CN110974416A

CN110974416A - 穿刺参数确定方法、装置、系统、计算机设备和存储介质

Info

Publication number: CN110974416A
Application number: CN201911337217.0A
Authority: CN
Inventors: 孙洪雨; 阚淳一
Original assignee: Wuhan United Imaging Zhirong Medical Technology Co Ltd
Current assignee: Wuhan United Imaging Zhirong Medical Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2039-12-23
Also published as: CN110974416B

Abstract

本申请涉及一种穿刺参数确定方法、装置、系统、计算机设备和存储介质。所述方法包括：获取目标穿刺路径；获取所述目标穿刺路径中各个部分组织的CT值；根据所述各个部分组织的CT值，确定所述目标穿刺路径中各个部分对应的穿刺参数，所述穿刺参数至少包括穿刺力度和穿刺速度。本申请提供的方法能够提高穿刺的准确性。

Description

穿刺参数确定方法、装置、系统、计算机设备和存储介质

技术领域

本申请涉及手术导航技术领域，特别是涉及一种穿刺参数确定方法、装置、系统、计算机设备和存储介质。

背景技术

随着人工智能的飞速发展，手术导航系统已经逐渐应用于医疗领域。手术导航系统根据执行操作和目的的不同，分为多种，穿刺机器人导航系统就是其中的一种。

目前的技术中，利用穿刺机器人导航系统进行穿刺时，采用的运动模式均为匀速步进模式。这样存在的问题是：穿刺过程中，患者呼吸运动会对穿刺造成影响，导致穿刺方向容易被改变，穿刺准确性差。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种穿刺参数确定方法、装置、系统、计算机设备和存储介质。

为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种穿刺参数确定方法，所述方法包括：

获取目标穿刺路径；

获取所述目标穿刺路径中各个部分组织的CT值；

根据所述各个部分组织的CT值，确定所述目标穿刺路径中各个部分对应的穿刺参数，所述穿刺参数至少包括穿刺力度和穿刺速度。

在其中一个实施例中，所述目标穿刺路径中各个部分组织中，CT值越大，对应的穿刺力度越大，穿刺速度越大；CT值越小，对应的穿刺力度越小，穿刺速度越小。

在其中一个实施例中，所述根据所述各个部分组织的CT值，确定所述目标穿刺路径中各个部分对应的穿刺参数，包括：

根据所述各个部分组织的CT值，确定所述目标穿刺路径中组织的密度梯度表；

根据所述密度梯度表确定最大密度对应的组织和最小密度对应的组织，得到最大密度组织和最小密度组织；

分别确定所述最大密度组织和所述最小密度组织的穿刺参数，得到最大穿刺参数和最小穿刺参数；

根据所述最大穿刺参数和所述最小穿刺参数，确定所述密度梯度表中密度小于所述最大密度且大于所述最小密度的组织的穿刺参数。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

获取所述目标穿刺路径对应的穿刺路径图；

在所述穿刺路径图中标注所述穿刺参数。

在其中一个实施例中，所述在所述穿刺路径图中标注所述穿刺参数，包括：

将所述穿刺路径图中所述穿刺参数不同的部分，分别以不同的显示方式显示。

在其中一个实施例中，所述获取所述穿刺路径中各个部分组织的CT值，包括：

获取目标对象的医学图像数据；

根据所述医学图像数据，确定所述目标穿刺路径各个部分组织的CT值。

一种穿刺参数确定装置，所述装置包括：

穿刺路径获取模块，用于获取目标穿刺路径；

CT值获取模块，用于获取所述目标穿刺路径中各个部分组织的CT值；

穿刺参数确定模块，用于根据所述各个部分组织的CT值，确定所述目标穿刺路径中各个部分对应的穿刺参数，所述穿刺参数至少包括穿刺力度和穿刺速度。

一种穿刺机器人导航系统，包括如上所述的穿刺参数确定装置。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其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如上所述的方法的步骤。

上述穿刺参数确定方法、装置、系统、计算机设备和存储介质，通过获取目标穿刺路径中各个部分组织的CT值，并根据各个部分组织的CT值，确定其对应的穿刺力度和穿刺速度，能够充分的考虑组织的密度情况，使得密度不同的组织对应不同的穿刺力度和穿刺速度，从而保证穿刺机器人导航系统根据此穿刺参数进行穿刺时，能够减少患者疼痛，且降低呼吸运动对穿刺的影响，提高穿刺的准确性。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的穿刺参数确定方法的应用环境图；

图2为本申请一个实施例提供的穿刺参数确定方法的流程示意图；

图3为本申请一个实施例提供的肝脏及周围组织CT图；

图4为本申请一个实施例提供的穿刺参数确定方法的流程示意图；

图5为本申请一个实施例提供的穿刺参数确定方法的流程示意图；

图6为本申请一个实施例提供的穿刺参数确定方法的流程示意图；

图7为本申请一个实施例提供的肝脏及周围组织CT图；

图8为本申请一个实施例提供的穿刺参数确定装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的穿刺参数确定方法，可以应用于如图1所示的计算机设备中。其中，计算机设备可以是单独设置的计算机设备，也可以是穿刺机器人导航系统中的相关计算机设备。本申请提供的穿刺参数确定方法用于确定穿刺参数，穿刺参数可以用于对穿刺机器人导航系统的参数设置，从而使得穿刺机器人导航系统按照这些参数进行穿刺手术。穿刺手术包括但不限于对人体或动物体的肝部、肺部、胰腺、脾脏等组织或器官进行穿刺。可以理解，当该计算机设备为单独设置的计算机设备时，可以将计算机设备确定的穿刺参数导入至穿刺机器人导航系统。所述计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种XXX方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种穿刺参数确定方法，以该方法应用于图1中的计算机设备为例进行说明，包括以下步骤：

S10，获取目标穿刺路径。

目标穿刺路径是指对目标对象(人或动物体)进行穿刺时，穿刺针经过的组织路径。目标穿刺路径可以预先存储于计算机设备的存储器中，也可以在使用时通过服务器等获取。目标穿刺路径是手术方案中的一个项目。手术方案还可以包括进针点、靶点等。根据进针点和靶点的不同，穿刺路径不同。请参见图2，图2为一个实施例提供的肝癌患者在做过肿瘤栓塞后，获取的肝脏及周围的CT图。图中，自外而内，依次为：皮肤、皮下组织、肝脏包膜、正常肝脏、肿瘤、栓塞坏死的肿瘤。以图2为例，若需要对患者进行消融手术，制定穿刺路径，可以依次经过的组织为：皮肤、皮下组织、肌肉、脂肪、肝包膜、正常肝脏、消融靶点。

S20，获取目标穿刺路径中各个部分组织的CT值。

CT(Computer Tomography计算机断层扫描)值用于表征人体或动物体的组织密度。CT值也称为亨氏单位(hounsfield unit，HU)。CT值是CT图像中各组织与X线衰减系数相当的对应值。CT值可以是用矩阵图像表示，也可以用矩阵数字表示。CT值不是绝对不变的数值，当人体或动物体的呼吸、血流等变化时，CT值会发生变化。CT值可以通过CT设备或CT图像数据获取。根据目标穿刺路径，可以获取目标穿刺路径上每一部分的组织的CT值。

S30，根据各个部分组织的CT值，确定目标穿刺路径中各个部分对应的穿刺参数，穿刺参数至少包括穿刺路力度值和穿刺速度。

穿刺参数用于指导或控制穿刺机器人导航系统进行穿刺时的穿刺力度和穿刺速度等。经分析，不同的组织，组织密度不同，例如，皮下组织的密度和肝脏的密度不同；另外，相同组织的不同部分，若组织状态不同，其组织密度也不同，例如，对于肝脏而言，正常部分和发生肝硬化的部分密度不同，且肝硬化部分，纤维化程度不同，密度也不同。组织密度不同，应对应使用不同的穿刺力度和速度，否则会导致穿刺不准确。例如，对于密度较大组织，若穿刺速度较小或穿刺力度较小，会导致患者比较疼痛，不仅增加患者的痛苦，而且会引起患者呼吸运动加剧，对穿刺准确性造成影响。

由于CT值能够直接的表征组织的密度，所以，根据各个部分组织的CT值，确定其对应的穿刺力度和穿刺速度，能够充分的考虑组织的密度情况，使得密度不同的组织对应不同的穿刺力度和穿刺速度，从而保证穿刺机器人导航系统根据此穿刺参数进行穿刺时，能够减少患者疼痛，且降低呼吸运动对穿刺的影响，提高穿刺的准确性。

在一个实施例中，目标穿刺路径中各个部分的组织中，CT值越大，对应的穿刺力度越大，穿刺速度越大；CT值越小，对应的穿刺力度越小，穿刺速度越小。

CT值越小，表征组织密度越小，设置的穿刺力度越小，穿刺力度也越小；CT值越大，表征组织密度越大，设置的穿刺力度越大，穿刺速度也越大，以使穿刺在致密组织和疏松组织均能够快速的穿过，减少患者疼痛，且提高穿刺准确性。例如，肝脏的不同部分的穿刺力度和穿刺速度如下表，肝脏不同部分为：肝脏正常部分、少部分肝硬化部分、大部分肝硬化部分。

	穿刺速度	穿刺力度
			正常肝脏	常规	正常
少部分肝硬化肝脏	稍快速	稍增大
			大部分肝硬化肝脏	快速	最大

需要说明的是，上表中只是给出的穿刺速度和穿刺力度定性的参考，实际使用中，也可以结合肝脏的具体情况，给出每一部分具体的穿刺速度值和穿刺力度值。

请参见图4，本实施例涉及根据各个部分组织的CT值，确定目标穿刺路径中各个部分对应的穿刺参数的一种可能的实现方式，即，S30包括：

S310，根据各个部分组织的CT值，确定目标穿刺路径中组织的密度梯度表；

S320，根据密度梯度表确定最大密度对应的组织和最小密度对应的组织，得到最大密度组织和最小密度组织；

S330，分别确定最大密度组织和最小密度组织的穿刺参数，得到最大穿刺参数和最小穿刺参数；

S340，根据最大穿刺参数和最小穿刺参数，确定密度梯度表中密度小于最大密度且大于最小密度的组织的穿刺参数。

密度梯度表是指将目标穿刺路径中的各个部分组织，按照密度由大到小，或由小到大顺序排列，得到的数据表。密度梯度表用于表征目标穿刺路径中各个部分组织的密度差异情况。根据密度梯度表，确定出密度最大组织和密度最小组织，并进一步根据密度最大组织和密度最小组织的具体情况，确定出穿刺密度最大组织和密度最小组织所需的穿刺力度和穿刺速度。从而可以确定出组织密度处在中间阶段的其他组织的穿刺力度和穿刺速度。本实施例中，通过密度梯度表，分析密度最大组织和密度最小组织，并确定最大穿刺参数和最小穿刺参数。这样能够更准确的掌握目标穿刺路径中，不同部分组织的最大差异，使得确定的各个部分的穿刺参数更加准确。

请参见图5，在一个实施例中，所述方法还进一步包括：

S40，获取目标穿刺路径对应的穿刺路径图；

S50，在穿刺路径图中标注出穿刺参数。

目标穿刺路径可以以图像的方式进行显示，例如，可以在CT图像中标识出穿刺路径。在穿刺路径图中各个部分的组织上，可以对穿刺参数进行标注，例如，可以将各个部分的组织对应的穿刺力度和穿刺速度以数字、图标等形式进行标注。

在一个具体的实施例中，还可以将穿刺路径图中穿刺参数不同的部分，分别以不同的显示方式进行显示。例如，不同的穿刺参数可以以不同的颜色进行显示，以使得显示更加直观、明了。

请参见图6，本实施例涉及获取穿刺路径中各个部分组织的CT值的一种可能的实现方式，即S20包括：

S210，获取目标对应的医学图像数据；

S220，根据医学图像数据，确定目标穿刺路径中各个部分组织的CT值。

具体的，可以获取目标对象的CT图像数据，在CT图像数据中，提取目标穿刺路径中经过组织的CT值。请参见图7，图7为一个实施例提供的一患者做过栓塞之后的肝脏CT图像。CT设备可以自动获取此图像中穿刺路径经过的组织对应的CT值等数据。

需要说明的是，对于目标对应的医学图像数据的获取，可以在穿刺手术术前获取，可以在术中，进行实时的成像，通过实时获取CT图像数据，实时获取CT值，从而实时分析组织的密度，以实时确定穿刺速度和穿刺力度。相较于传统技术，通过实时获取CT图像数据，实现穿刺过程中，穿刺参数的实时确定，更能够与患者当前情况紧密结合，提高穿刺参数确定的准确性，从而提高穿刺效果和准确性。

应该理解的是，虽然流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图8所示，提供了一种穿刺参数确定装置10，包括：穿刺路径获取模块110、CT值获取模块120和穿刺参数确定模块130，其中：

穿刺路径获取模块110，用于获取目标穿刺路径；

CT值获取模块120，用于获取所述目标穿刺路径中各个部分组织的CT值；

穿刺参数确定模块130，用于根据所述各个部分组织的CT值，确定所述目标穿刺路径中各个部分对应的穿刺参数，所述穿刺参数至少包括穿刺力度和穿刺速度。

在一个实施例中，所述目标穿刺路径中各个部分组织中，CT值越大，对应的穿刺力度越大，穿刺速度越大；CT值越小，对应的穿刺力度越小，穿刺速度越小。

在一个实施例中，穿刺参数确定模块130具体用于根据所述各个部分组织的CT值，确定所述目标穿刺路径中组织的密度梯度表；根据所述密度梯度表确定最大密度对应的组织和最小密度对应的组织，得到最大密度组织和最小密度组织；分别确定所述最大密度组织和所述最小密度组织的穿刺参数，得到最大穿刺参数和最小穿刺参数；根据所述最大穿刺参数和所述最小穿刺参数，确定所述密度梯度表中密度小于所述最大密度且大于所述最小密度的组织的穿刺参数。

在一个实施例中，穿刺参数确定模块130还用于获取所述目标穿刺路径对应的穿刺路径图；在所述穿刺路径图中标注所述穿刺参数。

请继续参见图8，在一个实施例中，穿刺参数确定装置10还包括穿刺路径图获取模块140和标注模块150。穿刺路径图获取模块140用于获取所述目标穿刺路径对应的穿刺路径图；标注模块150用于在所述穿刺路径图中标注所述穿刺参数。

在一个实施例中，标注模块150具体用于将所述穿刺路径图中所述穿刺参数不同的部分，分别以不同的显示方式显示。

在一个实施例中，CT值获取模块120具体用于获取目标对象的医学图像数据；根据所述医学图像数据，确定所述目标穿刺路径各个部分组织的CT值。

关于穿刺参数确定装置10的具体限定可以参见上文中对于穿刺参数确定方法的限定，在此不再赘述。上述穿刺参数确定装置10中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

本申请一个实施例还提供一种穿刺机器人导航系统，其包括如上所述的穿刺参数确定装置10，同时还可以包括机械臂、与机械臂通信连接的控制装置等。本申请实施例对穿刺机器人导航系统的具体结构不做任何限定。穿刺机器人导航系统包括上述穿刺参数确定装置10，因此能够根据各个部分组织的CT值，确定其对应的穿刺力度和穿刺速度，从而能够充分的考虑组织的密度情况，使得密度不同的组织对应不同的穿刺力度和穿刺速度。保证根据此穿刺参数进行穿刺时，能够减少患者疼痛，且降低呼吸运动对穿刺的影响，提高穿刺的准确性。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

获取目标穿刺路径；

获取所述目标穿刺路径中各个部分组织的CT值；

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据所述各个部分组织的CT值，确定所述目标穿刺路径中组织的密度梯度表；根据所述密度梯度表确定最大密度对应的组织和最小密度对应的组织，得到最大密度组织和最小密度组织；分别确定所述最大密度组织和所述最小密度组织的穿刺参数，得到最大穿刺参数和最小穿刺参数；根据所述最大穿刺参数和所述最小穿刺参数，确定所述密度梯度表中密度小于所述最大密度且大于所述最小密度的组织的穿刺参数。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取所述目标穿刺路径对应的穿刺路径图；在所述穿刺路径图中标注所述穿刺参数。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：将所述穿刺路径图中所述穿刺参数不同的部分，分别以不同的显示方式显示。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取目标对象的医学图像数据；根据所述医学图像数据，确定所述目标穿刺路径各个部分组织的CT值。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取目标穿刺路径；

获取所述目标穿刺路径中各个部分组织的CT值；

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据所述各个部分组织的CT值，确定所述目标穿刺路径中组织的密度梯度表；根据所述密度梯度表确定最大密度对应的组织和最小密度对应的组织，得到最大密度组织和最小密度组织；分别确定所述最大密度组织和所述最小密度组织的穿刺参数，得到最大穿刺参数和最小穿刺参数；根据所述最大穿刺参数和所述最小穿刺参数，确定所述密度梯度表中密度小于所述最大密度且大于所述最小密度的组织的穿刺参数。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：获取所述目标穿刺路径对应的穿刺路径图；在所述穿刺路径图中标注所述穿刺参数。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：将所述穿刺路径图中所述穿刺参数不同的部分，分别以不同的显示方式显示。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：获取目标对象的医学图像数据；根据所述医学图像数据，确定所述目标穿刺路径各个部分组织的CT值。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种穿刺参数确定方法，其特征在于，所述方法包括：

获取目标穿刺路径；

获取所述目标穿刺路径中各个部分组织的CT值；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标穿刺路径中各个部分组织中，CT值越大，对应的穿刺力度越大，穿刺速度越大；CT值越小，对应的穿刺力度越小，穿刺速度越小。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述各个部分组织的CT值，确定所述目标穿刺路径中各个部分对应的穿刺参数，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述目标穿刺路径对应的穿刺路径图；

在所述穿刺路径图中标注所述穿刺参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述穿刺路径图中标注所述穿刺参数，包括：

6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述获取所述穿刺路径中各个部分组织的CT值，包括：

获取目标对象的医学图像数据；

7.一种穿刺参数确定装置，其特征在于，所述装置包括：

穿刺路径获取模块，用于获取目标穿刺路径；

8.一种穿刺机器人导航系统，其特征在于，包括如权利要求7所述的穿刺参数确定装置。

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。