一种模拟肺部穿刺手术路径规划的方法技术

本发明专利技术提供了一种模拟肺部穿刺手术路径规划的方法，包括：S1、建立肺部模型，其中，肺部模型包括肺部中的血管模型；S2、将建立的肺部模型导入到Unity三维操作系统中；S3、确定肺部模型中组织目标点和穿刺针的进针点，其中，所述穿刺针上集成FBG传感器；S4、规划穿刺针的初步穿刺路径；S5、穿刺针按照初步穿刺路径插入肺部模型中，进行模拟穿刺手术；S6、采集穿刺针在肺部模型中的长度，角度和速度，重构穿刺针在肺部模型中的形状和位置；S7、通过穿刺针在肺部模型中的形状和位置，基于RRT算法重新规划穿刺针的穿刺路径。本发明专利技术提高了肺部穿刺手术术前路径规划的精确度，对医生径行术前训练，有助于提升医生手术训练结果，提高手术成功率。功率。功率。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟肺部穿刺手术路径规划的方法


[0001]本专利技术涉及医疗辅助
，特别是涉及一种模拟肺部穿刺手术路径规划的方法。

技术介绍

[0002]肺癌是最常见的恶性肿瘤之一，致死率高，严重危害人们的生命健康，中国是世界上肺癌患者最多的国家。肺癌的诊断方法包括病史分析、化验、病理检查、影像学检查等，其中病理检查通过介入方式获得待检组织，对组织进行相应的检查，其可靠性最高。经皮穿刺手术具有创口面积小，恢复效果快，对人体损伤小和价格便宜等优点，是肺癌诊断和治疗的一种重要方式。穿刺手术在肺癌的应用包括穿刺活检和放射性粒子治疗两种方式。穿刺活检是病理检查，穿刺针刺入肺部病变部位获取组织进行检查；粒子治疗通过将放射性粒子借助穿刺针置入病变位置，对周围组织造成持续性伤害达到治愈的效果。
[0003]穿刺手术的准确性依赖于对手术路径的规划模型研究，手术路径的精确规划有利于提高手术成功率，降低手术风险。传统的穿刺手术，医生需要借助MRI影响机的影像来完成穿刺，通过影像确定进针点和病灶区，在术前对穿刺针进行路径规划，术前规划并没有有效的方法选择的穿刺路径进行模拟，评估路径的精确性和风险程度。术前规划出现规划问题，在手术过程中需要调整穿刺针，穿刺针在组织中调整造成组织损伤，引起并发症，手术的精确度依赖于医生的经验。在穿刺针进入组织后，医生只能通过不断的CT扫描来获取当前针的弯曲现状和位置，增加了患者和医生受到辐射的时间，对人体造成一定的损害。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中肺部穿刺手术术前路径规划精度差的技术问题，本专利技术的一个目的在于提供一种模拟肺部穿刺手术路径规划的方法，所述方法包括：
[0005]S1、建立肺部模型，其中，肺部模型包括肺部中的血管模型；
[0006]S2、将建立的肺部模型导入到Unity三维操作系统中；
[0007]S3、确定肺部模型中组织目标点和穿刺针的进针点，其中，所述穿刺针上集成FBG传感器；
[0008]S4、规划穿刺针的初步穿刺路径；
[0009]S5、穿刺针按照初步穿刺路径插入肺部模型中，进行模拟穿刺手术；
[0010]S6、采集穿刺针在肺部模型中的长度，角度和速度，重构穿刺针在肺部模型中的形状和位置；
[0011]S7、通过穿刺针在肺部模型中的形状和位置，基于RRT算法重新规划穿刺针的穿刺路径。
[0012]优选地，步骤S1中，肺部模型中的血管模型，用于模拟路径规划的避障。
[0013]优选地，步骤S6中，通过穿刺针上集成的FBG传感器反馈的信号，获取穿刺针在肺部模型中的长度，角度和速度，重构穿刺针在肺部模型中的形状和位置。
[0014]本专利技术提供的一种模拟肺部穿刺手术路径规划的方法，提高了肺部穿刺手术术前路径规划的精确度，减少医生和患者受到的辐射。FBG制造成本低、成本较低、重复性高，易于实现成规模加工。
[0015]本专利技术提供的一种模拟肺部穿刺手术路径规划的方法，对医生径行术前训练，有助于提升医生手术训练结果，提高手术成功率。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1示意性示出了本专利技术一种模拟肺部穿刺手术路径规划的方法的流程图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本专利技术。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。
[0019]为了解决现有技术中肺部穿刺手术术前路径规划精度差的技术问题，如图1所示本专利技术一种模拟肺部穿刺手术路径规划的方法的流程图，根据本专利技术的实施例，提供一种模拟肺部穿刺手术路径规划的方法，包括如下方法步骤：
[0020]步骤S1、建立肺部模型。
[0021]肺部穿刺手术之前，使用CT扫面采集肺部CT图像，基于采集图像通过图像处理标记出病灶区和血管分布。通过采集的CT图像建立肺部模型，其中，肺部模型包括肺部中的血管模型。肺部模型中的血管模型，用于模拟路径规划的避障，以提高路径规划的精度。
[0022]步骤S2、肺部模型导入Unity三维操作系统。
[0023]将建立的肺部模型导入到Unity三维操作系统中。
[0024]步骤S3、确定穿刺针的进针点和目标点。
[0025]确定肺部模型中组织目标点和穿刺针的进针点。具体为，将采集的CT图像建立肺部模型中的病灶区域确定为组织目标点。在组织目标点的位置确定穿刺针的进针点。
[0026]其中，穿刺针上集成FBG传感器，用于反馈穿刺针的在肺部模型中的长度，角度和速度。
[0027]FBG传感器具有抗电磁干扰、抗辐射、灵敏度高、重量轻、耐腐蚀等优点，并且光纤的体积小，适用于各种复杂环境。FBG具有固定的折射率，当光通过光栅进行传播时几乎不会发生信号变化，其反射光的波长随着应变或者温度变化而变化。
[0028]步骤S4、规划穿刺针的初步穿刺路径。
[0029]根据组织目标点，确定穿刺针的初步穿刺路径。
[0030]步骤S5、穿刺针按照初步穿刺路径插入肺部模型中，进行模拟穿刺手术。
[0031]步骤S6、采集穿刺针在肺部模型中的长度，角度和速度，重构穿刺针在肺部模型中的形状和位置。
[0032]通过穿刺针上集成的FBG传感器反馈的信号，获取穿刺针在肺部模型中的长度，角度和速度，重构穿刺针在肺部模型中的形状和位置。
[0033]步骤S7、通过穿刺针在肺部模型中的形状和位置，基于RRT算法重新规划穿刺针的穿刺路径。
[0034]本专利技术通过FBG传感器重构穿刺针在肺部模型的组织目标点中的形状和位置，采用RRT路径规划算法生成最优的穿刺路径，医生在手术前通过本专利技术的路径规划方法进行形状重建和规划精确度，帮助医生进行手术前的训练，从而大幅度减少手术对其他器官造成的影响。
[0035]尽管上面已经示出和描述了本专利技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本专利技术的限制，本领域的普通技术人员在本专利技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟肺部穿刺手术路径规划的方法，其特征在于，所述方法包括：S1、建立肺部模型，其中，肺部模型包括肺部中的血管模型；S2、将建立的肺部模型导入到Unity三维操作系统中；S3、确定肺部模型中组织目标点和穿刺针的进针点，其中，所述穿刺针上集成FBG传感器；S4、规划穿刺针的初步穿刺路径；S5、穿刺针按照初步穿刺路径插入肺部模型中，进行模拟穿刺手术；S6、采集穿刺针在肺部模型中的长度，角度和速度，重...

【专利技术属性】
技术研发人员：何彦霖，张帆，祝连庆，孙广开，周康鹏，祝航威，
申请(专利权)人：广州市南沙区北科光子感知技术研究院，
类型：发明
国别省市：