穿刺路径规划方法、系统技术方案

本申请公开了一种穿刺路径规划方法、系统。该方法包括：对穿刺对象的术前医学图像进行图像分割，确定多组织模型，穿刺靶点可行区以及靶点位置；根据预设的筛选规则对多组织模型中的皮肤模型上的进针点集进行筛选，得到可行进针点集；根据可行进针点集与靶点位置的规划路径的风险参数，计算各个可行进针点的路径风险，确定路径风险最小的路径为目标穿刺路径；在穿刺操作过程中，采集穿刺对象的术中医学图像，确定当前穿刺路径；根据预设的检测规则检测当前穿刺路径是否存在操作风险。解决了相关技术中仅依靠术前的穿刺路径规划结果，无法避免穿刺中由于操作或者操作对象的运动导致的风险，进而导致穿刺风险较高的问题。进而导致穿刺风险较高的问题。进而导致穿刺风险较高的问题。

【技术实现步骤摘要】
穿刺路径规划方法、系统


[0001]本申请涉及医疗辅助领域，具体而言，涉及一种穿刺路径规划方法、系统。

技术介绍

[0002]经皮穿刺手术是指在医学影像的引导下，将穿刺针等医疗器械刺入患者体内病灶靶点位置，执行穿刺活检、消融手术、放射性粒子植入等手术操作，在神经调控、肿瘤治疗以及脊柱外科治疗等领域广泛使用，具有创伤小、费用低、恢复快等特点。穿刺手术的关键在于准确地定位人体内的病灶组织，规划合适的穿刺路径以避开人体内部重要的组织器官，精准地到达病灶靶点。
[0003]目前，对穿刺路径规划的研究已取得初步成果，通过对计算机断层扫描(CT)图像或核磁共振成像(MRI)等图像中的关键组织器官进行分割和三维重建，可辅助医生进行直观地穿刺路径规划和定性的穿刺风险评估。
[0004]然而，穿刺手术过程中患者的呼吸、身体的微动以及穿刺针的晃动等因素均会引起偏差，增加了误穿患者体内重要组织和器官的风险。因此，术中通常需要对患者做多次扫描，医生根据术中的图像对穿刺针多次调整后才能到达病灶靶点，因此仅依靠术前的穿刺路径规划结果并不能有效降低穿刺风险，无法满足临床实际需求。
[0005]针对相关技术中仅依靠术前的穿刺路径规划结果，无法避免穿刺手术中由于操作或者操作对象的运动导致的风险，进而导致穿刺风险较高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0006]本申请的主要目的在于提供一种穿刺路径规划方法、系统，以解决相关技术中仅依靠术前的穿刺路径规划结果，无法避免穿刺中由于操作或者操作对象的运动导致的风险，进而导致穿刺风险较高的问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种穿刺路径规划方法，所述方法包括：对穿刺对象的术前医学图像进行图像分割，确定多组织模型，以及靶点位置；根据预设的筛选规则，对所述多组织模型中的皮肤模型上的进针点集进行筛选，得到可行进针点集；根据可行进针点集与所述靶点位置的规划路径的风险参数，计算各个可行进针点的路径风险，确定目标穿刺路径，其中，选择路径风险最小的路径为目标穿刺路径，所述目标穿刺路径对应的可行进针点为目标进针点；在穿刺操作过程中，采集穿刺对象的术中医学图像，确定当前穿刺路径；根据预设的检测规则检测所述当前穿刺路径是否存在操作风险。
[0008]可选的，对穿刺对象的术前医学图像进行图像分割，确定多组织模型，以及靶点位置，包括：获取所述穿刺对象的术前医学图像；对所述术前医学图像中的靶点位置和靶点可行区进行标记，其中，所述靶点可行区为以所述靶点位置为球心的预设半径的球形区域；通过图像分割算法对所述术前医学图像进行分割，确定多组织模型，其中，所述多组织模型包
括所述皮肤模型和组织器官模型。
[0009]可选的，根据预设的筛选规则，对所述多组织模型中的皮肤模型上的进针点集进行筛选，得到可行进针点集，包括：根据多组织模型中的皮肤模型，选择进针候选区域，其中，所述进针候选区域包括多个进针点的进针点集；确定所述进针点集中的各个进针点与所述靶点位置之间的候选穿刺路径，其中，每个进针点都对应一个候选穿刺路径；根据所述筛选规则对所述候选穿刺路径进行筛选，确定可行穿刺路径，其中，所述筛选规则包括通过普吕克坐标判断组织器官模型的表面三角面片是否与候选穿刺路径相交，在不相交的情况下，确定候选穿刺路径为可行穿刺路径；根据可行穿刺路径确定对应的可行进针点集，其中，每个所述可行穿刺路径对应一个可行进针点。
[0010]可选的，所述筛选规则还包括：确定所述候选穿刺路径的进针点与所述靶点位置的欧几里得距离，是否超过穿刺针长度的预设比例，在未超过的情况下，确定候选穿刺路径为可行穿刺路径；确定所述候选穿刺路径与对应的所述三角面片的法向量夹角是否超过进针的预设角度，在未超过的情况下，确定候选穿刺路径为可行穿刺路径。
[0011]可选的，通过普吕克坐标判断组织器官模型的表面三角面片是否与候选穿刺路径相交，包括：通过普吕克坐标表示候选穿刺路径对应的第一矢量P
ST
，其中，所述第一矢量P
ST
为进针点S指向靶点位置T的矢量；确定所述组织器官模型的表面波型的三角面片，其中，所述三角面片的三个顶点分别为，第一顶点A，第二顶点B，第三顶点C；通过普吕克坐标表示靶点位置T与所述第一顶点A对应的第二矢量P
TA
，所述第一顶点A与进针点S对应的第三矢量P
AS
，以及所述第二顶点B与第三顶点C对应的第四矢量P
BC
；根据所述第二矢量P
TA
和所述第四矢量P
BC
确定第一相交系数，根据所述第三矢量P
AS
和所述第四矢量P
BC
确定第二相交系数，其中，所述第一相交系数和所述第二相交系数均可正可负；在所述第一相交系数和所述第二相交系数异号的情况下，确定所述三角面片与所述候选穿刺路径不相交，在所述第一相交系数和所述第二相交系数同号的情况下，确定所述三角面片与所述候选穿刺路径不相交。
[0012]可选的，根据可行进针点集与所述靶点位置的规划路径的风险参数，计算各个可行进针点的路径风险，确定目标穿刺路径，包括：根据所述风险参数中，可行穿刺路径与所述组织器官模型之间的最小欧几里得距离，以及对应的第一理想距离，确定第一风险，其中，所述最小欧几里得距离大于所述第一理想距离的情况下，所述第一风险为零；根据所述风险参数中，可行穿刺路径的延长线与所述组织器官模型之间的最小欧几里得距离，以及对应的第二理想距离，确定第二风险，其中，所述最小欧几里得距离大于所述第二理想距离的情况下，所述第二风险为零；根据所述风险参数中，可行穿刺路径与所述皮肤模型的进针角度以及进针的预设角度，确定第三风险；根据所述风险参数中，可行穿刺路径与所述靶点位置所在病灶的进针角度以及进针的预设角度，确定第四风险；根据所述风险参数中，可行穿刺路径的长度与穿刺针长度的预设比例，确定第五风险；根据所述风险参数中，可行穿刺路径位于所述靶点位置所在器官的长度与穿刺针长度的预设比例，确定第六风险；根据所述风险参数中，所述第一风险至所述第六风险，以及各自对应的权重，计算可行穿刺路径的路径风险，将路径风险最小的可行穿刺路径作为所述目标穿刺路径。
[0013]可选的，在穿刺操作过程中，采集穿刺对象的术中医学图像，确定当前穿刺路径，包括：在穿刺过程中，采集穿刺对象的术中医学图像，并与所述术前医学图像进行配准；根据所述术中医学图像中穿刺针的针尖位置，与所述目标进针点，确定当前穿刺路径；根据预
设的检测规则检测所述当前穿刺路径是否存在操作风险之后，所述方法还包括：在确定所述当前穿刺路径存在操作风险的情况下，进行预警提示。
[0014]可选的，根据预设的检测规则检测所述当前穿刺路径是否存在操作风险，包括：判断当前穿刺路径的延长线是否与所述术中医学图像中的靶点可行区相交，在不相交的情况下，确定存在操作风险；在相交的情况下，确定所述延长线与所述靶点可行区的至少一个交点中与所述目标进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿刺路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：对穿刺对象的术前医学图像进行图像分割，确定多组织模型，穿刺靶点可行区以及靶点位置；根据预设的筛选规则，对所述多组织模型中的皮肤模型上的进针点集进行筛选，得到可行进针点集；根据可行进针点集与所述靶点位置的规划路径的风险参数，计算各个可行进针点的路径风险，确定目标穿刺路径，其中，选择路径风险最小的路径作为目标穿刺路径，所述目标穿刺路径对应的可行进针点为目标进针点；在穿刺操作过程中，采集穿刺对象的术中医学图像，确定当前穿刺路径；根据预设的检测规则检测所述当前穿刺路径是否存在操作风险。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对穿刺对象的术前医学图像进行图像分割，确定多组织模型，穿刺靶点可行区以及靶点位置，包括：获取所述穿刺对象的术前医学图像；对所述术前医学图像中的靶点位置和靶点可行区进行标记，其中，所述靶点可行区为以所述靶点位置为球心的预设半径的球形区域；通过图像分割算法对所述术前医学图像进行分割，确定多组织模型，其中，所述多组织模型包括所述皮肤模型和组织器官模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据预设的筛选规则，对所述多组织模型中的皮肤模型上的进针点集进行筛选，得到可行进针点集，包括：根据多组织模型中的皮肤模型，选择进针候选区域，其中，所述进针候选区域包括多个进针点的进针点集；确定所述进针点集中的各个进针点与所述靶点位置之间的候选穿刺路径，其中，每个进针点都对应一个候选穿刺路径；根据所述筛选规则对所述候选穿刺路径进行筛选，确定可行穿刺路径，其中，所述筛选规则包括通过普吕克坐标判断组织器官模型的表面三角面片是否与候选穿刺路径相交，在不相交的情况下，确定候选穿刺路径为可行穿刺路径；根据可行穿刺路径确定对应的可行进针点集，其中，每个所述可行穿刺路径对应一个可行进针点。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述筛选规则还包括：确定所述候选穿刺路径的进针点与所述靶点位置的欧几里得距离，是否超过穿刺针长度的预设比例，在未超过的情况下，确定候选穿刺路径为可行穿刺路径；确定所述候选穿刺路径与对应的所述三角面片的法向量夹角是否超过进针的预设角度，在未超过的情况下，确定候选穿刺路径为可行穿刺路径。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过普吕克坐标判断组织器官模型的表面三角面片是否与候选穿刺路径相交，包括：通过普吕克坐标表示候选穿刺路径对应的第一矢量P
ST
，其中，所述第一矢量P
ST
为进针点S指向靶点位置T的矢量；确定所述组织器官模型的表面模型的三角面片，其中，所述三角面片的三个顶点分别为，第一顶点A，第二顶点B，第三顶点C；
通过普吕克坐标表示靶点位置T与所述第一顶点A对应的第二矢量P
TA
，所述第一顶点A与进针点S对应的第三矢量P
AS
，以及所述第二顶点B与第三顶点C对应的第四矢量P
BC
；根据所述第二矢量P
TA
和所述第四矢量P
BC
确定第一相交系数，根据所述第三矢量P
AS
和所述第四矢量P
BC
确定第二相交系数，其中，所述第一相交系数和所述第二相交系数均可正可负；在所述第一相交系数和所述第二相交系数异号的情况下，确定所述三角面片与所述候选穿刺路径不相交；在所述第一相交系数和所述第二相交系数同号的情况下，确定所述三角面片与所述候选穿刺路径相交。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据可行进针点集与所述靶点位置的规划路径的风险参数，计算各个可行进针点的路径风险，确定目标穿刺路径，包括：根据所述风险参数中...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴亚康，钱旭升，周志勇，胡冀苏，姜宇，
申请(专利权)人：苏州国科康成医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：