CN105796161A - 一种ct介入治疗中进行穿刺导航的方法及穿刺导航装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种CT介入治疗中进行穿刺导航的方法及穿刺导航装置，所述穿刺导航装置包括微型处理器、位置传感器、通信模块、方向指示器，穿刺导航装置与CT扫描系统连接；穿刺导航的步骤为：CT扫描系统在CT图像上规划预设的进针角度并传送给穿刺导航装置；穿刺导航装置将穿刺针的空间角度信息传送给CT扫描系统并虚拟显示在CT图像上；根据观察CT图像或按照方向指示器的提示调整所述穿刺针的空间角度，使穿刺针的空间角度与预设的进针角度重合；开始进针，当穿刺针的针头到达穿刺目标点，CT扫描系统再次进行扫描确认穿刺针是否就位。本发明提高穿刺操作的精确度，降低穿刺操作的复杂程度，减少进针的次数，减少患者所受的痛苦。
Description
技术领域
本发明涉及CT介入治疗的技术领域，具体涉及一种CT介入治疗中进行穿刺导航的方法及穿刺导航装置。
背景技术
目前CT系统在介入治疗与检测(活检)中，主要起到依据CT图像进行辅助定位及穿刺后确认病灶及周边组织情况的作用。实践中通过CT扫描确认人体器官病灶后，根据CT图像可以规划最佳进针点、进针角度和进针深度，医生进行穿刺实际操作中，进针的角度是否合适主要依靠医生的个人经验和主观判断，准确度较差，很少能够做到一次进针即到达理想效果，往往需要反复尝试反复确认来接近穿刺目标位置。因此，需要多次CT照射甚至多次穿刺造成附加伤害。
发明内容
本发明的目的是提供一种CT介入治疗中进行穿刺导航的方法及穿刺导航装置，引导医生在穿刺过程中进行精确操作，最大限度的减少穿刺风险；也可以用于穿刺教学的辅助教具，提升临床学生穿刺实践能力。
本发明的一个目的是由下述技术方案实现的：一种CT介入治疗中进行穿刺导航的方法，使用一个穿刺导航装置，所述穿刺导航装置包括微型处理器、位置传感器、通信模块、方向指示器、进针启动键，所述穿刺导航装置通过所述通信模块与CT扫描系统连接；所述穿刺导航的步骤包括：
A、在CT图像上标注出穿刺入针点和穿刺目标点，所述CT扫描系统根据所述穿刺入针点和所述穿刺目标点计算出预设的进针角度，并将该预设的进针角度传送给所述穿刺导航装置；
B、校准所述穿刺导航装置，然后将所述穿刺导航装置安装在穿刺针上，所述穿刺导航装置将所述穿刺针的空间角度信息传送给所述CT扫描系统，所述CT扫描系统将所述穿刺针的空间角度虚拟显示在所述CT图像上；
C、将所述穿刺针的针头对准患者身上的预设入针点，根据所述CT图像上虚拟显示的所述穿刺针的空间角度以所述穿刺针的针头为中心调整所述穿刺针的空间角度或根据所述方向指示器的提示以所述穿刺针的针头为中心调整所述穿刺针的空间角度，使所述穿刺针的空间角度与所述预设的进针角度重合；
D、按下所述进针启动键，所述穿刺导航装置开始计算所述穿刺针的进针距离，用于检测所述穿刺针的针头是否到达所述穿刺目标点；同时，所述CT图像上虚拟显示所述穿刺针的针头的进针路径；
E、当所述穿刺针的针头到达所述穿刺目标点，所述CT扫描系统再次进行扫描作业，确认所述穿刺针是否就位；如果所述穿刺针就位，则结束所述穿刺导航；如果所述穿刺针未就位，则重新进行所述穿刺导航。
本发明的另一个目的是由下述技术方案实现：一种CT介入治疗的穿刺导航装置，所述穿刺导航装置包括获取穿刺针的空间角度信息的位置传感器、发送所述穿刺针的空间角度信息和接收预设的进针角度信息的通信模块、指引调整所述穿刺针的空间角度的方向指示器、计算所述穿刺针的空间角度信息并与所述预设的进针角度信息进行比较的微型处理器、进针启动键，所述位置传感器、所述通信模块、所述方向指示器与所述微型处理器连接。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明通过位置传感器获取穿刺针的空间角度信息，并与CT扫描系统建立信息交互，将穿刺针的空间角度显示在CT图像上，使医生直观的与预设的进针角度进行比对，进而调整穿刺针的空间角度，提高穿刺操作的精确度，降低穿刺操作的复杂程度，减少进针的次数，减少患者所受的痛苦。
2、本发明实现穿刺路径的精准规划，避开穿刺途经的重要器官及血管，提高临床穿刺的安全性。
以下结合附图和具体实施例对本发明作详尽说明。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的流程图；
图2是穿刺导航装置的结构示意图；
图3是穿刺导航装置的安装示意图。
具体实施方式
实施例一：
参见图1、图2，一种CT介入治疗中进行穿刺导航的方法，使用一个穿刺导航装置，所述穿刺导航装置包括微型处理器1、位置传感器2、通信模块3、方向指示器4、进针启动键，所述穿刺导航装置通过所述通信模块与CT扫描系统连接；所述穿刺导航的步骤包括：
A、在CT图像上标注出穿刺入针点和穿刺目标点，所述CT扫描系统根据所述穿刺入针点和所述穿刺目标点计算出预设的进针角度，并将该预设的进针角度传送给所述穿刺导航装置；
实际操作中，医生首先要完成CT图像的扫描后，在CT图像上标注出穿刺入针点和穿刺目标点，标注可以在CT的断层图像上进行，也可以在经过后处理得到的三维图像上进行。
如果标注是在CT的断层图像上进行的，CT扫描系统基于CT的断层图像会建立x-y轴的二维坐标系，计算预设的进针角度，并传送给穿刺导航装置。
如果标注是在三维图像上进行的，CT扫描系统会以扫描床前进的方向为z轴，基于CT的断层图像为x-y轴建立三维坐标系，计算预设的进针角度，并传送给穿刺导航装置。
B、校准所述穿刺导航装置，然后将所述穿刺导航装置安装在穿刺针上，所述穿刺导航装置将所述穿刺针的空间角度信息传送给所述CT扫描系统，所述CT扫描系统将所述穿刺针的空间角度虚拟显示在所述CT图像上；
在本实施例中，校准所述穿刺导航装置是对所述位置传感器进行初始化，使所述位置传感器与所述CT扫描系统的扫描面方向同步，使穿刺导航装置与CT扫描系统的坐标系的偏差最小化。
如图3所示，穿刺导航装置5被固定安装在穿刺针6的中后部，前段保留足够的长度用于穿刺，后段留下足够的长度用于操作者手持。安装后保证穿刺针与穿刺导航装置之间确定的角度关系(图3示出关系为穿刺针与穿刺导航装置的长轴保持平行)。
完成穿刺导航装置的校准后，将穿刺导航装置安装在穿刺针上，使两者同步运动，穿刺导航装置可以实时获取穿刺针的空间角度信息。
C、将所述穿刺针的针头对准患者身上的预设入针点，根据所述CT图像上虚拟显示的所述穿刺针的空间角度以所述穿刺针的针头为中心调整所述穿刺针的空间角度或根据所述方向指示器的提示以所述穿刺针的针头为中心调整所述穿刺针的空间角度，使所述穿刺针的空间角度与所述预设的进针角度重合；
CT扫描系统的显示器上显示CT图像，CT图像中包括预设的进针角度和穿刺导航装置传送的穿刺针的空间角度，医生通过观察显示器调整穿刺针的空间角度，穿刺针的针头不动的情况下，穿刺针的针尾在一个内球面上运动。当虚拟显示的穿刺针的空间角度位置与预设的进针角度位置重合时，即表示当前穿刺针到达预期位置可以进针了。
通过穿刺导航装置的方向指示器也可以完成对穿刺针的空间角度进行调整，如上所述，穿刺针的针头不动的情况下，穿刺针的针尾在一个内球面上运动，方向指示器至少给出上、下、左、右四个方向的提示。当穿刺针到达预期位置时，方向指示器停止工作，同时可以设置一个进针指示灯，进针指示灯亮起表示可以进针了。
D、按下所述进针启动键，所述穿刺导航装置开始计算所述穿刺针的进针距离，用于检测所述穿刺针的针头是否到达所述穿刺目标点；同时，所述CT图像上虚拟显示所述穿刺针的针头的进针路径，即在CT扫描图像中，目标内部由穿刺入针点和穿刺目标点所确定的直线；穿刺过程中CT图像上虚拟显示穿刺针的深度及针头位置。
在本实施例中，当医生手持穿刺针且针头已经抵达患者身上的预设入针点并开始穿刺动作时，按下进针启动键，穿刺导航装置此时才将穿刺针的空间位置变化计为所述穿刺针的进针距离，同时将计算的进针距离发送给CT扫描系统，CT扫描系统在CT图像上虚拟显示穿刺针的深度及针头位置。穿刺针的进针距离与针头的进针路径相比较，得出穿刺针的针头何时到达穿刺目标点。
E、当所述穿刺针的针头到达所述穿刺目标点，穿刺导航装置的到位灯亮起，提示医生进针完成。所述CT扫描系统再次进行扫描作业，确认所述穿刺针是否就位；如果所述穿刺针就位，则结束所述穿刺导航；如果所述穿刺针未就位，则重新进行所述穿刺导航。
所述穿刺导航装置的具体内容可以参照实施例二中公开的内容进行理解，此处不作重复描述，实施例二公开的内容也应作为本实施例公开的内容。
实施例二：
参见图2，一种CT介入治疗的穿刺导航装置，所述穿刺导航装置包括获取穿刺针的空间角度信息的位置传感器2、发送所述穿刺针的空间角度信息和接收预设的进针角度信息的通信模块3、指引调整所述穿刺针的空间角度的方向指示器4、计算所述穿刺针的空间角度信息并与所述预设的进针角度信息进行比较的微型处理器1、进针启动键，所述位置传感器、所述通信模块、所述方向指示器与所述微型处理器连接。
位置传感器2，用于生成穿刺针的空间角度信息；本实施例中，位置传感器采用三轴陀螺仪。位置传感器与微型处理器电连接。
通信模块3，用于与CT扫描系统进行信息交互，将所述穿刺针的空间角度信息传送给所述CT扫描系统，所述CT扫描系统将所述穿刺针的空间角度虚拟显示在CT图像上；供医生将穿刺针的空间角度与预设的进针角度进行比较，判断穿刺针的调整方向；同时接收所述CT扫描系统发送的预设的进针角度，与当前穿刺针的实际空间角度对比。通信模块与微型处理器电连接。
在本实施例中，所述通信模块根据实际需要可以使用有线通信模块或无线通信模块。
方向指示器4，给予调整所述穿刺针的空间角度的提示，直到所述穿刺针的空间角度与所述预设的进针角度重合；所述方向指示器包括两组方向调整指示灯，每组方向调整指示灯由两个方向相反的指示灯组成。方向指示器与微型处理器电连接。
微型处理器1，用于计算所述位置传感器的空间角度信息，控制所述通信模块与所述CT扫描系统进行信息交互，将所述穿刺针的空间角度与所述预设的进针角度比较的结果通过所述方向指示器进行显示；
所述微型处理器为单片机、ARM、FPGA中的一种。
进针启动键，用于标明穿刺针的进针动作开始。
所述穿刺导航装置的工作过程请参照实施一公开的内容进行理解，此处不作重复描述，实施例一公开的内容也应作为本实施例公开的内容。
上述实施例的内容仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种CT介入治疗中进行穿刺导航的方法，其特征在于：使用一个穿刺导航装置，所述穿刺导航装置包括微型处理器、位置传感器、通信模块、方向指示器、进针启动键，所述穿刺导航装置通过所述通信模块与CT扫描系统连接；所述穿刺导航的步骤包括：
A、在CT图像上标注出穿刺入针点和穿刺目标点，所述CT扫描系统根据所述穿刺入针点和所述穿刺目标点计算出预设的进针角度，并将该预设的进针角度传送给所述穿刺导航装置；
B、校准所述穿刺导航装置，然后将所述穿刺导航装置安装在穿刺针上，所述穿刺导航装置将所述穿刺针的空间角度信息传送给所述CT扫描系统，所述CT扫描系统将所述穿刺针的空间角度虚拟显示在所述CT图像上；
C、将所述穿刺针的针头对准患者身上的预设入针点，根据所述CT图像上虚拟显示的所述穿刺针的空间角度以所述穿刺针的针头为中心调整所述穿刺针的空间角度或根据所述方向指示器的提示以所述穿刺针的针头为中心调整所述穿刺针的空间角度，使所述穿刺针的空间角度与所述预设的进针角度重合；
D、按下所述进针启动键，所述穿刺导航装置开始计算所述穿刺针的进针距离，用于检测所述穿刺针的针头是否到达所述穿刺目标点；同时，所述CT图像上虚拟显示所述穿刺针的针头的进针路径；
E、当所述穿刺针的针头到达所述穿刺目标点，所述CT扫描系统再次进行扫描作业，确认所述穿刺针是否就位；如果所述穿刺针就位，则结束所述穿刺导航；如果所述穿刺针未就位，则重新进行所述穿刺导航。
2.根据权利要求1所述的CT介入治疗中进行穿刺导航的方法，其特征在于：所述CT图像为CT的断层图像，所述CT扫描系统基于所述CT的断层图像建立x-y轴的二维坐标系。
3.根据权利要求1所述的CT介入治疗中进行穿刺导航的方法，其特征在于：所述CT图像为CT的三维图像，所述CT扫描系统以扫描床的前进方向为z轴，基于CT的断层图像为x-y轴建立三维坐标系。
4.根据权利要求1所述的CT介入治疗中进行穿刺导航的方法，其特征在于：校准所述穿刺导航装置是对所述位置传感器进行初始化，使所述位置传感器与所述CT扫描系统的扫描面方向同步。
5.一种CT介入治疗的穿刺导航装置，其特征在于：所述穿刺导航装置包括获取穿刺针的空间角度信息的位置传感器、发送所述穿刺针的空间角度信息和接收预设的进针角度信息的通信模块、指引调整所述穿刺针的空间角度的方向指示器、计算所述穿刺针的空间角度信息并与所述预设的进针角度信息进行比较的微型处理器、进针启动键，所述位置传感器、所述通信模块、所述方向指示器与所述微型处理器连接。
6.根据权利要求5所述的CT介入治疗的穿刺导航装置，其特征在于：所述微型处理器为单片机、ARM、FPGA中的一种。
7.根据权利要求5所述的CT介入治疗的穿刺导航装置，其特征在于：所述通信模块为有线通信模块或无线通信模块。
8.根据权利要求5所述的CT介入治疗的穿刺导航装置，其特征在于：所述方向指示器包括两组方向调整指示灯，每组方向调整指示灯由两个方向相反的指示灯组成。
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