CN111297448B - 穿刺定位方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种穿刺定位方法、装置及系统。本发明实施例通过获取按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的断层影像，根据在所述断层影像上确定目标病灶点的第一操作信息，在所述断层影像上标识目标病灶点，从所述断层影像中获取所述受检者的体表轮廓信息，根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，并在所述受检者体表标识所述穿刺起点，能够快速准确地进行穿刺点定位，提高了穿刺定位的精确度。

Description

穿刺定位方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及医学图像处理技术领域，尤其涉及一种穿刺定位方法、装置及系统。
背景技术
介入治疗(Interventional Treatment)是对病例进行确诊分析或手术准确实施的重要手段，是介于外科、内科治疗之间的新兴治疗方法。
介入治疗中，需要使用穿刺针从人体的体表穿刺至体内的病灶。因此，在手术前，需要确定穿刺起点(也称为进针位置)，即从体表上确定一个穿刺针进入皮肤的点。相关技术中，由医师在影像设备对人体的扫描影像的基础上，根据个人经验人工选择穿刺起点，精确度较低。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明提供了一种穿刺定位方法、装置及系统，提高穿刺定位的精确度。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种穿刺定位方法，包括：
获取按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的断层影像；
根据在所述断层影像上确定目标病灶点的第一操作信息，在所述断层影像上标识目标病灶点；
从所述断层影像中获取所述受检者的体表轮廓信息；
根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，并在所述受检者体表标识所述穿刺起点。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种穿刺定位装置，包括：
初步影像获取模块，用于获取按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的断层影像；
影像标识模块，用于根据在所述断层影像上确定目标病灶点的第一操作信息，在所述断层影像上标识目标病灶点；
体表轮廓获取模块，用于从所述断层影像中获取所述受检者的体表轮廓信息；
定位模块，用于根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，并在所述受检者体表标识所述穿刺起点。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种穿刺定位系统，包括CT主机、外罩、扫描床，所述CT主机中设置有：
扫描模块，用于按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描，得到所述受检者的断层影像；
穿刺定位装置，用于获取按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的平片影像和断层影像；根据在所述断层影像上确定目标病灶点的第一操作信息，在所述断层影像上标识目标病灶点；从所述断层影像中获取所述受检者的体表轮廓信息；根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，并在所述受检者体表标识所述穿刺起点；
所述外罩上设置有：
定位投射设备，用于根据所述穿刺定位装置确定的穿刺起点位置在所述受检者体表投射标识；
所述扫描床上设置有：
辅助操作设备，用于根据所述穿刺定位装置确定的穿刺起点位置移动穿刺针，以及根据所述穿刺定位装置确定的目标穿刺路径和穿刺角度偏转穿刺针。
本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明实施例，通过获取按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的断层影像，根据在所述断层影像上确定目标病灶点的第一操作信息，在所述断层影像上标识目标病灶点，从所述断层影像中获取所述受检者的体表轮廓信息，根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，并在所述受检者体表标识所述穿刺起点，能够快速准确地进行穿刺点定位，提高了穿刺定位的精确度。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本说明书的实施例，并与说明书一起用于解释本说明书的原理。
图1是本发明实施例提供的穿刺定位方法的流程示例图。
图2是本发明实施例提供的人体表面投影显示的感兴趣区域标识线示意图。
图3是本发明实施例提供的平片中显示的感兴趣区域标识线示意图。
图4是本发明实施例提供的穿刺定位装置的功能方块图。
图5是本发明实施例提供的获取穿刺路径的一个示例图。
图6是本发明实施例提供的获取穿刺路径的另一个示例图。
图7是XY平面定位灯位置及辐射范围示意图。
图8是ZY平面定位目标点位置及范围示意图。
图9是真实投射角度计算(ZY平面)示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明实施例使用的术语是仅仅出于描述特定本发明实施例的目的，而非旨在限制本发明实施例。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本发明实施例可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
借助于CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)等影像设备，医师能够实时查看介入治疗或穿刺活检过程影像，并随时调整以达到从感兴趣区域(ROI，Region ofInterest)取样或治疗的目的。由于介入治疗方法具有创伤小、并发症少等优点，已成为当前癌症、肿瘤等疾病检测和治疗的常用手段。
按照器械进入病灶的路径，介入治疗可以分为两种：血管内介入和非血管内介入。其中，非血管介入是指在医学影像的导向下直接经皮肤穿刺至病灶，或经非经血管腔道部位进入病灶对病灶治疗的方法。
穿刺针是非血管性介入常用的器械。目前，通常首先借助于影像设备在病灶部位进行扫描，测量出病灶部位在人体横剖面的位置，然后在该层面中选择最佳进针位置和进针角度进行穿刺。
相关技术中，医师需要先在被检体的待穿刺部位体表上覆盖定位纸，定位纸上有多个由金属铅制成的定位条。后续，医师可以利用针对被检体的待穿刺部位的CT扫描图像确定该被检体体表上的穿刺起点位置。然而，由于两个定位条之间存在距离，因此采用这种方式，医师通常仅能确定穿刺起点位置在相邻的某两个定位条之间，而无法精准地确定穿刺起点位置，即医师在对该被检体进行穿刺时，仍需要在这两个定位条之间估计穿刺起点位置。这种人工选择穿刺起点的方式，精确度较低。不仅如此，这种方式需要较多的术前准备时间，工作效率低。
由于精确度低，如果穿刺针不能准确到达病灶部位，就需要多次重复进针，这样会给被检体带来极大的痛苦和风险。
再者，相关技术中，医师对受检者进行扫描检测时，需要监控室和扫描间至少各有一人相互协助进行操作，为了获得更清楚的受检者病变影像，扫描间医师需要反复与监控室沟通调整受检者体位和扫描参数，因此扫描间医师承受了较多辐射。
下面通过实施例对本发明的穿刺定位方法进行详细说明。
图1是本发明实施例提供的穿刺定位方法的流程示例图。如图1所示，本实施例中，穿刺定位方法可以包括：
S101，获取按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的断层影像。
S102，根据在所述断层影像上确定目标病灶点的第一操作信息，在所述断层影像上标识目标病灶点。
S103，从所述断层影像中获取所述受检者的体表轮廓信息。
S104，根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，并在所述受检者体表标识所述穿刺起点。
在进行穿刺定位前，可以根据对受检者的前期诊断信息，制定初始扫描协议，以按照初始扫描协议对受检者进行初步扫描，得到受检者的断层影像。
在前期扫描时，受检者在扫描间就位，医师只需在监控室操作扫描系统。
断层影像可以通过监控模块进行显示。例如，监控模块可以是位于监控室中的与CT设备相连的计算机。
医师可以通过监控模块查看断层影像，并在监控模块上执行在影像上做标记的操作。
本实施例中，能够根据体表轮廓信息和目标病灶点，自动确定穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，相比于依赖医师的个人经验人工定位穿刺起点的方式，提高了精确度。
下面列举几种步骤S103的实现方式。需要说明的是，以下列举的方式仅为步骤S103的实现方式的示例，并不用于对步骤S103的实现方式进行限制。
方式一
在一个示例性的实现过程中，步骤S103可以包括：
所述体表轮廓信息为所述受检者的目标病灶点所在断层的体表轮廓线，获取所述轮廓线上各体表点与所述目标病灶点之间的直线连线及所述连线的长度；
目标病灶点与所述轮廓线上各点对应的连线，按照连线长度由小到大的顺序，执行如下的第一目标操作：
根据所述连线的位置信息以及预设的冗余范围，确定所述连线的冗余区域；
判断所述冗余区域是否存在预设器官组织；
若存在，按所述顺序对所述连线的下一条连线执行所述第一目标操作；若不存在，将所述连线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第一目标操作。
本实施例中，冗余范围是指影响穿刺的最大极限值，即超过该冗余范围，穿刺手术就不会影响到附近器官。
图5是本发明实施例提供的获取穿刺路径的一个示例图。
请参见图5，在应用中，以扫描中心为原点，扫描床宽度方向为X轴、扫描床高度方向为Y轴和扫描床长度方向为Z轴建立坐标系，该坐标系与断层影像中心坐标系(XOY)相对应。根据断层影像，获取受关注病灶中心(X0，Y0，Z0)(病灶中心作为目标病灶点)所在断层的体表轮廓参数信息，并提取病灶近端象限内的体表点坐标(XN，YN，ZN)。同时，提取该象限内主要器官等坐标或范围信息。
在确定组织或器官的位置时，可以从断层影像中提取HU值，并与固存的危险组织与器官HU值比较，从而确定断层影像中危险组织与器官所在位置等参数信息，用于确定穿刺路径是否经过危险组织与器官，进而为确定目标穿刺路径提供依据。其中，CT可以能够分辨人体组织密度的轻微差别，各种组织对X线的线性吸收系数称之为ct值，HU是CT测定人体某一局部组织或器官密度大小的一种计量单位。医学影像CT上，不同的部位比如心脏、骨组织，其HU值范围不同且相对固定，如骨组织的HU值大于400，而血液的HU值范围为13～32。
按照如下的公式(1)计算体表点与病灶中心间距ΔLN：
Figure BDA0002390635060000071
建立相对应的线性方程关系式Y＝kNX+C，其中，按照如下的公式(2)计算kN：
Figure BDA0002390635060000072
根据间距ΔLN由小到大的顺序，依次提取上述线性方程关系式来验证该象限内各主要器官是否处在该对应体表点与病灶中心连线附近冗余范围内。超过该冗余范围，穿刺手术就不会影响到附近器官，从而可以确定对应的体表点为目标穿刺起点，对应的体表点与病灶中心的连线为穿刺路径。
方式二
在一个示例性的实现过程中，步骤S103可以包括：
根据所述体表轮廓信息获取体表轮廓曲线，并确定所述体表轮廓曲线上至所述目标病灶点的多个距离极小值点；
对于每个距离极小值点，获取所述距离极小值点、所述目标病灶点和每个预设器官的位置点的拟合曲线；
从所述多个距离极小值点对应的全部拟合曲线中，确定不在距离极小值点与所述目标病灶点的连线的冗余范围内的拟合曲线，作为目标拟合曲线；或者，确定反映距离极小值点和所述目标病灶点与任一预设器官的任一位置点不存在线性关系的拟合曲线，作为目标拟合曲线；
将所述目标拟合曲线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第一目标操作。
图6是本发明实施例提供的获取穿刺路径的另一个示例图。
请参见图6，在应用中，可以通过拟合体表点，来获得反映体表形状的曲线方程关系式。该曲线方程式可以是二次或更高次多项式方程，也可以是指数等方程，以方程式相关性最好(即曲线与体表实际点位置偏移距离小于不影响穿刺的最大允许值)作为选取依据。然后求取曲线至病灶中心的最短距离点位置。
以二次多项式曲线方程Y＝aX2+bX+c为例，病灶中心(X0，Y0)至该二次曲线的最短距离体表点可按照如下的公式(3)计算：
f＝L2＝(Y-Y0)2+(X-X0)2 (3)
Figure BDA0002390635060000081
令
Figure BDA0002390635060000082
可求得距离病灶中心最近体表点坐标(X，Y)。
以该最短距离体表点和病灶中心与任一主要器官点逐一拟合曲线，若体表点与病灶中心之间存在冗余范围内的线性关系曲线，则进行下一体表点计算，直至该体表点与病灶中心的线性关系与主要器官不存在线性关系或不在冗余范围内，确定该体表点为穿刺起点，该体表点与病灶中心的连线为目标穿刺路径。
方式三
在一个示例性的实现过程中，步骤S103可以包括：
所述体表轮廓信息为所述受检者的目标病灶点所在断层的体表的轮廓线，获取所述轮廓线上各体表点与所述目标病灶点之间的直线连线及所述连线的长度；
目标病灶点与所述轮廓线上各点对应的连线，按照连线长度由小到大的顺序，执行如下的第二目标操作：
根据所述连线的位置信息以及预设的冗余范围，确定所述连线的冗余范围；
计算各预设器官组织与所述连线的最短距离；
判断所述各预设器官组织中的全部器官组织对应的最短距离是否都在所述冗余范围之外；
若否，按所述顺序对所述连线的下一条连线执行所述第二目标操作；若是，将所述连线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第二目标操作。
本实施例中，以最短距离体表点与病灶中心建立线性方程，逐一计算主要器官与该线性方程所表示的直线的间距，当所有间距均满足冗余范围要求时，确定该体表点为穿刺起点，该体表点与病灶中心的连线为目标穿刺路径。
在一个示例性的实现过程中，步骤S103之后，还可以包括：
根据所述受检者体表的穿刺起点位置，生成第一定位投射信息，所述第一定位投射信息用于指示在所述受检者体表投射所述穿刺起点位置所在的横断面标识线；
将所述第一定位投射信息发送给定位投射设备，以使所述定位投射设备按照所述第一定位投射信息指示定位灯投射光线。
其中，穿刺起点位置所在的横断面标识线可以参见图2和图3中与ROI区域起始标识线和ROI区域终止标识线平行的、经过目标病灶点的线。
在一个示例性的实现过程中，步骤S103之后，还可以包括：
根据所述受检者体表的穿刺起点位置、所述目标穿刺路径和所述穿刺角度，生成穿刺定位信息，所述穿刺定位信息用于指示将穿刺针移动至所述穿刺起点位置并按照所述穿刺路径和所述穿刺角度偏转穿刺针的进针角度；
将所述穿刺定位信息发送给辅助操作设备，以使所述辅助操作设备按照所述穿刺定位信息的指示移动和偏转所述穿刺针。
本实施例能够将穿刺针自动移动到确定的穿刺起点位置，精确度高，能够提高穿刺成功率，减少穿刺次数，从而减少受检者的痛苦。
在一个示例性的实现过程中，还可以包括：
获取按照所述初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的平片影像；
根据在所述平片影像上确定感兴趣区域的第二操作信息，在所述平片影像上标识目标感兴趣区域ROI。在一个示例性的实现过程中，根据在所述平片影像上确定感兴趣区域的第二操作信息，在所述平片影像上标识目标感兴趣区域ROI之后，还可以包括：
根据所述目标感兴趣区域ROI确定穿刺手术过程中所需的目标扫描协议，并将所述目标扫描协议发送给扫描模块。
在穿刺后，扫描模块将按照目标扫描协议重新对受检者进行扫描。
本实施例中，在所述平片影像上确定感兴趣区域的第二操作信息可以是医师在所述平片影像上选取感兴趣区域的操作。
本实施例中，在所述断层影像上确定目标病灶点的第一操作信息可以是医师在断层影像上选取目标病灶点(也可称为取样位置点)的操作。
在一个示例性的实现过程中，根据在所述平片影像上确定感兴趣区域的第二操作信息，在所述平片影像上标识目标感兴趣区域ROI之后，还可以包括：
基于所述目标感兴趣区域，在所述受检者体表确定并标识ROI范围。
本实施例中，在初步扫描得到受检者的平片影像和断层影像的基础上，当医师在影像上确定目标感兴趣区域ROI后，可以根据目标感兴趣区域，自动在所述受检者体表确定并标识ROI范围。相比于相关技术中在受检者体表覆盖定位纸的方式，本实施例能够更加快速、准确地定位ROI范围，从而能够提高工作效率。
在一个示例性的实现过程中，基于所述目标感兴趣区域，在所述受检者体表确定并标识ROI范围，可以包括：
基于所述目标感兴趣区域，生成第二定位投射信息，所述第二定位投射信息用于指示在所述受检者体表投射ROI区域起始标识线和ROI区域终止标识线；
将所述第二定位投射信息发送给定位投射设备，以使所述定位投射设备按照所述第二定位投射信息指示定位灯投射光线。
定位投射设备通过定位灯在受检者体表投射的光线作为标识线。
图2是本发明实施例提供的人体表面投影显示的感兴趣区域标识线示意图。图3是本发明实施例提供的平片中显示的感兴趣区域标识线示意图。如图2和图3所示，本实施例能够在人体表面直接投射标识线，不需要在体表覆盖定位纸，更加方便快捷。
本发明实施例提供的穿刺定位方法，通过获取按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的断层影像，根据在所述断层影像上确定目标病灶点的第一操作信息，在所述断层影像上标识目标病灶点，从所述断层影像中获取所述受检者的体表轮廓信息，根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，并在所述受检者体表标识所述穿刺起点，能够快速准确地进行穿刺点定位，提高了穿刺定位的精确度。
在提高穿刺定位精确度的基础上，能够提高穿刺成功率，减少穿刺次数，从而减少受检者的痛苦。
并且，本实施例通过自动化定位过程，减少了定位所需时间，提高了工作效率，减少了医师受辐射照射时间。
基于上述的方法实施例，本发明实施例还提供了相应的装置、系统及存储介质实施例。
图4是本发明实施例提供的穿刺定位装置的功能方块图。如图4所示，本实施例中，穿刺定位装置可以包括：
初步影像获取模块410，用于获取按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的断层影像；
影像标识模块420，用于根据在所述断层影像上确定目标病灶点的第一操作信息，在所述断层影像上标识目标病灶点；
体表轮廓获取模块430，用于从所述断层影像中获取所述受检者的体表轮廓信息；
定位模块440，用于根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，并在所述受检者体表标识所述穿刺起点。
在一个示例性的实现过程中，初步影像获取模块410，还可以用于获取按照所述初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的平片影像；影像标识模块420，还可以用于根据在所述平片影像上确定感兴趣区域的第二操作信息，在所述平片影像上标识目标感兴趣区域ROI。
在一个示例性的实现过程中，定位模块440可以具体用于：
所述体表轮廓信息为所述受检者的目标病灶点所在断层的体表轮廓线，获取所述轮廓线上各体表点与所述目标病灶点之间的直线连线及所述连线的长度；
目标病灶点与所述轮廓线上各点对应的连线，按照连线长度由小到大的顺序，执行如下的第一目标操作：
根据所述连线的位置信息以及预设的冗余范围，确定所述连线的冗余区域；
判断所述冗余区域是否存在预设器官组织；
若存在，按所述顺序对所述连线的下一条连线执行所述第一标操作；若不存在，将所述连线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第一目标操作。
在一个示例性的实现过程中，定位模块440可以具体用于：
根据所述体表轮廓信息获取体表轮廓曲线，并确定所述体表轮廓曲线上至所述目标病灶点的多个距离极小值点；
对于每个距离极小值点，获取所述距离极小值点、所述目标病灶点和每个预设器官的位置点的拟合曲线；
从所述多个距离极小值点对应的全部拟合曲线中，确定不在距离极小值点与所述目标病灶点的连线的冗余范围内的拟合曲线，作为目标拟合曲线；或者，确定反映距离极小值点和所述目标病灶点与任一预设器官的任一位置点不存在线性关系的拟合曲线，作为目标拟合曲线；
将所述目标拟合曲线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第一目标操作。
在一个示例性的实现过程中，定位模块440可以具体用于：
所述体表轮廓信息为所述受检者的目标病灶点所在断层的体表的轮廓线，获取所述轮廓线上各体表点与所述目标病灶点之间的直线连线及所述连线的长度；
目标病灶点与所述轮廓线上各点对应的连线，按照连线长度由小到大的顺序，执行如下的第二目标操作：
根据所述连线的位置信息以及预设的冗余范围，确定所述连线的冗余范围；
计算各预设器官组织与所述连线的最短距离；
判断所述各预设器官组织中的全部器官组织对应的最短距离是否都在所述冗余范围之外；
若否，按所述顺序对所述连线的下一条连线执行所述第二目标操作；若是，将所述连线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第二目标操作。
在一个示例性的实现过程中，所述装置还可以包括：
第一定位投射信息生成模块，用于根据所述受检者体表的穿刺起点位置，生成第一定位投射信息，所述第一定位投射信息用于指示在所述受检者体表投射所述穿刺起点位置所在的横断面标识线；
第一定位投射信息发送模块，用于将所述第一定位投射信息发送给定位投射设备，以使所述定位投射设备按照所述第一定位投射信息指示定位灯投射光线。
在一个示例性的实现过程中，所述装置还可以包括：
穿刺定位信息生成模块，用于根据所述受检者体表的穿刺起点位置、所述目标穿刺路径和所述穿刺角度，生成穿刺定位信息，所述穿刺定位信息用于指示将穿刺针移动至所述穿刺起点位置并按照所述穿刺路径和所述穿刺角度偏转穿刺针的进针角度；
穿刺定位信息发送模块，用于将所述穿刺定位信息发送给辅助操作设备，以使所述辅助操作设备按照所述穿刺定位信息的指示移动和偏转所述穿刺针。
在一个示例性的实现过程中，所述装置还可以包括：
扫描协议确定模块，用于根据所述目标感兴趣区域ROI确定穿刺手术过程中所需的目标扫描协议，并将所述目标扫描协议发送给扫描模块。
在一个示例性的实现过程中，所述装置还可以包括：
体表ROI标识模块，用于基于所述目标感兴趣区域，在所述受检者体表确定并标识ROI范围。
在一个示例性的实现过程中，体表ROI标识模块可以具体用于：
基于所述目标感兴趣区域，生成第二定位投射信息，所述第二定位投射信息用于指示在所述受检者体表投射ROI区域起始标识线和ROI区域终止标识线；
将所述第二定位投射信息发送给定位投射设备，以使所述定位投射设备按照所述第二定位投射信息指示定位灯投射光线。
本发明实施例还提供了一种穿刺定位系统，该系统包括CT主机、外罩、扫描床，所述CT主机中设置有：
扫描模块，用于按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描，得到所述受检者的断层影像；
穿刺定位装置，用于获取按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的平片影像和断层影像；根据在所述断层影像上确定目标病灶点的第一操作信息，在所述断层影像上标识目标病灶点；从所述断层影像中获取所述受检者的体表轮廓信息；根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，并在所述受检者体表标识所述穿刺起点；
所述外罩上设置有：
定位投射设备，用于根据所述穿刺定位装置确定的穿刺起点位置在所述受检者体表投射标识；
所述扫描床上设置有：
辅助操作设备，用于根据所述穿刺定位装置确定的穿刺起点位置移动穿刺针，以及根据所述穿刺定位装置确定的目标穿刺路径和穿刺角度偏转穿刺针。
在一个示例性的实现过程中，扫描模块，还可以用于按照所述初始扫描协议对受检者进行CT扫描，得到所述受检者的平片影像；
穿刺定位装置，还可以用于根据在所述平片影像上确定感兴趣区域的第二操作信息，在所述平片影像上标识目标感兴趣区域ROI；
定位投射设备，还可以用于根据所述穿刺定位装置确定的ROI范围在所述受检者体表投射标识。
所述穿刺定位装置可以用于执行前述的任一种穿刺定位方法。
其中，扫描模块包括扫描架、射线发生器、滤过装置等，主要完成对扫描床上受检者的指定部位扫描成像。过程中扫描床能够按照设定的速度进行移动以覆盖扫描部位。射线发生器能够根据需求或扫描协议调整照射范围。为了能够实现人体全方位扫描，扫描架设置成中部开有大圆孔，圆孔上设置轴承及旋转部分，射线发生器和滤过装置等安装在旋转部分且沿着直径方向相向布置。
扫描床可承载人体重量，并可沿长度方向伸缩通过大圆孔。
外罩将扫描模块包覆在内，以隔离患者与扫描模块。
穿刺定位装置能够生成前述的第一定位投射信息和第二定位投射信息，并将第一定位投射信息和第二定位投射信息发送给定位投射设备。定位投射设备按照所述第一定位投射信息指示定位灯投射光线，以在体表标识出穿刺起点位置；定位投射设备按照第二定位投射信息指示定位灯投射光线，以在体表标识出ROI区域起始标识线和ROI区域终止标识线。
穿刺定位装置能够生成前述的穿刺定位信息，并将穿刺定位信息发送给辅助操作设备。辅助操作设备按照所述穿刺定位信息的指示移动和偏转所述穿刺针，以将穿刺针移动至所述穿刺起点位置并将穿刺针的进针角度偏转为所述穿刺定位装置确定的穿刺角度。
下面对定位投射设备的投射原理进行说明。
体表投射位置的准确度，直接受病灶距体表深度的影响，位置越深，需要调整的投射角度越大。首先需要确定投影角度算法。
一般地，断层面上射线发生器(球管)辐射范围Wx与定位灯覆盖范围W的关系如图7所示。图7是XY平面定位灯位置及辐射范围示意图。
由于穿刺过程中需要不间断进行病灶位置扫描，为了不会对扫描区域产生遮挡，定位投射设备无法采用竖直投影方式来显示感兴趣区域范围和目标病灶点，因而不能直接设置在病灶位置上方，故采用角度投影方式。以投影发出点与病灶点或病灶范围连线路径投影，在体表显示的范围和位置点将存在偏差。例如，请参见图8(图8是ZY平面定位目标点位置及范围示意图)中W2与W2’所示范围，其中，W2为断层影像X轴向宽度，按此参数计算角度进行投影后，在体表的显示宽度实际为W2’。此时，目标病灶点可能已经位于宽度范围之外。因此，投影角度应考虑病灶在断层影像中距体表的深度信息。
通过初步扫描平片，获得目标点位置(Wa)和深度(Ha)。医师根据平片重新指定扫描计划，即缩小或精确扫描范围为目标所处范围(W1至W2区间)。
首先确定目标范围标线。根据W1、W2所计算的定位灯投射范围，若不考虑人体厚度时投影角度分别为θ1’和θ2’，将在患者体表显示的范围为W1’至W2’区间，在该范围下目标点可能未包含在其中。因此，需要进行换算以获得真实投射角度θ1和θ2，使得定位灯投射范围界线正好处于目标范围的横断面上。
图9是真实投射角度计算(ZY平面)示意图。请参见图9，真实投射角度计算方法如下：
扫描起始线(即ROI区域起始标识线)投射角度按照如下两个式子进行计算：
W1＝(H-H1)·tanθ1
Figure BDA0002390635060000171
扫描结束线(即ROI区域终止标识线)投射角度按照如下两个式子进行计算：
W2＝(H-H1)·tanθ2
Figure BDA0002390635060000172
目标病灶点所处横断面位置为：
Wa＝(H-H1)·tanθa
Figure BDA0002390635060000173
在投射角度计算过程中，为了更加准确标识目标病灶点(即病灶中心)位置，体表高度值需以目标病灶点所在竖直线为基准确定。
通过投射角度算法确定驱动参数信息，控制定位灯旋转角度，在体表显示范围完全覆盖感兴趣区域，且准确显示穿刺起点位置。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现如下操作：
获取按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的断层影像；
根据在所述断层影像上确定目标病灶点的第一操作信息，在所述断层影像上标识目标病灶点；
从所述断层影像中获取所述受检者的体表轮廓信息；
根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，并在所述受检者体表标识所述穿刺起点。
在一个示例性的实现过程中，根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，包括：
所述体表轮廓信息为所述受检者的目标病灶点所在断层的体表轮廓线，获取所述轮廓线上各体表点与所述目标病灶点之间的直线连线及所述连线的长度；
目标病灶点与所述轮廓线上各点对应的连线，按照连线长度由小到大的顺序，执行如下的第一目标操作：
根据所述连线的位置信息以及预设的冗余范围，确定所述连线的冗余区域；
判断所述冗余区域是否存在预设器官组织；
若存在，按所述顺序对所述连线的下一条连线执行所述第一标操作；若不存在，将所述连线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第一目标操作。
在一个示例性的实现过程中，根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，包括：
根据所述体表轮廓信息获取体表轮廓曲线，并确定所述体表轮廓曲线上至所述目标病灶点的多个距离极小值点；
对于每个距离极小值点，获取所述距离极小值点、所述目标病灶点和每个预设器官的位置点的拟合曲线；
从所述多个距离极小值点对应的全部拟合曲线中，确定不在距离极小值点与所述目标病灶点的连线的冗余范围内的拟合曲线，作为目标拟合曲线；或者，确定反映距离极小值点和所述目标病灶点与任一预设器官的任一位置点不存在线性关系的拟合曲线，作为目标拟合曲线；
将所述目标拟合曲线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第一目标操作。
在一个示例性的实现过程中，根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，包括：
所述体表轮廓信息为所述受检者的目标病灶点所在断层的体表的轮廓线，获取所述轮廓线上各体表点与所述目标病灶点之间的直线连线及所述连线的长度；
目标病灶点与所述轮廓线上各点对应的连线，按照连线长度由小到大的顺序，执行如下的第二目标操作：
根据所述连线的位置信息以及预设的冗余范围，确定所述连线的冗余范围；
计算各预设器官组织与所述连线的最短距离；
判断所述各预设器官组织中的全部器官组织对应的最短距离是否都在所述冗余范围之外；
若否，按所述顺序对所述连线的下一条连线执行所述第二目标操作；若是，将所述连线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第二目标操作。
在一个示例性的实现过程中，还可以包括：
获取按照所述初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的平片影像；
根据在所述平片影像上确定感兴趣区域的第二操作信息，在所述平片影像上标识目标感兴趣区域ROI。
在一个示例性的实现过程中，根据在所述平片影像上确定感兴趣区域的第二操作信息，在所述平片影像上标识目标感兴趣区域ROI之后，还包括：
根据所述目标感兴趣区域ROI确定穿刺手术过程中所需的目标扫描协议，并将所述目标扫描协议发送给扫描模块。
在一个示例性的实现过程中，根据在所述平片影像上确定感兴趣区域的第二操作信息，在所述平片影像上标识目标感兴趣区域ROI之后，还包括：
基于所述目标感兴趣区域，在所述受检者体表确定并标识ROI范围。
在一个示例性的实现过程中，基于所述目标感兴趣区域，在所述受检者体表确定并标识ROI范围，包括：
基于所述目标感兴趣区域，生成第二定位投射信息，所述第二定位投射信息用于指示在所述受检者体表投射ROI区域起始标识线和ROI区域终止标识线；
将所述第二定位投射信息发送给定位投射设备，以使所述定位投射设备按照所述第二定位投射信息指示定位灯投射光线。
在一个示例性的实现过程中，根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度之后，还包括：
根据所述受检者体表的穿刺起点位置，生成第一定位投射信息，所述第一定位投射信息用于指示在所述受检者体表投射所述穿刺起点位置所在的横断面标识线；
将所述第一定位投射信息发送给定位投射设备，以使所述定位投射设备按照所述第一定位投射信息指示定位灯投射光线。
在一个示例性的实现过程中，根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度之后，还包括：
根据所述受检者体表的穿刺起点位置、所述目标穿刺路径和所述穿刺角度，生成穿刺定位信息，所述穿刺定位信息用于指示将穿刺针移动至所述穿刺起点位置并按照所述穿刺路径和所述穿刺角度偏转穿刺针的进针角度；
将所述穿刺定位信息发送给辅助操作设备，以使所述辅助操作设备按照所述穿刺定位信息的指示移动和偏转所述穿刺针。
对于装置和设备实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本说明书方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里申请的发明后，将容易想到本说明书的其它实施方案。本说明书旨在涵盖本说明书的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本说明书的一般性原理并包括本说明书未申请的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本说明书的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本说明书并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本说明书的范围仅由所附的权利要求来限制。
以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种穿刺定位装置，其特征在于，包括：
初步影像获取模块，用于获取按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的断层影像；
影像标识模块，用于根据在所述断层影像上确定目标病灶点的第一操作信息，在所述断层影像上标识目标病灶点；
体表轮廓获取模块，用于从所述断层影像中获取所述受检者的体表轮廓信息；
定位模块，用于根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，并在所述受检者体表标识所述穿刺起点；
定位模块具体用于：所述体表轮廓信息为所述受检者的目标病灶点所在断层的体表轮廓线，获取所述轮廓线上各体表点与所述目标病灶点之间的直线连线及所述连线的长度；目标病灶点与所述轮廓线上各点对应的连线，按照连线长度由小到大的顺序，执行如下的第一目标操作：根据所述连线的位置信息以及预设的冗余范围，确定所述连线的冗余区域；判断所述冗余区域是否存在预设器官组织；若存在，按所述顺序对所述连线的下一条连线执行所述第一目标操作；若不存在，将所述连线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第一目标操作；
或者，定位模块具体用于：根据所述体表轮廓信息获取体表轮廓曲线，并确定所述体表轮廓曲线上至所述目标病灶点的多个距离极小值点；对于每个距离极小值点，获取所述距离极小值点、所述目标病灶点和每个预设器官的位置点的拟合曲线；从所述多个距离极小值点对应的全部拟合曲线中，确定不在距离极小值点与所述目标病灶点的连线的冗余范围内的拟合曲线，作为目标拟合曲线；或者，确定反映距离极小值点和所述目标病灶点与任一预设器官的任一位置点不存在线性关系的拟合曲线，作为目标拟合曲线；将所述目标拟合曲线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第一目标操作；
或者，定位模块具体用于：所述体表轮廓信息为所述受检者的目标病灶点所在断层的体表的轮廓线，获取所述轮廓线上各体表点与所述目标病灶点之间的直线连线及所述连线的长度；目标病灶点与所述轮廓线上各点对应的连线，按照连线长度由小到大的顺序，执行如下的第二目标操作：根据所述连线的位置信息以及预设的冗余范围，确定所述连线的冗余范围；计算各预设器官组织与所述连线的最短距离；判断所述各预设器官组织中的全部器官组织对应的最短距离是否都在所述冗余范围之外；若否，按所述顺序对所述连线的下一条连线执行所述第二目标操作；若是，将所述连线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第二目标操作。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
第一定位投射信息生成模块，用于根据所述受检者体表的穿刺起点位置，生成第一定位投射信息，所述第一定位投射信息用于指示在所述受检者体表投射所述穿刺起点位置所在的横断面标识线；
第一定位投射信息发送模块，用于将所述第一定位投射信息发送给定位投射设备，以使所述定位投射设备按照所述第一定位投射信息指示定位灯投射光线。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
穿刺定位信息生成模块，用于根据所述受检者体表的穿刺起点位置、所述目标穿刺路径和所述穿刺角度，生成穿刺定位信息，所述穿刺定位信息用于指示将穿刺针移动至所述穿刺起点位置并按照所述穿刺路径和所述穿刺角度偏转穿刺针的进针角度；
穿刺定位信息发送模块，用于将所述穿刺定位信息发送给辅助操作设备，以使所述辅助操作设备按照所述穿刺定位信息的指示移动和偏转所述穿刺针。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
平片影像获取模块，用于获取按照所述初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的平片影像；
感兴趣区域标识模块，用于根据在所述平片影像上确定感兴趣区域的第二操作信息，在所述平片影像上标识目标感兴趣区域ROI。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：
扫描协议确定模块，用于根据所述目标感兴趣区域ROI确定穿刺手术过程中所需的目标扫描协议，并将所述目标扫描协议发送给扫描模块。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：
体表ROI标识模块，用于基于所述目标感兴趣区域，在所述受检者体表确定并标识ROI范围。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，体表ROI标识模块具体用于：
基于所述目标感兴趣区域，生成第二定位投射信息，所述第二定位投射信息用于指示在所述受检者体表投射ROI区域起始标识线和ROI区域终止标识线；
将所述第二定位投射信息发送给定位投射设备，以使所述定位投射设备按照所述第二定位投射信息指示定位灯投射光线。
8.一种穿刺定位系统，其特征在于，包括CT主机、外罩、扫描床，所述CT主机中设置有：
扫描模块，用于按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描，得到所述受检者的断层影像；
穿刺定位装置，用于获取按照初始扫描协议对受检者进行CT扫描得到的断层影像；根据在所述断层影像上确定目标病灶点的第一操作信息，在所述断层影像上标识目标病灶点；从所述断层影像中获取所述受检者的体表轮廓信息；根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，并在所述受检者体表标识所述穿刺起点；
所述外罩上设置有：
定位投射设备，用于根据所述穿刺定位装置确定的穿刺起点位置在所述受检者体表投射标识；
所述扫描床上设置有：
辅助操作设备，用于根据所述穿刺定位装置确定的穿刺起点位置移动穿刺针，以及根据所述穿刺定位装置确定的目标穿刺路径和穿刺角度偏转穿刺针；
根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，包括：所述体表轮廓信息为所述受检者的目标病灶点所在断层的体表轮廓线，获取所述轮廓线上各体表点与所述目标病灶点之间的直线连线及所述连线的长度；目标病灶点与所述轮廓线上各点对应的连线，按照连线长度由小到大的顺序，执行如下的第一目标操作：根据所述连线的位置信息以及预设的冗余范围，确定所述连线的冗余区域；判断所述冗余区域是否存在预设器官组织；若存在，按所述顺序对所述连线的下一条连线执行所述第一目标操作；若不存在，将所述连线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第一目标操作；
或者，根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，包括：根据所述体表轮廓信息获取体表轮廓曲线，并确定所述体表轮廓曲线上至所述目标病灶点的多个距离极小值点；对于每个距离极小值点，获取所述距离极小值点、所述目标病灶点和每个预设器官的位置点的拟合曲线；从所述多个距离极小值点对应的全部拟合曲线中，确定不在距离极小值点与所述目标病灶点的连线的冗余范围内的拟合曲线，作为目标拟合曲线；或者，确定反映距离极小值点和所述目标病灶点与任一预设器官的任一位置点不存在线性关系的拟合曲线，作为目标拟合曲线；将所述目标拟合曲线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第一目标操作；
或者，根据所述体表轮廓信息和所述目标病灶点，确定所述受检者体表的穿刺起点位置、目标穿刺路径和穿刺角度，包括：所述体表轮廓信息为所述受检者的目标病灶点所在断层的体表的轮廓线，获取所述轮廓线上各体表点与所述目标病灶点之间的直线连线及所述连线的长度；目标病灶点与所述轮廓线上各点对应的连线，按照连线长度由小到大的顺序，执行如下的第二目标操作：根据所述连线的位置信息以及预设的冗余范围，确定所述连线的冗余范围；计算各预设器官组织与所述连线的最短距离；判断所述各预设器官组织中的全部器官组织对应的最短距离是否都在所述冗余范围之外；若否，按所述顺序对所述连线的下一条连线执行所述第二目标操作；若是，将所述连线对应的体表点确定为穿刺起点，将所述连线确定为目标穿刺路径，将所述连线对应的角度确定为穿刺角度，并结束所述第二目标操作。
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