内窥镜辅助支气管术中导航方法、系统、介质及电子设备技术方案

本发明专利技术提供了一种内窥镜辅助支气管术中导航方法、系统、介质及电子设备，该方法包括获取三维扫描图像用于建立支气管三维虚拟模型和规划导航路径；选择目标点和激活点；在初始激活点处，在支气管三维虚拟模型内生成虚拟内窥镜图像组，在支气管内生成目标内窥镜图像；选取虚拟内窥镜图像组中的最优虚拟内窥镜图像；配准融合目标内窥镜图像和最优虚拟内窥镜图像并变换三维虚拟模型以对内窥镜进行导航；逐个激活点执行生成目标内窥镜图像和获得最优虚拟内窥镜图像，配准融合目标内窥镜图像和最优虚拟内窥镜图像以导航内窥镜直至到达目标点。该方法能够建立三维CT图像与真实内窥镜图像之间的关联，从而辅助确定导航路径以控制诊疗器械更准确地导航。诊疗器械更准确地导航。诊疗器械更准确地导航。

【技术实现步骤摘要】
内窥镜辅助支气管术中导航方法、系统、介质及电子设备


[0001]本专利技术涉及医疗器械导航
，尤其涉及一种内窥镜辅助支气管术中导航方法、系统、介质及电子设备。

技术介绍

[0002]基于内窥镜进行肺部结节活检是进行肺癌筛查的重要手段，在内窥镜镜检之前，医生首先对病人进行三维电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)，获取肺和支气管等组织的形态位置，以及肺部结节的形态位置。然后在镜检过程中，医生通过操作内窥镜导航到期望的肺结节位置。
[0003]然而在操作内窥镜的导航过程中医生对三维CT图像和真实的内窥镜图像没有实际位置的关联，医生操作内窥镜的导航过程实际上是在进行盲检，这种盲检严重依赖医生的经验和内窥镜操作技术，操作过程中的不确定性强，手术成功率受限于医生的技术水平。因此，有必要提供一种新的支气管术中导航方法以解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种内窥镜辅助支气管术中导航方法、系统、介质及电子设备，用以解决三维CT图像与真实内窥镜图像没有实际的位置关联的问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供的内窥镜辅助支气管术中导航方法包括：获取支气管的三维扫描图像，根据所述三维扫描图像建立支气管三维虚拟模型，根据所述支气管三维虚拟模型规划导航路径；根据设定标准选择所述导航路径上的目标点和N个激活点，N为正整数；在所述支气管三维虚拟模型内的初始激活点处进行虚拟内窥镜渲染生成虚拟内窥镜图像组，在所述支气管内的初始激活点处通过内窥镜生成目标内窥镜图像；比较所述虚拟内窥镜图像组与所述目标内窥镜图像，在所述虚拟内窥镜图像组中选取最优虚拟内窥镜图像；对所述目标内窥镜图像和所述最优虚拟内窥镜图像进行配准融合，根据配准矩阵对所述支气管三维虚拟模型进行变换以使所述支气管三维虚拟模型与所述支气管方位一致，沿所述导航路径对所述内窥镜进行导航；在逐个激活点处执行在所述支气管三维虚拟模型内生成虚拟内窥镜图像组和在所述支气管内生成目标内窥镜图像，选取虚拟内窥镜图像组中的最优虚拟内窥镜图像，对同一激活点处生成的目标内窥镜图像和最优虚拟内窥镜图像进行配准融合，根据配准矩阵对所述内窥镜进行导航，直至所述内窥镜到达所述目标点以完成导航。
[0006]本专利技术提供的内窥镜辅助支气管术中导航方法的有益效果在于：基于对支气管的三维重建得到支气管三维虚拟模型和通过在支气管三维虚拟模型内进行虚拟内窥镜渲染的方式辅助实现建立三维CT图像与真实内窥镜图像之间的关联，能够帮助医生更好地导航到已定位的结节或是需要导航的位置。该方法辅助医生确定导航路径并控制支气管镜、活检和诊疗器械进行更准确地导航，从而精准定位肺结节等病灶。
[0007]一种可能的实施例中，比较所述虚拟内窥镜图像组与所述目标内窥镜图像，在所
述虚拟内窥镜图像组中选取最优虚拟内窥镜图像，包括：将所述虚拟内窥镜图像组中的虚拟内窥镜图像逐一与所述目标内窥镜图像进行相似度评估；选取所述虚拟内窥镜图像组中与所述目标内窥镜图像相似度最高的所述虚拟内窥镜图像作为所述最优虚拟内窥镜图像。
[0008]另一种可能的实施例中，根据所述三维扫描图像建立支气管三维虚拟模型，根据所述支气管三维虚拟模型规划导航路径，包括：根据所述三维扫描图像进行支气管分割；进行所述支气管的三维重建以建立支气管三维虚拟模型；提取所述支气管三维虚拟模型的中心线，遍历所述中心线生成支气管树；根据所述三维扫描图像识别所述支气管中的结节，进行所述结节的三维重建；根据所述结节的位置和所述支气管树规划导航路径。
[0009]其它可能的实施例中，根据所述结节的位置和所述支气管树规划导航路径，包括：根据所述结节的位置，在所述支气管树上选择到达所述结节的可行路径；选择所述可行路径中的最短路径作为导航路径。
[0010]根据设定标准选择所述导航路径上的N个激活点，包括：将所述支气管三维虚拟模型中分叉路口处的点设为节点；选择所述导航路径上的所述节点作为所述激活点。
[0011]第二方面，本专利技术还提供了一种内窥镜辅助支气管术中导航系统，包括：
[0012]路径规划单元，用于获取支气管的三维扫描图像，根据所述三维扫描图像建立支气管三维虚拟模型，根据所述支气管三维虚拟模型规划导航路径；
[0013]选择单元，用于根据设定标准选择所述导航路径上的目标点和N个激活点，N为正整数；
[0014]图像生成单元，用于在所述支气管三维虚拟模型内的初始激活点处进行虚拟内窥镜渲染生成虚拟内窥镜图像组，在所述支气管内的初始激活点处通过内窥镜生成目标内窥镜图像；
[0015]图像选取单元，用于比较所述虚拟内窥镜图像组与所述目标内窥镜图像，在所述虚拟内窥镜图像组中选取最优虚拟内窥镜图像；
[0016]变换单元，用于对所述目标内窥镜图像和所述最优虚拟内窥镜图像进行配准融合，根据配准矩阵对所述支气管三维虚拟模型进行变换以使所述支气管三维虚拟模型与所述支气管方位一致，沿所述导航路径对所述内窥镜进行导航；
[0017]导航单元，用于在逐个激活点处执行在所述支气管三维虚拟模型内生成虚拟内窥镜图像组和在所述支气管内生成目标内窥镜图像，选取虚拟内窥镜图像组中的最优虚拟内窥镜图像，对同一激活点处生成的目标内窥镜图像和最优虚拟内窥镜图像进行配准融合，根据配准矩阵对所述内窥镜进行导航，直至所述内窥镜到达所述目标点以完成导航。
[0018]所述图像选取单元比较所述虚拟内窥镜图像组与所述目标内窥镜图像，在所述虚拟内窥镜图像组中选取最优虚拟内窥镜图像，具体用于：将所述虚拟内窥镜图像组中的虚拟内窥镜图像逐一与所述目标内窥镜图像进行相似度评估；选取所述虚拟内窥镜图像组中与所述目标内窥镜图像相似度最高的所述虚拟内窥镜图像作为所述最优虚拟内窥镜图像。
[0019]所述路径规划单元根据所述三维扫描图像建立支气管三维虚拟模型，根据所述支气管三维虚拟模型规划导航路径，具体用于：根据所述三维扫描图像进行支气管分割；进行所述支气管的三维重建以建立支气管三维虚拟模型；提取所述支气管三维虚拟模型的中心线，遍历所述中心线生成支气管树；根据所述三维扫描图像识别所述支气管中的结节，进行所述结节的三维重建；根据所述结节的位置和所述支气管树规划导航路径。
[0020]根据所述结节的位置和所述支气管树规划导航路径，包括：根据所述结节的位置，在所述支气管树上选择到达所述结节的可行路径；选择所述可行路径中的最短路径作为导航路径。
[0021]所述选择单元根据设定标准选择所述导航路径上的N个激活点，包括：将所述支气管三维虚拟模型中分叉路口处的点设为节点；选择所述导航路径上的所述节点作为所述激活点。
[0022]第三方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法。
[0023]第四方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器存储的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内窥镜辅助支气管术中导航方法，其特征在于，包括：获取支气管的三维扫描图像，根据所述三维扫描图像建立支气管三维虚拟模型，根据所述支气管三维虚拟模型规划导航路径；根据设定标准选择所述导航路径上的目标点和N个激活点，N为正整数；在所述支气管三维虚拟模型内的初始激活点处进行虚拟内窥镜渲染生成虚拟内窥镜图像组，在所述支气管内的初始激活点处通过内窥镜生成目标内窥镜图像；比较所述虚拟内窥镜图像组与所述目标内窥镜图像，在所述虚拟内窥镜图像组中选取最优虚拟内窥镜图像；对所述目标内窥镜图像和所述最优虚拟内窥镜图像进行配准融合，根据配准矩阵对所述支气管三维虚拟模型进行变换以使所述支气管三维虚拟模型与所述支气管方位一致，沿所述导航路径对所述内窥镜进行导航；在逐个激活点处执行在所述支气管三维虚拟模型内生成虚拟内窥镜图像组和在所述支气管内生成目标内窥镜图像，选取虚拟内窥镜图像组中的最优虚拟内窥镜图像，对同一激活点处生成的目标内窥镜图像和最优虚拟内窥镜图像进行配准融合，根据配准矩阵对所述内窥镜进行导航，直至所述内窥镜到达所述目标点以完成导航。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，比较所述虚拟内窥镜图像组与所述目标内窥镜图像，在所述虚拟内窥镜图像组中选取最优虚拟内窥镜图像，包括：将所述虚拟内窥镜图像组中的虚拟内窥镜图像逐一与所述目标内窥镜图像进行相似度评估；选取所述虚拟内窥镜图像组中与所述目标内窥镜图像相似度最高的所述虚拟内窥镜图像作为所述最优虚拟内窥镜图像。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述三维扫描图像建立支气管三维虚拟模型，根据所述支气管三维虚拟模型规划导航路径，包括：根据所述支气管三维扫描图像进行支气管分割；进行所述支气管的三维重建以建立支气管三维虚拟模型；提取所述支气管三维虚拟模型的中心线，遍历所述中心线生成支气管树；根据所述三维扫描图像识别所述支气管中的结节，进行所述结节的三维重建；根据所述结节的位置和所述支气管树规划导航路径。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述结节的位置和所述支气管树规划导航路径，包括：根据所述结节的位置，在所述支气管树上选择到达所述结节的可行路径；选择所述可行路径中的最短路径作为导航路径。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据设定标准选择所述导航路径上的N个激活点，包括：将所述支气管三维虚拟模型中分叉路口处的点设为节点；选择所述导航路径上的所述节点作为所述激活点。6.一种内窥镜辅助支气管术中导航系统，其特征在于，包括：路径规划单元，用于获取支气管的三维扫描图像，根据所述三维扫描图像建立支气管三维虚拟模型，根据所述支气管三维虚拟模型规划导航路径；
选择单元，用于根据设定标准选择所述导航路径上的目标点和N个激活...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕文尔，侯小燕，王少白，刘金涛，
申请(专利权)人：上海卓昕医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：