条件，则将该体像素点V确定为中心线体像素点；
[0037]所述第一预设条件为：d
v
>d
vi
且d
v
>d
vj
且|d
vi-d
vj
|<ε，i∈Zf，j∈Zs；其中，ε为第一阈值，d
v
为该体像素点V在所述自然腔道距离变换体数据中的数据值，d
vi
为集合Zf中第i个
体像素点在所述自然腔道距离变换体数据中的数据值，d
vj
为集合Zs中第j个体像素点在所述自然腔道距离变换体数据中的数据值，集合Zf中第i个体像素点与集合Zs中第j个体像素点构成该体像素点V的邻域内的对称体像素点对。
[0038]可选的，所述对所述目标器官体数据图像中的所述自然腔道进行分割，以得到所述自然腔道区域体数据图像，包括：
[0039]在所述目标器官体数据图像中检测所述自然腔道的起始部位，确定区域增长种子点；
[0040]通过区域增长分割所述自然腔道，得到自然腔道区域体数据图像。
[0041]可选的，所述在所述目标器官体数据图像中检测所述自然腔道的起始部位，确定区域增长种子点，包括：
[0042]步骤A2、将所述目标器官体数据图像中位于上端的一层二维图像作为初始图像；
[0043]步骤B2、对所述初始图像进行二值化，并计算所述初始图像中不同连通域的面积和椭圆率，将面积和椭圆率满足第二预设条件的连通域作为潜在腔道区域；
[0044]步骤C2、分别计算与所述初始图像相邻的N层二维图像，得到N个所述潜在腔道区域，其中N≥3；
[0045]步骤D2、分别计算N+1个所述潜在腔道区域的质心坐标，若相邻两个质心坐标之间的偏差均小于第二阈值，则本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导航路径规划方法，其特征在于，包括：获取目标器官体数据图像，所述目标器官具有自然腔道；对所述目标器官体数据图像中的所述自然腔道进行分割，以得到所述自然腔道区域体数据图像；从所述自然腔道区域体数据图像中提取所述自然腔道的中心线，得到中心线体数据；根据所述中心线体数据，获取所述自然腔道的拓扑结构；基于所述拓扑结构，规划从起始点至目标点的导航路径；其中，所述起始点为所述拓扑结构中的起始端点，所述目标点为所述自然腔道的中心线上邻近病灶位置的像素点。2.根据权利要求1所述的导航路径规划方法，其特征在于，所述基于所述拓扑结构，规划从起始点至目标点的导航路径，包括：基于所述拓扑结构，通过深度优先搜索寻找从所述起始点至所述目标点的若干路径；从所述若干路径中确定所述导航路径。3.根据权利要求2所述的导航路径规划方法，其特征在于，所述从所述若干路径中确定所述导航路径，包括：提供每一路径的路径信息，以便于用户根据所述路径信息从所述若干路径中选择导航路径。4.根据权利要求3所述的导航路径规划方法，其特征在于，所述拓扑结构包括所述自然腔道的各个端点的位置坐标和/或相邻端点之间的距离；所述每一路径的路径信息包括所述每一路径的长度，其中，所述每一路径的长度根据每一路径上各个端点的位置坐标和/或相邻端点之间的距离计算得到；和/或，所述拓扑结构包括所述自然腔道中每一端点相对于上一级端点的弯曲角度；所述每一路径的路径信息包括所述每一路径上的最大弯曲角度，其中，所述每一路径上的最大弯曲角度根据每一路径上每一端点相对于上一级端点的弯曲角度的最大值确定。5.根据权利要求1所述的导航路径规划方法，其特征在于，所述根据所述中心线体数据，获取所述自然腔道的拓扑结构，包括：步骤A1、对于所述中心线体数据，将所述自然腔道的起始部位的端点作为所述拓扑结构的所述起始端点，将所述起始端点作为当前点；步骤B1、对所述当前点进行邻域遍历，若邻域内只有一个有效点，执行步骤C1，若邻域内出现多个有效点，执行步骤D1；步骤C1，将该有效点作为当前点，返回执行步骤B1；步骤D1、将所述当前点标记为岔道口的端点，对于所述当前点邻域内的每一个有效点依次作为所述当前点，返回执行步骤B1；步骤E1、判断所述中心线体数据的有效点是否遍历完成，如果否，则返回执行步骤B1，如果是，则退出循环，将各个端点组合得到所述自然腔道的拓扑结构。6.根据权利要求5所述的导航路径规划方法，其特征在于，还包括：在循环迭代以获取所述自然腔道的拓扑结构的过程中，获取各个端点之间的距离，以及，计算每一端点相对于上一级端点的弯曲角度。7.根据权利要求1所述的导航路径规划方法，其特征在于，所述从所述自然腔道区域体
数据图像中提取所述自然腔道的中心线，得到中心线体数据，包括：对所述自然腔道区域体数据图像中的每一自然腔道区域体像素点进行3D距离变换，得到自然腔道距离变换体数据；对所述自然腔道距离变换体数据进行三维细化操作，得到中心线体数据。8.根据权利要求7所述的导航路径规划方法，其特征在于，所述对所述自然腔道区域体数据图像中的每一自然腔道区域体像素点进行3D距离变换，包括：针对所述自然腔道区域体数据图像中的每一自然腔道区域体像素点，以该自然腔道区域体像素点为参考点，由近到远遍历周边邻域找到最近的非自然...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨君荣，杨溪，吕文尔，
申请(专利权)人：上海微创卜算子医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：