CN113133813A - 基于穿刺过程的动态信息显示系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于穿刺过程的动态信息显示系统及方法，系统包括：第一获取单元，用于获得患者的与穿刺过程相关的至少一个解剖结构对应的解剖结构模型；第二获取单元，用于获得手术现场图像；配准单元，用于根据手术现场图像，将解剖结构模型与手术现场患者的解剖结构进行空间位置配准；计算单元，用于根据手术现场图像，获得穿刺器械的位置，并计算当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系；控制单元，用于根据当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系，在各解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型。本发明提供的基于穿刺过程的动态信息显示系统及方法，调整信息显示策略，方便穿刺过程中操作者集中注意力在最关键的信息上。
Description
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，具体而言，涉及一种基于穿刺过程的动态信息显示系统及方法。
背景技术
本发明对于背景技术的描述属于与本发明相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本发明的发明内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本发明在首次提出申请的申请日的现有技术。
随着医疗技术的发展，微创诊断和治疗在临床中得到越来越广泛的应用，如前列腺癌的穿刺活检、肺部结节的穿刺消融治疗等。穿刺手术需要准确的将穿刺针刺入人体内的特定位置，不会在人体皮肤表面留下较大的创口。由于病灶位置深体积小，通常经体表进行穿刺无法准确定位穿刺的位置、深度和方向，会造成误诊漏诊等问题。
因此，通常情况下穿刺手术需要医学影像(CT影像、磁共振影像、超声影像等)的引导，来精准的找到穿刺目标部位。但是受到各种条件的限制，有时不能做到医学影像扫描和穿刺手术同时进行；同时，在穿刺手术进行的过程中，影响存在着对操作者的诸多干扰，往往会对手术的成功进行造成扰动。
发明内容
本发明提供了一种基于穿刺过程的动态信息显示系统及方法，调整信息显示策略，方便穿刺过程中操作者集中注意力在最关键的信息上。
本发明一方面提供了一种基于穿刺过程的动态信息显示系统，包括：第一获取单元，用于获得患者的与穿刺过程相关的至少一个解剖结构对应的解剖结构模型；第二获取单元，用于获得手术现场图像；配准单元，用于根据手术现场图像，将解剖结构模型与手术现场患者的解剖结构进行空间位置配准；计算单元，用于根据手术现场图像，获得穿刺器械的位置，并计算当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系；控制单元，用于根据当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系，在各解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型。
优选地，解剖结构模型根据患者的术前医学影像得到。
优选地，与穿刺过程相关的至少一个解剖结构对应的解剖结构模型包括穿刺路径上或穿刺路径附近的至少一个解剖结构对应的三维模型。
优选地，手术现场图像为手术过程中实时连续拍摄得到。
优选地，对穿刺器械与各解剖结构的位置关系进行提示，提示以穿刺信息提示面板的形式进行显示。
优选地，计算当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系包括如下步骤：根据手术现场图像识别得到当前穿刺器械的针尖所在位置和/或朝向，实时计算得到针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线；根据所述针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线与所述患者的解剖结构模型，实时计算所述针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线与各所述解剖结构的位置关系。
优选地，在各所述解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括以下步骤：根据所述针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线与各所述解剖结构的位置关系，在各所述解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型。
优选地，在各解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括以下步骤：若连线和/或针尖延长线与皮肤发生碰撞，则显示碰撞位置和/或皮肤的至少局部；若不发生碰撞，则隐藏皮肤；以连线和/或针尖延长线为中轴线、以L为直径，构建圆柱体，计算圆柱体与肋骨的碰撞情况；若圆柱体与肋骨发生碰撞，则显示与圆柱体发生碰撞的肋骨；若未发生碰撞，则将肋骨隐藏；其中，L小于两根相邻肋骨之间的距离的最小值；若连线和/或针尖延长线与器官实质轮廓发生碰撞，则显示全部器官实质；若不发生碰撞，则隐藏器官实质。
优选地，在各解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括以下步骤：在针尖与皮肤发生碰撞前，穿刺信息提示面板与穿刺器械的针尖位置绑定；若连线和/或针尖延长线不与皮肤发生碰撞，则穿刺信息提示面板移动或切换至穿刺目标位置。
优选地，在各解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括以下步骤：若连线和/或针尖延长线不与器官实质轮廓发生碰撞，则将穿刺目标、针尖延长线与穿刺目标平面的交点放大显示。
优选地，通过穿刺信息提示面板实时显示对患者的生命体征参数的监测结果，当生命体征参数的波动超过设定的阈值时，进行提示显示；通过穿刺信息提示面板对手术参数进行统计，并进行实时显示。
本发明第二方面提供了一种基于穿刺过程的动态信息显示方法，包括以下步骤：获得患者的与穿刺过程相关的至少一个解剖结构对应的解剖结构模型；获得手术现场图像；根据手术现场图像，将解剖结构模型与手术现场患者的解剖结构进行空间位置配准；根据手术现场图像，获得穿刺器械的位置，并计算当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系；根据当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系，在各解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型。
优选地，解剖结构模型根据患者的术前医学影像得到。
优选地，与穿刺过程相关的至少一个解剖结构对应的解剖结构模型包括穿刺路径上、穿刺路径附近的至少一个解剖结构对应的三维模型。
优选地，手术现场图像为手术过程中实时连续拍摄得到。
优选地，对穿刺器械与各解剖结构的位置关系进行提示，提示以穿刺信息提示面板的形式进行显示。
优选地，计算当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系包括如下步骤：根据手术现场图像识别、得到当前穿刺器械的针尖所在位置和/或朝向，实时计算得到针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线；根据所述针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线与所述患者的解剖结构模型，实时计算所述针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线与各所述解剖结构的位置关系。
优选地，在各所述解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括以下步骤：根据所述针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线与各所述解剖结构的位置关系，在各所述解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型。
优选地，在各解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括以下步骤：若连线和/或针尖延长线与皮肤发生碰撞，则显示碰撞位置和/或皮肤的至少局部；若不发生碰撞，则隐藏皮肤；以连线和/或针尖延长线为中轴线、以L为直径，构建圆柱体，计算圆柱体与肋骨的碰撞情况；若圆柱体与肋骨发生碰撞，则显示与圆柱体发生碰撞的肋骨；若未发生碰撞，则将肋骨隐藏；其中，L小于两根相邻肋骨之间的距离的最小值；若连线和/或针尖延长线与器官实质轮廓发生碰撞，则显示全部器官实质；若不发生碰撞，则隐藏器官实质。
优选地，在各解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括以下步骤：在针尖与皮肤发生碰撞前，穿刺信息提示面板与穿刺器械的针尖位置绑定；若连线和/或针尖延长线不与皮肤发生碰撞，则穿刺信息提示面板移动或切换至穿刺目标位置。
优选地，在各解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括以下步骤：若连线和/或针尖延长线不与器官实质轮廓发生碰撞，则将穿刺目标、针尖延长线与穿刺目标平面的交点放大显示。
优选地，通过穿刺信息提示面板实时显示对患者的生命体征参数的监测结果，当生命体征参数的波动超过设定的阈值时，进行提示显示；通过穿刺信息提示面板对手术参数进行统计，并进行实时显示。
本发明第三方面还提供了一种基于穿刺过程的动态信息显示设备，其包括存储器和处理器；其中，存储器用于存储可执行程序代码；处理器用于读取存储器中存储的可执行程序代码以执行基于穿刺过程的动态信息显示方法。
本发明第四方面还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现基于穿刺过程的动态信息显示方法。
本发明提供了一种基于穿刺过程的动态信息显示系统及方法，实时计算穿刺针针尖相对已知三维模型的空间位置关系，通过与预设条件比对，调整信息显示策略，方便穿刺过程中操作者集中注意力在最关键的信息上。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出根据本发明基于穿刺过程的动态信息显示方法的一个实施例的流程图；
图2示出根据本发明基于穿刺过程的动态信息显示系统的一个实施例的使用示意图；
图3示出根据本发明基于穿刺过程的动态信息显示系统的一个实施例的穿刺手术过程视图；
图4示出根据本说明书基于穿刺过程的动态信息显示设备的一个实施例的结构图；
图5示出根据本说明书基于穿刺过程的动态信息显示方法的计算机可读存储介质的一个实施例的结构图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
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，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下述讨论提供了本发明的多个实施例。虽然每个实施例代表了发明的单一组合，但是本发明不同实施例可以替换，或者合并组合，因此本发明也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含A、B、C，另一个实施例包含B和D的组合，那么本发明也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
图1示出根据本发明基于穿刺过程的动态信息显示方法的一个实施例的流程图；如图1所示，本发明第一方面的实施例提供了一种基于穿刺过程的动态信息显示方法，包括，步骤S01：获得患者的与穿刺过程相关的至少一个解剖结构对应的解剖结构模型；步骤S02：获得手术现场图像；步骤S03：根据手术现场图像，将解剖结构模型与手术现场患者的解剖结构进行空间位置配准；步骤S04：根据手术现场图像，获得穿刺器械的位置，并计算当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系；步骤S05：根据当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系，在各解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型。其中，解剖结构信息根据患者的术前医学影像得到；与穿刺过程相关的至少一个解剖结构对应的解剖结构模型包括穿刺路径上、穿刺路径附近的至少一个解剖结构对应的三维模型；手术现场图像为手术过程中由摄像头实时连续拍摄得到。穿刺路径上的解剖结构指的是穿刺手术过程中穿刺针经过的解剖结构；穿刺路径附近的解剖结构是指虽然在手术计划中穿刺针不经过该解剖结构，但因为距离较近有可能因操作不慎而碰到的解剖结构。以肺结节穿刺手术为例，穿刺针从皮肤刺入到达目标肺结节，必然经过皮肤、肺部，则皮肤、肺部是穿刺路径上的解剖结构；而穿刺针要从肋骨间隙穿过到达肺部，有碰到肋骨的风险，肋骨作为穿刺路径附近的解剖结构。步骤S05中的“叠加显示”是指，既操作者既可以看到真实的解剖结构，也可以看到真实的解剖结构所对应的解剖结构模型，二者叠加显示。
本发明的上述实施例中，在手术前先对患者进行医学影像扫描，根据患者的医学影像找到穿刺目标；然后以增强现实的方式进行手术导航，即在手术过程中将事先从医学影像得到的患者的解剖结构模型投射到手术操作者的视野中，引导手术操作者进行穿刺手术。在增强现实导航穿刺过程中，不同的手术阶段，有不同的信息显示需求。如当制定穿刺计划，调整穿刺针瞄准目标时，需显示当前计划的破皮点，肋骨，血管，气管等需避开器官等；而当穿刺入皮后，则应隐藏皮肤、入皮点这些干扰信息，集中医生的注意力于后续步骤；类似，当穿刺针越过肋骨后，则应隐藏肋骨图像，简化手术界面提示。
在完成解剖结构模型与患者所在真实空间的配准后，通过头戴显示器识别并追踪针尖朝向，将其坐标转换至与解剖结构模型相同的真实空间坐标系。实时计算穿刺器械针尖相对已知解剖结构模型的空间位置关系，通过与预设条件比对，调整信息显示策略，方便穿刺过程中操作者集中注意力在最关键的信息上。
本发明的第一实施例中，对穿刺器械与各解剖结构的位置关系进行提示，提示以穿刺信息提示面板的形式进行显示；其中，穿刺信息提示面板为信息显示的载体。举例而言，在增强现实手术导航场景下，穿刺信息提示面板是以增强现实方式与真实场景叠加呈现在操作者视野前的特定信息显示区域。穿刺器械与各解剖结构的位置关系显示在穿刺信息提示面板上，并随着穿刺手术的进行，穿刺信息提示面板上的信息适时更新。同时，本领域技术人员能够理解的是，穿刺信息提示面板类似于解剖结构模型的显示形式，于操作者的视野中进行显示。
本发明的第一实施例中，计算当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系包括如下步骤：根据手术现场图像识别、得到当前穿刺器械的针尖所在位置和/或朝向，实时计算得到针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线。其中，穿刺目标位置为期望穿刺器械的针尖的所到达的目标点位置，可以理解为，当穿刺器械的针尖到达该目标点位置后，针尖无需再前进。例如，对于结节(需要进行穿刺的解剖结构，即穿刺目标)进行穿刺手术，若结节的尺寸较小(例如，结节的尺寸小于针尖的尺寸的10倍)，穿刺手术中应选取该结节的几何中心作为穿刺目标位置；对于肿块(需要进行穿刺的解剖结构，即穿刺目标)进行穿刺手术，肿块的尺寸较大(肿块的尺寸往往大于结节的尺寸)，则应整体考量肿块的形态结构、解剖结构特性，对穿刺目标位置进行合理的选取，如可以将该肿块的几何中心作为穿刺目标位置。
对于计算得到针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线，针尖延长线指的是以针尖位置为起点沿着针体延伸方向(针尖朝向)所作的延长线，在穿刺过程中，针尖延长线和针尖与穿刺目标位置的连线应当共线，当在实际操作过程中，容易出现针尖与穿刺目标位置的连线和针尖延长线偏离的情形，当这种情形发生时，应计算得到针尖与穿刺目标位置的连线以计算当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系。
本发明的第二实施例提供了一种基于穿刺过程的动态信息显示系统，包括：第一获取单元，用于获得患者的与穿刺过程相关的至少一个解剖结构对应的解剖结构模型；第二获取单元，用于获得手术现场图像；配准单元，用于根据手术现场图像，将解剖结构模型与手术现场患者的解剖结构进行空间位置配准；计算单元，用于根据手术现场图像，获得穿刺器械的位置，并计算当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系；控制单元，用于根据当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系，在各解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型。
本发明的第二实施例中，对穿刺器械与各解剖结构的位置关系进行提示，提示以穿刺信息提示面板的形式进行显示，穿刺信息提示面板与手术现场图像、解剖结构信息一同于显示单元进行显示。穿刺信息提示面板作为辅助信息或者提示信息的显示模块，对穿刺手术操作者进行信息提示或者进行指引。
本发明的第二实施例中，计算当前穿刺器械与各解剖结构的位置关系包括如下步骤：根据手术现场图像识别、得到当前穿刺器械的针尖所在位置和/或朝向，实时计算得到针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线；根据所述针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线与所述患者的解剖结构模型，获取所述针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线与各所述解剖结构的位置关系。通过构建针尖与穿刺目标位置的连线可以方便的判断穿刺器械与各个施术区域的位置关系。
本发明的第二实施例中，根据所述针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线与各所述解剖结构的位置关系，在各所述解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型。
在各解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括以下步骤：若连线和/或针尖延长线与皮肤发生碰撞，则显示碰撞位置和/或皮肤的至少局部；若不发生碰撞，则隐藏皮肤；以连线和/或针尖延长线为中轴线、以L为直径，构建圆柱体，计算圆柱体与肋骨的碰撞情况；若圆柱体与肋骨发生碰撞，则显示与圆柱体发生碰撞的肋骨；若未发生碰撞，则将肋骨隐藏；其中，L小于两根相邻肋骨之间的距离的最小值；若连线和/或针尖延长线与器官实质轮廓发生碰撞，则显示全部器官实质；若不发生碰撞，则隐藏器官实质。通过上述设定，可以简单、有效地对穿刺过程中的解剖结构在操作者的视野中进行现实增强。
本发明的第二实施例中，在各解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括以下步骤：在针尖与皮肤发生碰撞前，穿刺信息提示面板与穿刺器械的针尖位置绑定；若连线和/或针尖延长线不与皮肤发生碰撞，则穿刺信息提示面板移动或切换至穿刺目标位置。使用增强现实显示设备及头戴摄像头，通过实时识别并追踪与穿刺器械绑定的可识别物图案的位置，调整显示内容，包括增加或隐藏信息，调整已有信息的所在空间位置，并对部分信息的放大或缩小。其中，在针尖与皮肤发生碰撞前，操作者应将注意力集中在针尖上，将穿刺信息提示面板设置为与穿刺器械的针尖位置绑定，随着针尖的移动，穿刺信息提示面板进行相应的移动。通过上述设置，可以提高穿刺信息提示面板的指示性能，便于操作者进行操作。
本发明的第二实施例中，在各解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括以下步骤：若连线和/或针尖延长线不与器官实质轮廓发生碰撞，则将穿刺目标、针尖延长线与穿刺目标平面的交点放大显示。通过放大设置，便于操作者进行穿刺操作，提高了操作的精确性。
本发明的第二实施例中，通过穿刺信息提示面板实时显示对患者的生命体征参数的监测结果，当生命体征参数的波动超过设定的阈值时，进行提示显示；通过穿刺信息提示面板对手术参数进行统计，并进行实时显示。其中，生命体征参数可以是患者的体温、血压、心率等，手术参数可以是手术时长、室温等，通过增加穿刺信息提示面板的信息，方便作业人员及时的获得信息，防止分心。
图2示出根据本发明基于穿刺过程的动态信息显示系统的一个实施例的使用示意图；如图2所示，医生头戴增强现实设备进行穿刺手术，手术过程中，虽然不会剖开病人的身体看到内部解剖结构，增强现实设备可以将术前得到的患者相应解剖结构的三维模型通过眼镜设备使操作者看到在相应位置的相应解剖结构模型。
图3示出根据本发明基于穿刺过程的动态信息显示系统的一个实施例的穿刺手术过程视图；如图3所示，操作者的视野中，可以看到真实的穿刺器械和患者皮肤，同时可以通过增强现实技术使操作者看到患者身体内相应位置的组织和器官相应的解剖结构的三维模型。左图中，穿刺针即将准配进入人体，此时将患者的肋骨显示在相应位置使操作者看到，以避免刺到肋骨；右图中穿刺针已经越过了肋骨位置，则不需要再显示肋骨，将肋骨隐藏避免干扰操作者视线，同时，对于肺实质进行显示。类似的，血管、穿刺目标(如肺部结节、肺部肿块等)等结构的模型，也根据其与穿刺针的位置关系显示或隐藏。
图4是本说明书基于穿刺过程的动态信息显示设备的一个实施例的结构图；下面参考图4，其示出了适于用来实现本公开实施例的基于穿刺过程的动态信息显示设备300的结构示意图。本公开实施例中的电子设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。图4示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示，电子设备300可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)301，其可以根据存储在只读存储器(ROM)302中的程序或者从存储装置308加载到随机访问存储器(RAM)303中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM303中，还存储有电子设备300操作所需的各种程序和数据。处理装置301、ROM302以及RAM303通过总线304彼此相连。输入/输出(I/O)接口305也连接至总线304。
通常，以下装置可以连接至I/O接口305：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、图像传感器、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置306；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置307；包括例如磁带、硬盘等的存储装置308；以及通信装置309。通信装置309可以允许电子设备300与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图4示出了具有各种装置的电子设备300，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置309从网络上被下载和安装，或者从存储装置308被安装，或者从ROM302被安装。在该计算机程序被处理装置301执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。
图5是本说明书基于穿刺过程的动态信息显示方法的计算机可读存储介质的一个实施例的结构图；如图5所示，根据本公开实施例的计算机可读存储介质40，其上存储有非暂时性计算机可读指令41。当该非暂时性计算机可读指令41由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例的基于穿刺过程的动态信息显示方法的全部或部分步骤。
需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：构建基础页面，所述基础页面的页面代码用于搭建所述业务页面运行所需的环境和/或实现同类业务场景中抽象出的相同的工作流程；构建一个或多个页面模板，所述页面模板用于提供业务场景中实现业务功能的代码模板；基于相应的所述页面模板，通过业务场景的每一个页面的具体功能的代码转换，生成业务场景的每一个页面的最终页面代码；将生成的所述每一个页面的最终页面代码合并入所述基础页面的页面代码，生成所述业务页面的代码。
或者，上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：构建基础页面，所述基础页面的页面代码用于搭建所述业务页面运行所需的环境和/或实现同类业务场景中抽象出的相同的工作流程；构建一个或多个页面模板，所述页面模板用于提供业务场景中实现业务功能的代码模板；基于相应的所述页面模板，通过业务场景的每一个页面的具体功能的代码转换，生成业务场景的每一个页面的最终页面代码；将生成的所述每一个页面的最终页面代码合并入所述基础页面的页面代码，生成所述业务页面的代码。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，第一获取单元还可以被描述为“获取至少两个网际协议地址的单元”。
本发明提供了一种基于穿刺过程的动态信息显示系统及方法，实时计算穿刺针针尖相对已知三维模型的空间位置关系，通过与预设条件比对，调整信息显示策略，方便穿刺过程中操作者集中注意力在最关键的信息上。
在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置或单元必须具有特定的方向、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。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种基于穿刺过程的动态信息显示系统，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获得患者的与穿刺过程相关的至少一个解剖结构对应的解剖结构模型；
第二获取单元，用于获得手术现场图像；
配准单元，用于根据所述手术现场图像，将所述解剖结构模型与手术现场所述患者的解剖结构进行空间位置配准；
计算单元，用于根据所述手术现场图像，获得穿刺器械的位置，并计算当前所述穿刺器械与各所述解剖结构的位置关系；
控制单元，用于根据当前穿刺器械与各所述解剖结构的位置关系，在各所述解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型。
2.根据权利要求1所述的基于穿刺过程的动态信息显示系统，其特征在于，所述与穿刺过程相关的至少一个解剖结构对应的解剖结构模型包括穿刺路径上或穿刺路径附近的至少一个解剖结构对应的三维模型。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的基于穿刺过程的动态信息显示系统，其特征在于，对所述穿刺器械与各所述解剖结构的位置关系进行提示，所述提示以穿刺信息提示面板的形式进行显示。
4.根据权利要求3所述的基于穿刺过程的动态信息显示系统，其特征在于，所述计算当前穿刺器械与各所述解剖结构的位置关系包括如下步骤：
根据所述手术现场图像识别得到当前穿刺器械的针尖所在位置和/或朝向，实时计算得到针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线；
根据所述针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线与所述患者的解剖结构模型，实时计算所述针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线与各所述解剖结构的位置关系。
5.根据权利要求4所述的基于穿刺过程的动态信息显示系统，其特征在于，所述在各所述解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括：
根据所述针尖与穿刺目标位置的连线和/或针尖延长线与各所述解剖结构的位置关系，在各所述解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型。
6.根据权利要求5所述的基于穿刺过程的动态信息显示系统，其特征在于，所述在各所述解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括以下步骤：
若所述连线和/或针尖延长线与皮肤发生碰撞，则显示碰撞位置和/或皮肤的至少局部；若不发生碰撞，则隐藏皮肤；
以所述连线和/或针尖延长线为中轴线、以L为直径，构建圆柱体，计算所述圆柱体与肋骨的碰撞情况；若所述圆柱体与肋骨发生碰撞，则显示与所述圆柱体发生碰撞的肋骨；若未发生碰撞，则将肋骨隐藏；其中，L小于两根相邻肋骨之间的距离的最小值；
若所述连线和/或针尖延长线与器官实质轮廓发生碰撞，则显示器官实质；若不发生碰撞，则隐藏器官实质。
7.根据权利要求6所述的基于穿刺过程的动态信息显示系统，其特征在于，所述在各所述解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括以下步骤：
在针尖与皮肤发生碰撞前，所述穿刺信息提示面板与所述穿刺器械的针尖位置绑定；若所述连线和/或针尖延长线不与皮肤发生碰撞，则所述穿刺信息提示面板移动或切换至所述穿刺目标位置。
8.根据权利要求7所述的基于穿刺过程的动态信息显示系统，其特征在于，所述在各所述解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型，包括以下步骤：
若所述连线和/或针尖延长线不与器官实质轮廓发生碰撞，则将穿刺目标、所述针尖延长线与所述穿刺目标平面的交点放大显示。
9.根据权利要求3所述的基于穿刺过程的动态信息显示系统，其特征在于，通过所述穿刺信息提示面板实时显示对患者的生命体征参数的监测结果，当生命体征参数的波动超过设定的阈值时，进行提示显示；通过所述穿刺信息提示面板对手术参数进行统计，并进行实时显示。
10.一种基于穿刺过程的动态信息显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
获得患者的与穿刺过程相关的至少一个解剖结构对应的解剖结构模型；
获得手术现场图像；
根据所述手术现场图像，将所述解剖结构模型与手术现场所述患者的解剖结构进行空间位置配准；
根据所述手术现场图像，获得穿刺器械的位置，并计算当前所述穿刺器械与各所述解剖结构的位置关系；
根据当前穿刺器械与各所述解剖结构的位置关系，在各所述解剖结构的相应位置叠加显示或隐藏对应的解剖结构模型。
11.一种基于穿刺过程的动态信息显示设备，其包括存储器和处理器；其中，所述存储器用于存储可执行程序代码；所述处理器用于读取所述存储器中存储的可执行程序代码以执行根据权利要求10所述的基于穿刺过程的动态信息显示方法。
12.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，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10所述的基于穿刺过程的动态信息显示方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210720 |