CN110368073A - 一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法及系统，包括以下步骤：步骤1：在患者肿瘤部位外周体表皮肤做定位标记点，采集患者肿瘤部位的两个不同角度的图像，利用双目视觉算法得到肿瘤部位几何中心点相对于定位标记点的空间位置信息；步骤2：对患者肿瘤部位进行CT扫描，根据CT扫描图像建立肿瘤的三维模型,对患者肿瘤部位进行CT扫描的同时，采集患者的体位信息，采用本发明的定位方法，能够对肿瘤进行精准定位，方便医务人员对穿刺路径进行规划，提高穿刺效率，减少辐射伤害。

Description

一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法及系统

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，具体涉及一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法基及系统。

背景技术

随着目前环境污染日益严重，肿瘤逐渐成为人们健康及生命的最大威胁，如今，对于一些肿瘤患者来说，其肿瘤生长的位置隐蔽、并且光靠传统的检测方法难以分辨其肿瘤是良性还是恶性以及该肿瘤的病变机理。对此，为了检测人体内部的肿瘤病变部位及机理，医生需要用到穿刺技术对病灶进行检查和治疗。在传统肿瘤穿刺方法中，医生需要利用CT等扫描设备先在人体表面确定病灶位置以及穿刺针的最佳进针位置角度和深度，然后再根据自身经验徒手进行穿刺手术。

但发明人发现，传统肿瘤穿刺技术存在众多问题：例如：进行穿刺手术时，医生只能徒手穿刺，此操作过度依赖医生的经验、并且无法确认是否到达预定位置，有着极大的手术风险。而且在穿刺过程中需要重复进行CT扫描以及其它医学设备来查验穿刺路径是否正确，医生必须随时调整穿刺路径才能保证穿刺针到达最佳穿刺位置。在漫长的穿刺过程中，较长时间暴露在射线中可使患者及医务人员受到辐射伤害。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法，能够实现对体内肿瘤进行精准定位，从而使得穿刺路径设计更加精准，减少医生实施穿刺的难度和风险，以及对经验的依赖，减少病人在穿刺过程中的疼痛，并有效缩短穿刺时间，使得病人和医务人员暴露在辐射下的时间大大减少。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法，包括以下步骤：

步骤1：在患者肿瘤部位外周体表皮肤做定位标记点，采集患者肿瘤部位的两个不同角度的图像，利用双目视觉算法得到肿瘤部位几何中心点相对于定位标记点的空间位置信息。

步骤2：对患者肿瘤部位进行CT扫描，根据CT扫描图像建立肿瘤的三维模型,对患者肿瘤部位进行CT扫描的同时，采集患者的体位信息。

进一步的，所述步骤1中，利用两个DR影像设备采集患者肿瘤部位两个不同角度的图像。

进一步的，所述步骤1的具体步骤为：在患者肿瘤部位外周体表皮肤做定位标记点，拍摄肿瘤部位两个不同角度的图像，以所述的定位标记点为原点建立坐标系，利用双目视觉算法得到患者肿瘤部位几何中心点相对于定位标记点在坐标系中的坐标信息。

进一步的，所述坐标系的一个坐标平面与两个DR影像设备中的其中一个DR影像设备的X线发射器的轴线垂直。

进一步的，所述定位标记点设置多个，包括坐标定位标记点和参考定位标记点，所述坐标定位标记点用于作为所述坐标系的原点，利用双目视觉算法得到参考定位标记点相对于坐标定位标记点的位置信息，与实际测量的参考定位标记点和坐标定位标记点的位置信息进行比对，得到位置信息误差，对双目视觉算法进行优化，减少双目视觉算法的误差。

进一步的，所述步骤1中，采用贴片贴附固定在患者肿瘤部位的外周体表皮肤上作为定位标记点。

进一步的，所述贴片采用金属贴片或陶瓷贴片，贴片的一侧表面设有双面胶，用于将贴片与皮肤贴附固定。

进一步的，所述步骤2中，采用体感设备采集患者的体位信息。

进一步的，所述步骤2中，利用CT扫描仪对患者的肿瘤部位进行扫描。

一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位系统，包括：

CT扫描仪，所述CT扫描仪的两侧设置有体感设备，所述CT扫描仪及体感设备与控制系统连接，控制系统与上位机连接，能够将采集的CT图像和体位信息通过控制系统传输给上位机。

DR影像设备：设置有两台，用于采集患者肿瘤部位两个不同角度的DR图像，DR影像设备通过控制系统与上位机连接，能够将采集的DR图像传输给上位机。

多个贴片：用于贴附固定在患者肿瘤部位外周的体表皮肤上，作为定位标记点。

本发明的有益效果：

1.本发明的肿瘤定位方法，通过在体表设置定位标记点，利用DR影像设备和双目视觉算法，能够得到肿瘤的几何中心与定位标记点的相对位置关系，从而得到了肿瘤的几何中心位置信息，利用CT扫描仪可得到肿瘤的三维模型，因此可以得到准确的肿瘤的位置信息和三维模型，方便医务人员对穿刺路径进行规划，避免了穿刺时的重复CT扫描，进而提高了穿刺效率、穿刺准确度，减小了医务人员和患者的辐射伤害。

2.本发明的肿瘤定位方法，通过设置多个参考定位标记点，实现了对双目视觉算法的优化，使得肿瘤的定位更加准确。

3.本发明的肿瘤定位方法，对患者进行CT扫描的同时，利用体感设备采集了患者的体位信息，方便后续穿刺时使患者在CT扫描仪上保持相同的体位，方便医务人员后续按照设定的路径进行穿刺。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例1定位方法流程示意图；

图2为本发明实施例2CT扫描仪与体感设备安装示意图；

其中，1.CT扫描仪，2.支架，3.体感设备。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有的肿瘤穿刺技术中，穿刺过程中需要重复进行CT扫描以及其它医学设备来查验穿刺路径是否正确，医生必须随时调整穿刺路径才能保证穿刺针到达最佳穿刺位置，在穿刺过程中，较长时间暴露在射线中可使患者及医务人员受到辐射伤害，针对上述问题，本申请提出了一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法。

本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1所示，一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法，包括以下步骤：

步骤1：在患者肿瘤部位外周体表皮肤做定位标记点，采集患者肿瘤部位的两个不同角度的图像，利用双目视觉算法得到肿瘤部位几何中心点相对于定位标记点的空间位置信息。

步骤2：对患者肿瘤部位进行CT扫描，根据CT扫描图像建立肿瘤的三维模型,对患者肿瘤部位进行CT扫描的同时，采集患者的体位信息。

所述步骤1的具体步骤为：首先在患者肿瘤部位外周体表皮肤做定位标记点，本实施例中，采用贴片贴附固定在患者的体表皮肤上作为定位标记点，所述贴片可以采用金属贴片，也可采用陶瓷贴片，所述贴片的一侧表面设置有双面胶带，可通过双面胶带将贴片贴附固定在患者的体表皮肤上。

本实施例中，在患者体表皮肤设置多个定位标记点，其中一个定位标记点作为坐标系的原点，为坐标定位标记点，其余定位标记点为参考定位标记点。

利用两台DR影像设备拍摄患者肿瘤部位两个不同角度的DR图像，DR影像设备采用现有的DR影像设备即可，由于贴片采用金属材质或陶瓷材质，对DR影像设备发出的X射线的吸收和透过率和人体组织不同，因此由贴片形成的定位标记点可以在DR图像中进行显示，所述DR影像设备采用现有的DR影像设备即可，其具体结构在此不进行详细叙述，所述DR影像设备与控制系统连接，控制系统与上位机连接，DR影像设备能够将采集的DR图像通过控制系统传输给上位机。

在上位机中利用图像分析软件对采集的DR图像进行分析，以坐标定位标记点为原点建立坐标系，所述坐标系的一个坐标平面与其中一个DR影像设备X线发射器的轴线垂直，上位机利用双目视觉算法得到肿瘤部位的几何中心相对于坐标定位标记点在坐标系中的坐标信息，双目视觉算法是机器视觉的一种重要形式，它是基于视差原理并利用成像设备从不同位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法，双目视觉算法为现有的成熟算法，在此不进行详细叙述。

在确定肿瘤部位的几何中心空间位置之前，可利用上述方法得到参考定位标记点相对与坐标定位标记点在坐标系中的坐标信息，然后与实际中的参考定位标记点相对于坐标定位标记点的实际位置信息进行比对，得到位置信息误差，然后对双目视觉算法进行优化，使双目视觉算法更加精确，此优化方法可以根据实际情况在软件中编程进行，其详细过程在此不进行叙述。

所述步骤2的具体步骤为：

肿瘤部位的几何中心空间位置信息确定后，患者利用CT扫描仪进行扫描，CT扫描仪采用现有的CT扫描仪即可，CT扫描仪将扫描得到的CT图像通过控制系统传输给上位机，在上位机中建立肿瘤部位的三维模型，患者利用CT扫描仪进行扫描的同时，利用体感设备采集患者的体位信息，所述体感设备采用现有的Kinect体感装置，Kinect体感装置里的彩色摄像机快速并准确地捕获人体姿势的移动和改变，并由上位机进行基于均值Hausdorff距离识别算法(Hausdorff距离是一种有效的检测两个点集相似性的算法)、以及马尔可夫模型的构建实现具体人体体位定位,上述人体体位定位方法为现有体感设备采集人体体位的方法，其具体过程在此不进行详细叙述，体感设备采集到患者的体位信息后，能够通过控制系统传输给上位机，并对CT扫描时的体位信息进行保存。

该步骤完成后，可得到肿瘤几何中心的空间位置信息和三维模型，利用得到的肿瘤几何中心的空间位置信息和三维模型，医务人员可对患者在步骤2采用的体位下进行穿刺路径进行规划，达到最优的穿刺路径。

患者穿刺时，体感设备可采集患者穿刺时的体位信息，然后与步骤2中保存的体位信息进行比对，然后医务人员根据比对信息提示患者调节体位，使患者的体位与步骤2中进行CT扫描时的体位一致，方便医务人员按照设定的路径进行穿刺操作。

实施例2：

本实施例公开了一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位系统，如图2所示，包括：

CT扫描仪1，所述CT扫描仪的两侧设置通过支架2连接有体感设备3，所述CT扫描仪及体感设备与控制系统连接，控制系统与上位机连接，能够将采集的CT图像和体位信息通过控制系统传输给上位机，上位机能够根据扫描的CT图像建立肿瘤的三维模型。

DR影像设备：设置有两台，用于采集患者肿瘤部位两个不同角度的DR图像，DR影像设备通过控制系统与上位机连接，能够将采集的DR图像传输给上位机，所述上位机能够分析采集的图像信息，利用双目视觉算法得到肿瘤几何中心点的位置信息。

多个贴片：用于贴附固定在患者肿瘤部位外周的体表皮肤上，作为定位标记点，所述贴片采用金属或陶瓷材质制成，贴片的一侧表面设有双面胶带，用于贴附固定在体表皮肤上。

采用本实施例的定位方法，可快速精确定位患者肿瘤病灶位置、并无需太多人力投入，减少不必要的人力支出；并且可以减少医生以及患者暴露在辐射环境的时长，减少射线对医护人员和患者身体的损伤；本实施例的定位方法还能减少传统穿刺手术中对医生经验的依赖，对肿瘤实现精准定位，规划好穿刺路径，减少手术意外。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在患者肿瘤部位外周体表皮肤做定位标记点，采集患者肿瘤部位的两个不同角度的图像，利用双目视觉算法得到肿瘤部位几何中心点相对于定位标记点的空间位置信息；

步骤2：对患者肿瘤部位进行CT扫描，根据CT扫描图像建立肿瘤的三维模型,对患者肿瘤部位进行CT扫描的同时，采集患者的体位信息。

2.如权利要求1所述的一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法，其特征在于，所述步骤1中，利用两个DR影像设备采集患者肿瘤部位两个不同角度的图像。

3.如权利要求1所述的一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤为：在患者肿瘤部位外周体表皮肤做定位标记点，以所述的定位标记点为原点建立坐标系，利用双目视觉算法得到患者肿瘤部位几何中心点相对于定位标记点在坐标系中的坐标信息。

4.如权利要求3所述的一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法，其特征在于，所述坐标系的一个坐标平面与两个DR影像设备中的其中一个DR影像设备的X线发射器的轴线垂直。

5.如权利要求3所述的一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法，其特征在于，所述定位标记点设置多个，包括坐标定位标记点和参考定位标记点，所述坐标定位标记点用于作为所述坐标系的原点，利用双目视觉算法得到参考定位标记点相对于坐标定位标记点的位置信息，与实际测量的参考定位标记点和坐标定位标记点的位置信息进行比对，得到位置信息误差，对双目视觉算法进行优化。

6.如权利要求1所述的一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法，其特征在于，所述步骤1中，采用贴片贴附固定在患者肿瘤部位的外周体表皮肤上作为定位标记点。

7.如权利要求6所述的一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法，其特征在于，所述贴片采用金属贴片或陶瓷贴片，贴片的一侧表面设有双面胶，用于将贴片与皮肤贴附固定。

8.如权利要求1所述的一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法，其特征在于，所述步骤2中，采用体感设备采集患者的体位信息。

9.如权利要求1所述的一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位方法，其特征在于，所述步骤2中，利用CT扫描仪对患者的肿瘤部位进行扫描。

10.一种用于肿瘤穿刺的肿瘤定位系统，其特征在于，包括：

CT扫描仪，所述CT扫描仪的两侧设置有体感设备，所述CT扫描仪及体感设备与控制系统连接，控制系统与上位机连接，能够将采集的CT图像和体位信息通过控制系统传输给上位机；

DR影像设备：设置有两台，用于采集患者肿瘤部位两个不同角度的DR图像，DR影像设备通过控制系统与上位机连接，能够将采集的DR图像传输给上位机；

多个贴片：用于贴附固定在患者肿瘤部位外周的体表皮肤上，作为定位标记点。