CN112545617B - 一种关节腔积液治疗的最佳穿刺几何参数确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种关节腔积液治疗的最佳穿刺几何参数确定方法，该方法包括如下步骤：S1、患者病变区域的CT数据获取；S2、基于患者病变区域数据垂直方向最佳穿刺深度指标的确定；S3、基于患者病变区域数据垂直方向上最佳切面位置的确定；S4、基于患者病变区域数据水平方向上最佳穿刺指标的确定；S5、基于最佳穿刺几何参数的实测定位。该方法检测精度高，对于关节腔积液的治疗具有重要的现实意义。

Description

一种关节腔积液治疗的最佳穿刺几何参数确定方法
技术领域
本发明涉及参数确定方法，特别涉及一种关节腔积液治疗的最佳穿刺几何参数确定方法。
背景技术
关节腔积液是一种常见的关节疾病，随着老龄化社会到来，其发病率逐年增加。由于关节结构复杂且治疗位置空间较小，医生很难很快精确得将针刺入狭窄的关节缝内，而且长期地将医生暴露在CT照射之下，势必会对其健康造成一定的影响。但是目前国内外对于关节腔积液治疗都是采用传统的在CT引导之下医生手动穿刺的方法，没有基于最佳几何参数考虑穿刺的准确性。因此，通过确定最佳穿刺几何参数来进行关节腔液治疗是很有必要的。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种关节腔积液治疗的最佳几何参数确定方法，该方法检测精度高。
技术方案：本发明提供一种关节腔积液治疗的最佳几何参数确定方法，包括如下步骤：
S1、患者病变区域的CT数据获取；
S2、基于患者病变区域数据垂直方向最佳穿刺深度指标的确定；
S3、基于患者病变区域数据垂直方向上最佳切面位置的确定；
S4、基于患者病变区域数据水平方向上最佳穿刺指标的确定；
S5、基于最佳穿刺几何参数的实测定位。
进一步地，步骤S1中CT数据获取方法：对患者需要穿刺治疗的部位进行CT矢状面、水平切面扫描，u为矢状面与水平切面的水平方向，v为矢状面的竖直方向，w为水平切面的竖直方向，记录病变区中异常的形态结构，然后将病变待穿刺区域的医学影像数据转换为三维坐标点数据，确定影像中特征像素点的坐标系位置及对应滑膜的厚度值t。
进一步地，步骤S2中确定方法：选取S1中CT矢状面的切面进行分析，计算图像的型心矩阵M，
Figure BDA0002816540330000011
式中，(ui，vi)是像素点在矢状面的坐标，P是图像上对应点的像素值，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…，进而计算最佳穿刺深度矩阵H，
Figure BDA0002816540330000021
式中，(ui，vi)是像素点在矢状面的坐标，P是图像上对应点的像素值，t为滑膜厚度值，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…。
进一步地，步骤S3中确定方法：选取S1中CT矢状面进行分析，计算粗略的切面区间K
K＝[α-3t，β+3t] (3)
式中，a为v方向上的上极点，β为v方向上的下极点，t为滑膜厚度值，然后确定最佳穿刺切面位置矩阵Q，
Figure BDA0002816540330000022
式中，a为水平切面v方向上的上极点，β为水平切面v方向上的下极点，t为滑膜厚度值，ui为水平切面的水平坐标，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…。
进一步地，步骤S4中确定方法：选取水平方向上的第一层切面研究，计算水平面上最佳穿刺指标矩阵R，
Figure BDA0002816540330000023
式中，χ为水平切面第一层w方向上的上极点，δ为水平切面第一层w方向上的下极点，t为滑膜厚度值，ui为水平切面的水平坐标，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…。
进一步地，步骤S5中定位方法：根据S2中计算的最佳穿刺深度矩阵H、S3中得到的最佳穿刺切面矩阵Q与S4中研究的水平方向上最佳穿刺指标矩阵R，对最终最佳穿刺几何参数矩阵G进行计算，
Figure BDA0002816540330000031
式中，(ui，vi)是像素点在矢状面的坐标，P是图像上对应点的像素值，a为水平切面v方向上的上极点，β为水平切面v方向上的下极点，χ为水平切面第一层w方向上的上极点，δ为水平切面第一层w方向上的下极点，ui为水平切面的水平坐标，t为滑膜厚度值，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…，根据最佳几何参数G可以定位患者病变区域，实现精准穿刺。
有益效果：本发明方法可以通过CT分析的最佳穿刺深度的粗选，然后确定最优穿刺切面以及水平方向上合适的穿刺指标，从而得到最佳穿刺几何参数，并根据该参数确定最佳治疗的病变区域，有利于手术穿刺点的精确识别，从而更好的提高关节腔积液穿刺治疗的效率，也能够减轻医生长期暴露在CT辐射下的危害。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的一种关节腔积液治疗的最佳穿刺几何参数确定方法，包括以下步骤：
S1.患者病变区域的CT数据获取：
对患者需要穿刺治疗的部位进行CT矢状面、水平切面扫描，u为矢状面与水平切面的水平方向，v为矢状面的竖直方向，w为水平切面的竖直方向。记录病变区中异常的形态结构，然后将病变待穿刺区域的医学影像数据转换为三维坐标点数据，确定影像中特征像素点的坐标系位置及对应滑膜的厚度值t。
S2.基于患者病变区域数据垂直方向最佳穿刺深度指标的确定：
选取S1中CT矢状面的切面进行分析，计算图像的型心矩阵M
Figure BDA0002816540330000032
其中(ui，vi)是像素点在矢状面的坐标，P是图像上对应点的像素值，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…
进而计算最佳穿刺深度矩阵H
Figure BDA0002816540330000041
式中，(ui，vi)是像素点在矢状面的坐标，P是图像上对应点的像素值，t为滑膜厚度值，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…
S3.基于患者病变区域数据垂直方向上最佳切面位置的确定：
选取S1中CT矢状面进行分析，计算粗略的切面区间K
K＝[α-3t，β+3t] (3)
其中，a为v方向上的上极点，β为v方向上的下极点，t为滑膜厚度值。
然后确定最佳穿刺切面位置矩阵Q
Figure BDA0002816540330000042
式中，a为水平切面v方向上的上极点，β为水平切面v方向上的下极点，t为滑膜厚度值，ui为水平切面的水平坐标，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…
S4.基于患者病变区域数据水平方向上最佳穿刺指标的确定：
选取水平方向上的第一层切面研究，计算水平面上最佳穿刺指标矩阵R
Figure BDA0002816540330000043
式中，χ为水平切面第一层w方向上的上极点，δ为水平切面第一层w方向上的下极点，t为滑膜厚度值，ui为水平切面的水平坐标，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…
S5.基于最佳穿刺几何参数的实测定位：
根据S2中计算的最佳穿刺深度矩阵H、S3中得到的最佳穿刺切面矩阵Q与S4中研究的水平方向上最佳穿刺指标矩阵R，对最终最佳穿刺几何参数矩阵G进行计算。
Figure BDA0002816540330000051
式中，(ui，vi)是像素点在矢状面的坐标，P是图像上对应点的像素值，a为水平切面v方向上的上极点，β为水平切面v方向上的下极点，χ为水平切面第一层w方向上的上极点，δ为水平切面第一层w方向上的下极点，ui为水平切面的水平坐标，t为滑膜厚度值，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…
根据最佳几何参数G可以定位患者病变区域，实现精准穿刺。

Claims (5)

1.一种关节腔积液治疗的最佳穿刺几何参数确定方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、患者病变区域的CT数据获取；
S2、基于患者病变区域数据垂直方向最佳穿刺深度指标的确定；
S3、基于患者病变区域数据垂直方向上最佳切面位置的确定；
S4、基于患者病变区域数据水平方向上最佳穿刺指标的确定；
S5、基于最佳穿刺几何参数的实测定位；
步骤S5中定位方法：根据S2中计算的最佳穿刺深度矩阵H、S3中得到的最佳穿刺切面矩阵Q与S4中研究的水平方向上最佳穿刺指标矩阵R，对最终最佳穿刺几何参数矩阵G进行计算，
Figure FDA0003808341110000011
式中，(ui，vi)是像素点在矢状面的坐标，P是图像上对应点的像素值，α为水平切面v方向上的上极点，β为水平切面v方向上的下极点，χ为水平切面第一层w方向上的上极点，δ为水平切面第一层w方向上的下极点，ui为水平切面的水平坐标，t为滑膜厚度值，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…，根据最佳几何参数G可以定位患者病变区域，实现精准穿刺。
2.根据权利要求1所述的关节腔积液治疗的最佳穿刺几何参数确定方法，其特征在于：步骤S1中CT数据获取方法：对患者需要穿刺治疗的部位进行CT矢状面、水平切面扫描，u为矢状面与水平切面的水平方向，v为矢状面的竖直方向，w为水平切面的竖直方向，记录病变区中异常的形态结构，然后将病变待穿刺区域的医学影像数据转换为三维坐标点数据，确定影像中特征像素点的坐标系位置及对应滑膜的厚度值t。
3.根据权利要求2所述的关节腔积液治疗的最佳穿刺几何参数确定方法，其特征在于：步骤S2中确定方法：选取S1中CT矢状面的切面进行分析，计算图像的型心矩阵M，
Figure FDA0003808341110000012
式中，(ui，vi)是像素点在矢状面的坐标，P是图像上对应点的像素值，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…，进而计算最佳穿刺深度矩阵H，
Figure FDA0003808341110000021
式中，(ui，vi)是像素点在矢状面的坐标，P是图像上对应点的像素值，t为滑膜厚度值，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…。
4.根据权利要求3所述的关节腔积液治疗的最佳穿刺几何参数确定方法，其特征在于：步骤S3中确定方法：选取S1中CT矢状面进行分析，计算粗略的切面区间K，
K＝[α-3t，β+3t] (3)
式中，α为水平切面v方向上的上极点，β为水平切面v方向上的下极点，t为滑膜厚度值，然后确定最佳穿刺切面位置矩阵Q，
Figure FDA0003808341110000022
式中，α为水平切面v方向上的上极点，β为水平切面v方向上的下极点，t为滑膜厚度值，ui为水平切面的水平坐标，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…。
5.根据权利要求4所述的关节腔积液治疗的最佳穿刺几何参数确定方法，其特征在于：步骤S4中确定方法：选取水平方向上的第一层切面研究，计算水平面上最佳穿刺指标矩阵R，
Figure FDA0003808341110000023
式中，χ为水平切面第一层w方向上的上极点，δ为水平切面第一层w方向上的下极点，t为滑膜厚度值，ui为水平切面的水平坐标，i表示坐标下标数，i＝1，2，3…。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012147652A1 (ja) * 2011-04-27 2012-11-01 株式会社デージーエス・コンピュータ 穿刺治療支援方法および穿刺治療支援装置ならびに穿刺治療支援装置用プログラム
CN110353774A (zh) * 2018-12-15 2019-10-22 深圳铭杰医疗科技有限公司 辅助穿刺机器人及其控制方法、计算机设备、存储介质
CN110464459A (zh) * 2019-07-10 2019-11-19 丽水市中心医院 基于ct-mri融合的介入计划导航系统及其导航方法
CN111067597A (zh) * 2019-12-10 2020-04-28 山东大学 肿瘤穿刺中根据人体姿态确定穿刺路径的系统及方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7278289B2 (ja) * 2017-12-28 2023-05-19 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 穿刺計画を支援するための装置及び方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012147652A1 (ja) * 2011-04-27 2012-11-01 株式会社デージーエス・コンピュータ 穿刺治療支援方法および穿刺治療支援装置ならびに穿刺治療支援装置用プログラム
CN110353774A (zh) * 2018-12-15 2019-10-22 深圳铭杰医疗科技有限公司 辅助穿刺机器人及其控制方法、计算机设备、存储介质
CN110464459A (zh) * 2019-07-10 2019-11-19 丽水市中心医院 基于ct-mri融合的介入计划导航系统及其导航方法
CN111067597A (zh) * 2019-12-10 2020-04-28 山东大学 肿瘤穿刺中根据人体姿态确定穿刺路径的系统及方法

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