CN109330683A - 一种基于患者肺部4d-ct的介入穿刺路径安全性评估方法 - Google Patents
一种基于患者肺部4d-ct的介入穿刺路径安全性评估方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109330683A CN109330683A CN201811043624.6A CN201811043624A CN109330683A CN 109330683 A CN109330683 A CN 109330683A CN 201811043624 A CN201811043624 A CN 201811043624A CN 109330683 A CN109330683 A CN 109330683A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- puncture
- image
- patient
- puncturing
- histoorgan
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000008520 organization Effects 0.000 claims abstract description 14
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims abstract description 9
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 claims abstract description 6
- 208000037816 tissue injury Diseases 0.000 claims abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000002685 pulmonary effect Effects 0.000 description 3
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 2
- 208000019693 Lung disease Diseases 0.000 description 1
- 206010058467 Lung neoplasm malignant Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 1
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 description 1
- 238000003759 clinical diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 201000005202 lung cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 201000003144 pneumothorax Diseases 0.000 description 1
- 238000012502 risk assessment Methods 0.000 description 1
- 230000000451 tissue damage Effects 0.000 description 1
- 231100000827 tissue damage Toxicity 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
- A61B17/3403—Needle locating or guiding means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
- A61B2034/107—Visualisation of planned trajectories or target regions
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Pathology (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Robotics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于患者肺部4D‑CT的介入穿刺路径安全性评估方法，包括：对患者进行4D‑CT扫描，各个呼吸时相4D‑CT图像序列；进行穿刺目标组织及其周围正常组织轮廓勾画，并对穿刺目标组织中心点T进行标记；对肺部正常组织损伤所引起穿刺并发症的概率指数M、风险指数R和严重程度S进行赋值；在进行CT引导穿刺时，根据实时采集的CT图像选取患者体表穿刺入针点V和入针角度θ；将实时采集的CT图像与已勾画组织器官的4D‑CT图像序列进行配准；确定穿刺危及区域，与该区域相交的已勾画组织器官为穿刺危及器官n，对穿刺路径进行风险预估及调整。
Description
技术领域
本发明涉及一种介入穿刺诊疗技术安全性评估方法。
背景技术
近年来，肺癌已成为我国癌症发病率和死亡率最高的恶性肿瘤。单纯采用临床表现及影像学检查很难对肺部病变进行准确地临床诊断。CT引导下的经皮肺部穿刺介入技术可以精确取得肺部病变组织，从而进行活检得到其病理信息，已被公认为肺部疾病诊断的“金标准”。
但由于肺部临近心脏、大血管等重要组织器官，穿刺手术容易引起患者发生出血和气胸等情况，严重时甚至危及患者生命安全。患者肺部的呼吸运动不仅影响介入穿刺精度，而且大大增大了穿刺并发症的发病率。临床上单纯的螺旋CT扫描，并不能真是反应患者不同呼吸状态下，体内穿刺目标组织及其周围危及器官的位置变化。四维CT(4DimensionalCT,4D-CT)技术能够在患者呼吸运动不同时相下进行CT扫描，从而得到可以反映患者肺部穿刺目标组织及其周围危及器官的运动规律的图像序列。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种快速、精确地肺部肿物穿刺路径安全性评估算法，为临床医师穿刺路径决策和风险评估提供辅助信息。技术方案如下：
一种基于患者肺部4D-CT的介入穿刺路径安全性评估方法，其特征在于，包括：
(1)对患者进行4D-CT扫描，得到以10％为呼吸间隔的10个呼吸时相4D-CT图像序列{CT0％，CT10％，...，CT90％}，其中CT0％为吸气末时相图像，CT50％为呼气末时相图像；
(2)读取4D-CT图像并进行预处理后，分别在10个呼吸时相CT图像序列{CT0％，CT10％，...，CT90％}中进行穿刺目标组织及其周围正常组织轮廓勾画，并对穿刺目标组织中心点T进行标记；
(3)对肺部正常组织损伤所引起穿刺并发症的概率指数M、风险指数R和严重程度S进行赋值；
(4)在进行CT引导穿刺时，根据实时采集的CT图像选取患者体表穿刺入针点V和入针角度θ；
(5)将实时采集的CT图像与步骤(2)中已勾画组织器官的4D-CT图像序列进行配准，根据穿刺入针点V、入针角度θ和穿刺目标组织中心点T，实现不同时相4D-CT图像序列中穿刺预设路径的标记；
(6)在不同时相4D-CT图像序列中，以所标记预设路径为轴，作直径Φ＝20mm的圆柱体，其所覆盖范围为穿刺危及区域，与该区域相交的已勾画组织器官为穿刺危及器官n；
(7)根据步骤(3)中所设置组织器官穿刺风险参数，进行患者各个呼吸时相下穿刺风险值VAR计算，对穿刺路径进行风险预估及调整。
其中步骤(7)所述穿刺风险值计算：穿刺目标周围正常组织损伤所引起穿刺并发症的概率指数M、风险指数R和严重程度S赋值，所述穿刺风险值VAR通过下式进行计算：
其中i为患者不同呼吸时相；n为第i呼吸时相CT图像中穿刺路径危及器官组织个数，取值为0,1,2,......。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、对肺部穿刺目标组织及其周围正常组织器官进行4D-CT勾画，能够建立反映患者肺部穿刺目标组织及其周围正常组织呼吸运动的图像集合；2、本发明能够通过对患者不同时相4D-CT图像中穿刺路径标记，计算各个呼吸状态下进行穿刺的风险值计算；3、该算法能够在临床医师实施穿刺手术前进行评估，从而辅助临床医师进行穿刺路径调整，或者采取呼吸控制等方式，提高临床穿刺操作的安全性，
附图说明
图1所示为发明基于患者肺部4D-CT的介入穿刺路径安全性评估算法的一个实施例的流程图；
图2所示为一个不同时相4D-CT图像序列中穿刺进针点V、入针角度θ和穿刺目标组织中心点T连接实现穿刺预设路径标记，并以其为轴，作Φ＝20mm的圆柱体，圆柱体所覆盖范围为穿刺危及区域，与该区域相交的穿刺危及器官(肋骨)示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。
本发明为解决上述技术问题提供了一种基于患者肺部4D-CT的介入穿刺路径安全性评估方法，包括如下步骤：
(1)患者术前进行4D-CT扫描，得到以10％为呼吸间隔的10个呼吸时相4D-CT图像序列{CT0％，CT10％，...，CT90％}，其中CT0％为吸气末时相图像，CT50％为呼气末时相图像；
(2)读取4D-CT图像并进行预处理后，临床医师分别在10个呼吸时相CT图像序列{CT0％，CT10％，...，CT90％}中进行穿刺目标组织及其周围正常组织轮廓勾画，并对穿刺目标组织中心点进行标记T；
(3)医师对肺部正常组织损伤所引起穿刺并发症的概率指数M、风险指数R和严重程度S进行赋值；
(4)在进行CT引导穿刺时，根据实时采集CT图像选取患者体表穿刺入针点V和入针角度θ；
(5)将预设穿刺路径的实时CT图像与步骤(2)中已勾画组织器官的4D-CT图像序列进行配准，根据穿刺入针点入针点V、入针角度θ和穿刺目标组织中心点T，实现不同时相4D-CT图像序列中穿刺预设路径的标记；
(6)在不同时相4D-CT图像序列中，以所标记的穿刺路径为轴，作Φ＝20mm的圆柱体，其所覆盖范围为穿刺危及区域，与该区域相交的已勾画组织器官为穿刺危及器官n；
(7)根据步骤(3)中所设置组织器官穿刺风险计算参数，进行患者各个呼吸时相下穿刺风险值VAR通过下式进行计算：
其中i为患者不同呼吸时相，取值为0-90％间隔10％；n为第i呼吸时相CT图像中穿刺路径危及器官组织个数，取值为0,1,2,......。
临床医师可以在实施穿刺手术前进行评估，从而对穿刺路径调整，或者采取呼吸控制等方式，提高临床穿刺操作的安全性，
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 (1)
1.一种基于患者肺部4D-CT的介入穿刺路径安全性评估方法，其特征在于，包括：
(1)对患者进行4D-CT扫描，得到以10％为呼吸间隔的10个呼吸时相4D-CT图像序列{CT0％，CT10％，...，CT90％}，其中CT0％为吸气末时相图像，CT50％为呼气末时相图像。
(2)读取4D-CT图像并进行预处理后，分别在10个呼吸时相CT图像序列{CT0％，CT10％，...，CT90％}中进行穿刺目标组织及其周围正常组织轮廓勾画，并对穿刺目标组织中心点T进行标记；
(3)对肺部正常组织损伤所引起穿刺并发症的概率指数M、风险指数R和严重程度S进行赋值；
(4)在进行CT引导穿刺时，根据实时采集的CT图像选取患者体表穿刺入针点V和入针角度θ；
(5)将实时采集的CT图像与步骤(2)中已勾画组织器官的4D-CT图像序列进行配准，根据穿刺入针点V、入针角度θ和穿刺目标组织中心点T，实现不同时相4D-CT图像序列中穿刺预设路径的标记；
(6)在不同时相4D-CT图像序列中，以所标记预设路径为轴，作直径Φ＝20mm的圆柱体，其所覆盖范围为穿刺危及区域，与该区域相交的已勾画组织器官为穿刺危及器官n；
(7)根据步骤(3)中所设置组织器官穿刺风险参数，进行患者各个呼吸时相下穿刺风险值VAR计算，对穿刺路径进行风险预估及调整。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811043624.6A CN109330683A (zh) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | 一种基于患者肺部4d-ct的介入穿刺路径安全性评估方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811043624.6A CN109330683A (zh) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | 一种基于患者肺部4d-ct的介入穿刺路径安全性评估方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109330683A true CN109330683A (zh) | 2019-02-15 |
Family
ID=65304988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811043624.6A Pending CN109330683A (zh) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | 一种基于患者肺部4d-ct的介入穿刺路径安全性评估方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109330683A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110731821A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-31 | 艾瑞迈迪医疗科技（北京）有限公司 | 基于ct/mri用于肿瘤微创消融术的方法及引导支架 |
| CN111067622A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-04-28 | 天津大学 | 一种面向肺部经皮穿刺的呼吸运动补偿方法 |
| CN113133813A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-20 | 上海复拓知达医疗科技有限公司 | 基于穿刺过程的动态信息显示系统及方法 |
| CN113940733A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-18 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种ct兼容的肺部穿刺活检系统及方法 |
| WO2023050307A1 (zh) * | 2021-09-30 | 2023-04-06 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种ct兼容的肺部穿刺活检系统及方法 |
-
2018
- 2018-09-07 CN CN201811043624.6A patent/CN109330683A/zh active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110731821A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-31 | 艾瑞迈迪医疗科技（北京）有限公司 | 基于ct/mri用于肿瘤微创消融术的方法及引导支架 |
| CN110731821B (zh) * | 2019-09-30 | 2021-06-01 | 艾瑞迈迪医疗科技（北京）有限公司 | 基于ct/mri用于肿瘤微创消融术的方法及引导支架 |
| CN111067622A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-04-28 | 天津大学 | 一种面向肺部经皮穿刺的呼吸运动补偿方法 |
| CN111067622B (zh) * | 2019-12-09 | 2023-04-28 | 天津大学 | 一种面向肺部经皮穿刺的呼吸运动补偿方法 |
| CN113133813A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-20 | 上海复拓知达医疗科技有限公司 | 基于穿刺过程的动态信息显示系统及方法 |
| CN113940733A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-18 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种ct兼容的肺部穿刺活检系统及方法 |
| WO2023050307A1 (zh) * | 2021-09-30 | 2023-04-06 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种ct兼容的肺部穿刺活检系统及方法 |
| CN113940733B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-08-15 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种ct兼容的肺部穿刺活检系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109330683A (zh) | 一种基于患者肺部4d-ct的介入穿刺路径安全性评估方法 | |
| US11883149B2 (en) | Apparatus and methods for mapping a sequence of images to a roadmap image | |
| US10034999B2 (en) | Steerable device for accessing a target site and methods | |
| US9101286B2 (en) | Apparatus and methods for determining a dimension of a portion of a stack of endoluminal data points | |
| EP2852319B1 (en) | Co-use of endoluminal data and extraluminal imaging | |
| US20140094689A1 (en) | Apparatus and methods for determining a plurality of local calibration factors for an image | |
| US20140094660A1 (en) | Accounting for non-uniform longitudinal motion during movement of an endoluminal imaging probe | |
| CN109077801B (zh) | 多源信息引导激光消融的诊疗方法及系统 | |
| CN107224317A (zh) | 一种用于超声引导的穿刺针及超声引导的植入系统 | |
| CN111297448A (zh) | 穿刺定位方法、装置及系统 | |
| CN111887988B (zh) | 一种微创介入手术导航机器人的定位方法及其装置 | |
| CN109330667A (zh) | 用于肺部ct引导穿刺辅助系统的路径逆向优化搜索方法 | |
| CN112022348A (zh) | 一种在ct和ai双引导下的穿刺消融术中导航系统 | |
| Abbas et al. | Image-guided transnasal endoscopic fine needle aspiration or biopsy of parapharyngeal space tumours | |
| Zhong et al. | CT-guided automatic path planning for lung puncture | |
| CN114283179A (zh) | 基于超声图像的骨折远近端空间位姿实时获取与配准系统 | |
| CN109620409B (zh) | 一种内窥镜外部参数实时优化系统及方法 | |
| CN114748136A (zh) | 一种磁定位房间隔穿刺组件 | |
| CN113303824B (zh) | 用于体内目标定位的数据处理方法、模块与系统 | |
| Lui et al. | Review of ultrasound-guided vacuum-assisted breast biopsy: techniques and applications | |
| CN216021307U (zh) | 一种带显影标记的人体体内组织手术定位器 | |
| CN107280737A (zh) | 一种穿刺行进中旋转角度的计算方法 | |
| CN209751100U (zh) | 一种定位穿刺同轴针 | |
| US20240164656A1 (en) | Co-use of endoluminal data and extraluminal imaging | |
| CN217592998U (zh) | 一种可加强显影的用于肺小结节定位的穿刺套针 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190215 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |