CN113303824B - 用于体内目标定位的数据处理方法、模块与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于穿刺的数据处理方法、系统、模块与穿刺系统，所述数据处理系统还包括影像扫描装置、针尖定位部与人体定位部，所述针尖定位部相对于引导针的针尖静止，所述人体定位部的位置相对于床上的人体静止；所述的数据处理方法，包括：获取标定时的扫描图像，以及用于标定的空间三维位置信息，根据所述标定时的扫描图像，以及所述用于标定的空间三维位置信息，标定空间映射关系；根据所述标定时的扫描图像与所述空间映射关系，标定相对位置偏差；根据标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息、所述相对位置偏差与所述空间映射关系，确定标定后所述体内目标的三维位置信息，所述三维位置信息包括所述空间三维位置信息以及图像三维位置信息。
Description
技术领域
本发明涉及医疗领域，尤其涉及一种用于体内目标定位的数据处理方法、模块与系统。
背景技术
微创手术中，主刀医生可以通过腹腔镜、CT、超声、核磁等辅助手段来间接观察对应的病灶，之后采用一些特定的手段来对病灶进行处理，从而达到减轻手术痛苦、减少术后并发症、加快手术伤口愈合的目的。但微创手术的也有其弊端，其最大的弊端在于获取病灶信息的间接性，因此主刀医生在术中获取相应的病灶信息时存在各种局限。
以CT引导下的胸腹部肿瘤消融术为例，主刀医生需要在CT图像引导下将相应的消融针插入到病灶指定位置。但是，由于肿瘤病灶存在于胸腹部，其位置极易受到人体的呼吸或是心脏跳动等因素所影响而发生改变，而且由于引导穿刺所需要的CT图像也并非实时性的图像，其对患者病灶位置的反应也存在一定滞后性，因此只有经验极其丰富，对患者身体及病灶信息极其了解的医生方能完成该手术。
然而，由于患者的自主呼吸和心跳的因素，手术病灶位置(即体内目标)极易发生变化从而难以追踪。因此，准确定位手术病灶位置，往往是关系到手术成功与否的一个关键因素。
发明内容
本发明提供一种用于体内目标定位的数据处理方法、模块与系统，以解决体内目标会随呼吸、心跳等因素而发生变化从而难以追踪的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于体内目标定位的数据处理方法，应用于系统中的数据处理装置，所述系统还包括影像扫描装置、针尖定位部与人体定位部，所述针尖定位部相对于引导针的针尖静止，所述人体定位部的位置相对于床上的人体静止；
所述的数据处理方法，包括：
获取标定时的扫描图像，以及用于标定的空间三维位置信息，所述扫描图像是标定时所述影像扫描装置扫描所述人体而得到的，所述用于标定的空间三维位置信息为标定时针尖定位部和/或人体定位部的空间三维位置信息，且所述针尖与所述体内目标的距离处于指定范围，所述空间三维位置信息表征了真实的三维空间中的位置；
根据所述标定时的扫描图像，以及所述用于标定的空间三维位置信息，标定空间映射关系；所述空间映射关系为所述扫描图像的图像三维坐标系与所述三维空间的空间三维坐标系之间的映射关系；
根据所述标定时的扫描图像与所述空间映射关系，标定相对位置偏差，所述相对位置偏差为标定时所述针尖与所述人体的体内目标在所述空间三维空间的位置偏差；
获取标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息；
根据所述相对位置偏差、所述空间映射关系，以及标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息，确定标定后所述体内目标的三维位置信息，所述三维位置信息包括所述空间三维位置信息以及图像三维位置信息，所述图像三维位置信息表征了所述图像三维坐标系中的位置。
可选的，根据所述标定时的扫描图像与所述空间映射关系，标定相对位置偏差，包括：
在所述标定时的扫描图像中，确定用于标定的图像三维位置信息，所述用于标定的图像三维位置信息为标定时针尖定位部与人体定位部的图像三维位置信息；
根据所述用于标定的图像三维位置信息，以及所述空间映射关系，确定所述相对位置偏差。
可选的，根据标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息、所述相对位置偏差与所述空间映射关系，确定标定后所述体内目标的三维位置信息，包括：
根据所述相对位置偏差与标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息，确定标定后所述体内目标的空间三维位置信息；
根据所述空间映射关系与标定后所述体内目标的空间三维位置信息，确定标定后所述体内目标的图像三维位置信息。
可选的，所述指定范围包括肺部的体内目标对应的第一指定范围，和/或非肺部的体内目标对应的第二指定范围；
所述第一指定范围为小于或等于20毫米；
所述第二指定范围为小于或等于50毫米。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于体内目标定位的系统，包括：引导针、数据处理装置、影像扫描装置、针尖定位部、人体定位部与位置监测装置；所述针尖定位部相对于所述引导针的针尖静止，所述人体定位部的位置相对于床上的人体静止；所述数据处理装置能够与所述位置监测装置、所述影像扫描装置通讯；
所述位置监测装置用于监测所述针尖定位部与所述人体定位部在真实的三维空间中的位置，得到对应的空间三维位置信息，并将所述空间三维位置信息反馈至所述数据处理装置；
所述影像扫描装置用于扫描床上人体，得到对应的扫描图像，并将所述扫描图像反馈至所述数据处理装置；所述针尖定位部能够在所述扫描图像中显影；
所述数据处理装置用于执行第一方面及其可选方案涉及的数据处理方法。
可选的，所述影像扫描装置为CT扫描装置，所述针尖定位部固定安装于所述引导针，所述人体定位部固定安装于所述人体的体表。
可选的，所述系统为胸腹部穿刺消融系统。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于体内目标定位的数据处理模块，应用于系统中的数据处理装置，所述系统还包括影像扫描装置、针尖定位部与人体定位部，所述针尖定位部相对于引导针的针尖静止，所述人体定位部的位置相对于床上的人体静止；
所述的数据处理模块，包括：
第一获取单元，用于获取标定时的扫描图像，以及用于标定的空间三维位置信息，所述扫描图像是标定时所述影像扫描装置扫描所述人体而得到的，所述用于标定的空间三维位置信息为标定时针尖定位部和/或人体定位部的空间三维位置信息，且所述针尖与所述体内目标的距离处于指定范围，所述空间三维位置信息表征了真实的三维空间中的位置；
关系标定单元，用于根据所述标定时的扫描图像，以及所述用于标定的空间三维位置信息，标定空间映射关系；所述空间映射关系为所述扫描图像的图像三维坐标系与所述三维空间的空间三维坐标系之间的映射关系；
偏差标定单元，用于根据所述标定时的扫描图像与所述空间映射关系，标定相对位置偏差，所述相对位置偏差为标定时所述针尖与所述人体的体内目标在所述空间三维空间的位置偏差；
第二获取单元，用于获取标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息；
定位单元，用于根据所述相对位置偏差、所述空间映射关系，以及标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息，确定标定后所述体内目标的三维位置信息，所述三维位置信息包括所述空间三维位置信息以及图像三维位置信息，所述图像三维位置信息表征了所述图像三维坐标系中的位置。
根据本发明的第四方面，提供了一种电子设备，包括处理器与存储器，
所述存储器，用于存储代码；
所述处理器，用于执行所述存储器中的代码用以实现第一方面及其可选方案涉及的数据处理方法。
根据本发明的第五方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面及其可选方案涉及的数据处理方法。
本发明提供的用于体内目标定位的数据处理方法、模块与系统中，引入了引导针、针尖定位部与人体定位部，从而利用引导针、针尖定位部与人体定位部作为真实三维空间的位置参照，在此基础上，本发明在标定时先基于扫描图像与定位部的定位结果标定出空间映射关系，以及针尖与体内目标在真实三维空间的位置偏差，进而，基于空间映射关系、定位部的定位结果，以及位置偏差，即可确定正常生理活动时体内目标在图像的图像三维坐标系的位置，从而为进一步的手术操作(例如穿刺手术操作)提供准确、充分的依据。同时，在手术操作(例如穿刺手术操作)过程中，由于本发明提供了依据，可无需过多扫描人体来确定体内目标的位置，有助于降低扫描而带来的不利影响(例如对人体的危害，以及工作量的增加)，有效提高了安全性，降低了工作量。
此外，伴随着患者呼吸、心跳，患者的身体将发生一定的形变，针的针尖和患者体内病灶也将随之发生变化，然而，本发明通过对实践的研究发现，只要针尖和目标病灶(即体内目标)的差距足够小，那么在整个呼吸运动的过程中，虽然针尖和目标病灶的位置都会发生变化，但是针尖和目标病灶的相对位置不会发生明显改变。基于此设想，本发明基于标定的空间映射关系与位置偏差来定位图像三维坐标系、空间三维坐标系下体内目标的位置，可实现实时定位，并有效保障定位的准确性，从而为其他操作提供准确的依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是未发生呼吸形变时的针尖、病灶位置示意图；
图2是发生呼吸形变时的针尖、病灶位置示意图；
图3是发生呼吸形变前后针尖、病灶位置对比示意图；
图4是本发明一实施例中用于体内目标定位的系统的构造示意图；
图5是本发明一实施例中用于体内目标定位的数据处理方法的流程示意图；
图6是本发明一实施例中步骤S23的流程示意图；
图7是本发明一实施例中步骤S25的流程示意图；
图8是本发明一种举例的定位流程示意图；
图9是本发明一实施例中数据处理模块的程序单元示意图；
图10是本发明一实施例中电子设备的构造示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
为便于理解本发明实施例的方案，以下将对相关技术进行一定说明。
以CT引导下的胸腹部的消融穿刺手术为例，为了应对呼吸导致病灶位置改变的问题，通常有两种解决方案：
1.在穿刺过程中，医生每穿刺一小段距离便进行一次CT扫描，以足够多的CT扫描信息来指引穿刺方向和深度。这样做的弊端显而易见，患者往往受到较多的对人体有害的X射线的照射，这对患者而言将是不利影响；而伴随着CT扫描次数的增加，医生往往也要频繁往返于手术室内外，这将大大增加了医生的工作量。
2.采用呼吸门控技术，在病人体表特定位置粘贴对应的位置传感器或者压力传感器，之后通过CT扫描采集患者的呼吸相位信息，与此同时，通过呼吸相位监控程序监控所粘贴的传感器，从而达到实时监控患者呼吸相位的目的。在手术过程中，如果患者的呼吸相位达到了与CT扫描时的呼吸相位一致，医生将在这相位一致的时间段内进行穿刺。而该技术的缺陷也十分明显，由于只有在传感器相位和CT扫描时的呼吸相位达到一致时方能确定穿刺目标的位置，而在其他时刻时目标位置并不可知，所以该方法对手术医生的穿刺时机把握提出了相当高的要求。
本发明实施例的方案可针对于以上两种方案，弥补其缺陷。
其中，以胸腹部的微创手术为例，由于患者的自主呼吸和心跳的因素，手术病灶位置(即体内目标)极易发生变化从而难以追踪。
具体的，在胸腹部的消融穿刺手术中，当穿刺针向着指定位置(即体内目标)进行穿刺时，由于指定的病灶位置(即体内目标)对于手术医生而言并非直接面对，所以通常医生无法一次性将穿刺针穿刺至指定区域，故而穿刺针针尖位置与病灶位置之间存在一定的偏差，对应可如图1所示。
而伴随着患者呼吸运动的进行，患者的身体将发生一定的形变，穿刺针的针尖和患者体内病灶也将随之发生变化，对应可如图2所示。
对比呼吸运动过程中，穿刺针尖和病灶位置的偏移，可如图3所示；
此时，可以简单认为，只要穿刺针针尖和目标病灶(体内目标)的偏差足够小，那么在整个呼吸运动的过程中，虽然穿刺针针尖和目标病灶的位置都会发生变化，但是穿刺针针尖和目标病灶(体内目标)的相对位置不会发生改变。基于此设想，本发明实施例可以通过监控针尖的实时位置来获取目标病灶的实时位置。
进而，本发明实施例提供了一种用于体内目标定位的数据处理方法、模块与系统。
请参考图4，用于体内目标定位的系统，包括：引导针15、数据处理装置11、影像扫描装置13、针尖定位部14、人体定位部13与位置监测装置12。
所述针尖定位部14相对于所述引导针15的针尖静止，进而，针尖定位部14可固定安装于引导针15或安装于其他与引导针15相对静止的结构。所述人体定位部13的位置相对于床上的人体静止，进而，人体定位部可固定安装于人体体表或安装于其他与人体相对静止的结构。具体的，其中相对于人体的静止，可具体指相对于体内目标所处生理部位(例如胸腹)是静止的。
所述数据处理装置11能够与所述位置监测装置12、所述影像扫描装置13通讯；其中，数据处理装置11可以通过有线的方式电连接于所述位置监测装置12和/或所述影像扫描装置13，也可以通过无线的方式与所述位置监测装置12、所述影像扫描装置13通讯。不论采用何种方式，均不脱离本发明实施例的范围。
所述位置监测装置12用于监测所述针尖定位部14与所述人体定位部13在真实的三维空间中的位置，得到对应的空间三维位置信息，并将所述空间三维位置信息反馈至所述数据处理装置11。
其中，位置监测装置与定位部之间的位置监测远离可以根据需求任意变化，例如可以是基于磁场而判断位置的位置监测装置与定位部。同时，针尖定位部14、人体定位部13的数量可以是一个，也可以是多个。
所述空间三维位置信息表征了真实的三维空间中的位置，例如可以利用三维坐标系中的坐标作为空间三维位置信息。
所述影像扫描装置13用于扫描床上人体，得到对应的扫描图像，其可以为序列图像，并将所述扫描图像反馈至所述数据处理装置11；其中的影像扫描装置13可以为任意能对人体体内的形态进行扫描从而得到相应图像的任意装置，例如可以为CT扫描装置，其他举例中，影像扫描装置也可以为B超、彩超的扫描装置。
此外，人体定位部13和/或针尖定位部14可以是能够在影像扫描装置的扫描图像中显影的部件。
所述数据处理装置11用于执行本发明实施例提供的数据处理方法，同时，后文所涉及的数据处理模块可理解为集成于(或称应用于)数据处理装置而包含相应程序单元的模块。后文所涉及的电子设备可理解为该数据处理装置。
其中的引导针15，可以为任意可实现穿刺且能够安装针尖定位部14的针，其可以是手术所使用的穿刺针，也可以是与之不同的其他针。
其中的系统，可例如为胸腹部穿刺消融系统，其他举例中，该系统也可以为非用于消融的系统。本发明实施例的系统也不排除非用于穿刺的系统。
请参考图5，用于体内目标定位的数据处理方法，包括：
S21：获取标定时的扫描图像，以及用于标定的空间三维位置信息；
S22：根据所述标定时的扫描图像，以及所述用于标定的空间三维位置信息，标定空间映射关系；
其中，所述空间映射关系为所述扫描图像的图像三维坐标系与所述三维空间的三维坐标系之间的映射关系；
S23：根据所述标定时的扫描图像与所述空间映射关系，标定相对位置偏差；
S24：获取标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息；
S25：根据所述相对位置偏差、所述空间映射关系，以及标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息，确定标定后所述体内目标的三维位置信息。
所述扫描图像是标定时所述影像扫描装置扫描所述人体而得到的，所述用于标定的空间三维位置信息为标定时针尖定位部和/或人体定位部的空间三维位置信息。
其中，所述针尖与所述体内目标的距离处于指定范围，该指定范围可以根据实验或理论计算确定。同时，根据手术的类型、体内目标的位置等不同，可以配置不同的指定范围。
其中的图像三维位置信息表征了所述图像三维坐标系中的位置，对于图像而言，由于所涉及的影像(即扫描图像)是带有空间位置信息的序列图像，因此图像上每一个像素目标的位置实际都是三维的，进而，可利用图像三维坐标系中的位置表征(即可利用图像三维位置信息表征)，同时，图像三维位置信息可基于所获取到的扫描图像确定。
一种举例中，所述指定范围包括肺部的体内目标对应的第一指定范围，和/或非肺部的体内目标对应的第二指定范围；
所述第一指定范围为小于或等于20毫米；
所述第二指定范围为小于或等于50毫米。
进而，通过以上指定范围，可将针尖与体内目标的位置限定在一个较小的范围内，之所以如此，是因为：伴随着患者呼吸、心跳，患者的身体将发生一定的形变，针的针尖和患者体内病灶也将随之发生变化，然而，本发明通过对实践的研究发现，只要针尖和目标病灶(即体内目标)的差距足够小，那么在整个呼吸运动的过程中，虽然针尖和目标病灶的位置都会发生变化，但是针尖和目标病灶的相对位置不会发生明显改变。为实现该设想，本发明实施例形成了以上指定范围。
在此基础上，本发明基于标定的空间映射关系与位置偏差来定位三维坐标系下体内目标的位置，可实现实时定位，并有效保障定位的准确性，从而为其他操作提供准确的依据。
所述相对位置偏差为标定时所述针尖与所述人体的体内目标在真实三维空间(即空间三维坐标系中)的位置偏差，如以上所提到的，当针尖与体内目标处于指定范围时，即便发生呼吸、心跳，相对位置偏差依旧比较稳定，进而，可在标定后将该相对位置偏差施加于实际测得的位置，定位出体内目标的图像三维位置信息(即在图像三维坐标系的位置)、空间三维位置信息(即在空间三维坐标系的位置)。
其中一种实施方式中，请参考图6，步骤S23可以包括：
S231：在所述标定时的扫描图像中，确定用于标定的图像三维位置信息；
所述用于标定的图像三维位置信息为标定时针尖定位部与人体定位部的图像三维位置信息，所述图像三维位置信息表征了所述图像三维坐标系中的位置；
S232：根据所述用于标定的图像三维位置信息，以及所述空间映射关系，确定所述相对位置偏差。
步骤S231中，可利用任意已有或改进的影像分析算法识别出针尖定位部或人体定位部的位置，例如可以以图像三维坐标系中的某个或某些坐标来作为针尖定位部的图像三维位置信息，以图像三维坐标系中的某个或某些坐标来作为人体定位部的图像三维位置信息。不论采用何种算法，均不脱离本发明实施例的范围。
其中一种实施方式中，请参考图7，步骤S25可以包括：
S251：根据所述相对位置偏差与标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息，确定标定后所述体内目标的空间三维位置信息；
S252：根据所述空间映射关系与标定后所述体内目标的空间三维位置信息与，确定标定后所述体内目标的图像三维位置信息。
其中所提到的标定后，可以指标定后的任意时间。
请结合图8，以上方案的一种举例中，若采用CT扫描装置作为影像扫描装置，引导针穿刺至目标附近之后(即到达所述指定范围内之后)进行CT扫描，对应可得到扫描图像，由于病人体表贴有人体定位部可以直接在CT扫描装置下显影，并且该定位部的位置也很容易被位置监测装置所观测到，那么基于定位部在图像三维坐标系、空间三维坐标系两个不同坐标系下的坐标位置数据，很容易建立起两个三维坐标系之间的映射关系(即所述空间映射关系)，该过程对应于步骤S22，之后将图像数据所反应的引导针针尖位置和目标位置通过该映射关系映射到空间三维坐标系下，便可轻易计算出针尖与待穿刺目标(即体内目标)之间的偏差，该过程对应于步骤S23，之后将该偏差施加于引导针尖的实时位置之上，便可得到相应的穿刺目标的实时位置，该过程可对应于步骤S25。
可见，其中引入了引导针、针尖定位部与人体定位部，从而利用引导针、针尖定位部与人体定位部作为真实三维空间的位置参照，在此基础上，在标定时先基于扫描图像与定位部的定位结果标定出空间映射关系，以及针尖与体内目标在三维空间的位置偏差，进而，基于空间映射关系、定位部的定位结果，以及位置偏差，即可确定正常生理活动时体内目标在图像三维坐标系的位置，从而为进一步的手术操作(例如穿刺手术操作)提供准确、充分的依据。同时，在手术操作(例如穿刺手术操作)过程中，由于本发明提供了依据，可无需过多扫描人体来确定体内目标的位置，有助于降低扫描而带来的不利影响(例如对人体的危害，以及工作量的增加)，有效提高了安全性，降低了工作量。
本发明基于标定的空间映射关系与位置偏差来定位三维坐标系下体内目标的位置，可实现实时定位，并有效保障定位的准确性，从而为其他操作提供准确的依据。
以下将结合人为的操作过程，以及数据处理的过程，对使用数据处理方法、系统的一种定位过程进行详细描述：
在开始定位之前，可确保被监控的患者(即人体)被固定在床(例如CT床)上，且在定位的过程中，患者本身的位姿和位置与CT床保持相对静止。
定位过程大体可分为定位部(例如人体定位部13、针尖定位部14)的安装、引导针15的穿刺、CT影像扫描(即扫描图像的扫描)、计算引导针尖和目标的位置、计算相对位置偏差、跟踪实时位置这几个阶段。
在定位部安装的阶段，医生可将一组定位部安装于引导针上，以作为针尖定位部14，并且确保在引导针穿刺的过程中，位置监测装置可以精准地获取该引导针实时位置信息(即空间三维位置信息)。同时，将另一组定位部贴于病人体表或固定到其他易于被位置监测装置所观测的位置，作为人体定位部13，除了确保该定位部必须能在CT下显影之外，还可确保该位置不会受到呼吸等因素的影响，是基于人体相对静止的。
在引导针穿刺的阶段，可根据已知的患者体内病灶的大致位置，医生将安装了定位部的引导针穿刺至患者体内，并尽量接近体内目标。针尖距离体内目标偏差越小，那么针尖与体内目标受到呼吸等因素的影响也就越同步，那么测算的体内目标的位置也将越精确，对肺部目标而言，引导针尖到目标的偏差一般不得大于20mm(即指定范围为小于等于20mm)，而对于胸腹部其他部位的目标而言，该偏差的数值一般不得大于50mm(即指定范围为小于等于50mm)。由于允许引导针针尖距离目标存在一定偏差的原因，因此在实现上，该步骤中将引导针穿刺至目标附近的动作非常容易实现。
在将引导针穿刺至患者体内目标附近之后，需要对患者进行一个相应位置的CT扫描，以确定患者病灶(体内目标)及引导针针尖的位置情况，并由影像分析程序对CT影像进行处理，进而，可得到扫描图像，并定位出其中体内目标与针尖的位置(即图像三维位置信息)。
通过空间位置观测设备，很容易获取到人体定位部的在实际物理空间(即真实三维空间)中的位置坐标(即空间三维位置信息)。与此同时，通过CT影像数据(即扫描图像)，又很容易确定体表定位装置在影像上的位置坐标(即图像三维位置信息)。而基于这两组数据，通过使用Landmark的点匹配算法，影像分析程序很容易计算出实际物理空间位置与影像位置之间的坐标映射关系(即空间映射关系)，基于此映射关系，影像上的任何位置上的点(即图像三维坐标系的点)都可以映射到实际物理空间位置(即空间三维坐标系的位置)，而实际物理空间上的点(即空间三维坐标系的点)也可以映射到影像位置(即图像三维坐标系的位置)上。
利用影像分析程序可分析出引导针针尖在图像上的位置，之后通过图像位置和实际物理位置的映射关系计算出在CT扫描时(即标定时)，引导针针尖在实际物理空间的坐标信息(x1,y1,z1)(即空间三维位置信息)。同理，影像分析程序也可分析出体内目标在图像上的位置(即图像三维位置信息)，之后通过映射关系计算出在CT扫描时，体内目标在实际物理空间的坐标信息(x2,y2,z2)(即空间三维位置信息)。基于这两个位置，通过相应的坐标位置相减，便可以轻易计算出他们的相对位置偏移offset(x2-x1,y2-y1,z2-z1)(即相对位置偏差)。
之后，伴随着患者呼吸的进行，位置监测装置将很容易获取当前时刻的引导针针尖对应的物理空间位置信息(x11,y11,z11)(即针尖定位部的空间三维位置信息)。
将引导针针尖位置和指定目标在实际物理空间的相对位置偏移offset(即相对位置偏差)施加于当前时刻的引导针针尖的实时位置(即针尖定位部的空间三维位置信息)上，将轻易得到当前时刻患者体内目标的实际物理空间位置坐标(x11+x2-x1,y11+y2-y1,z11+z2-z1)(即体内目标的空间三维位置信息)。
基于当前时刻患者患者体内目标的实际物理空间位置坐标(即体内目标的空间三维位置信息)以及映射关系，将可以计算出当前时刻患者体内目标所在的图像位置坐标(即体内目标在图像三维坐标系的位置，亦即其图像三维位置信息)。
最后，根据所定位出的体内目标的图像三维位置信息与空间三维位置信息，医生可以对其进行进一步的处理。不论应用于何种处理，均是本发明实施例的一种举例。
采用以上定位过程的方案中，在主刀医生目力所不能及的患者体内，使用此方法监控体内特定的病灶目标(即体内目标)，将可轻易地获取该病灶目标的实时位置。与现有的呼吸门控的方式相比，无需在患者影像扫描阶段获取呼吸曲线数据，同时本方法可以选择时间窗比较宽的相位进行穿刺，不仅减少医生的手术难度，提升手术精度，减少手术风险，从而保护患者。
请参考图9，所述的数据处理模块300，包括：
第一获取单元301，用于获取标定时的扫描图像，以及用于标定的空间三维位置信息，所述扫描图像是标定时所述影像扫描装置扫描所述人体而得到的，所述用于标定的空间三维位置信息为标定时针尖定位部和/或人体定位部的空间三维位置信息，且所述针尖与所述体内目标的距离处于指定范围，所述空间三维位置信息表征了真实的三维空间中的位置；
关系标定单元302，用于根据所述标定时的扫描图像，以及所述用于标定的空间三维位置信息，标定空间映射关系；所述空间映射关系为所述扫描图像的图像三维坐标系与所述三维空间的空间三维坐标系之间的映射关系；
偏差标定单元303，用于根据所述标定时的扫描图像与所述空间映射关系，标定相对位置偏差，所述相对位置偏差为标定时所述针尖与所述人体的体内目标在所述空间三维空间的位置偏差；
第二获取单元304，用于获取标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息；
定位单元305，用于根据所述相对位置偏差、所述空间映射关系，以及标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息，确定标定后所述体内目标的三维位置信息，所述三维位置信息包括所述空间三维位置信息以及图像三维位置信息，所述图像三维位置信息表征了所述图像三维坐标系中的位置。
偏差标定单元303，具体用于：
在所述标定时的扫描图像中，确定用于标定的图像三维位置信息，所述用于标定的图像三维位置信息为标定时针尖定位部与人体定位部的图像三维位置信息，所述图像三维位置信息表征了所述图像三维坐标系中的位置；
根据所述用于标定的图像三维位置信息，以及所述空间映射关系，确定所述相对位置偏差。
定位单元305，用于：
根据所述相对位置偏差与标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息，确定标定后所述体内目标的三维位置信息；
根据所述空间映射关系与标定后所述体内目标的空间三维位置信息，确定标定后所述体内目标的图像三维位置信息。
请参考图10，提供了一种电子设备40，包括：
处理器41；以及，
存储器42，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器41配置为经由执行所述可执行指令来执行以上所涉及的方法。
处理器41能够通过总线43与存储器42通讯。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上所涉及的方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种用于体内目标定位的数据处理方法，应用于系统中的数据处理装置，其特征在于，所述系统还包括影像扫描装置、针尖定位部与人体定位部，所述针尖定位部相对于引导针的针尖静止，所述人体定位部的位置相对于床上的人体静止；
所述的数据处理方法，包括：
获取标定时的扫描图像，以及用于标定的空间三维位置信息，所述扫描图像是标定时所述影像扫描装置扫描所述人体而得到的，所述用于标定的空间三维位置信息为标定时针尖定位部和/或人体定位部的空间三维位置信息，且所述针尖与所述体内目标的距离处于指定范围，所述空间三维位置信息表征了真实的三维空间中的位置；所述指定范围包括肺部的体内目标对应的第一指定范围，和/或非肺部的体内目标对应的第二指定范围；其中，所述第一指定范围为小于或等于20毫米；所述第二指定范围为小于或等于50毫米；
根据所述标定时的扫描图像，以及所述用于标定的空间三维位置信息，标定空间映射关系；所述空间映射关系为所述扫描图像的图像三维坐标系与所述三维空间的空间三维坐标系之间的映射关系；
根据所述标定时的扫描图像与所述空间映射关系，标定相对位置偏差，所述相对位置偏差为标定时所述针尖与所述人体的体内目标在所述空间三维空间的位置偏差；
获取标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息；
根据所述相对位置偏差、所述空间映射关系，以及标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息，确定标定后所述体内目标的三维位置信息，所述三维位置信息包括所述空间三维位置信息以及图像三维位置信息，所述图像三维位置信息表征了所述图像三维坐标系中的位置。
2.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，
根据所述标定时的扫描图像与所述空间映射关系，标定相对位置偏差，包括：
在所述标定时的扫描图像中，确定用于标定的图像三维位置信息，所述用于标定的图像三维位置信息为标定时针尖定位部与人体定位部的图像三维位置信息；
根据所述用于标定的图像三维位置信息，以及所述空间映射关系，确定所述相对位置偏差。
3.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，
根据标定后所述针尖定位部的三维位置信息、所述相对位置偏差与所述空间映射关系，确定标定后所述体内目标的空间三维位置信息，以及所述体内目标在所述图像三维坐标系的位置，包括：
根据所述相对位置偏差与标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息，确定标定后所述体内目标的空间三维位置信息
根据所述空间映射关系与标定后所述体内目标的空间三维位置信息，确定标定后所述体内目标的图像三维位置信息。
4.一种用于体内目标定位的系统，其特征在于，包括：引导针、数据处理装置、影像扫描装置、针尖定位部、人体定位部与位置监测装置；所述针尖定位部相对于所述引导针的针尖静止，所述人体定位部的位置相对于床上的人体静止；所述数据处理装置能够与所述位置监测装置、所述影像扫描装置通讯；
所述位置监测装置用于监测所述针尖定位部与所述人体定位部在真实的三维空间中的位置，得到对应的空间三维位置信息，并将所述空间三维位置信息反馈至所述数据处理装置；
所述影像扫描装置用于扫描床上人体，得到对应的扫描图像，并将所述扫描图像反馈至所述数据处理装置；所述针尖定位部能够在所述扫描图像中显影；
所述数据处理装置用于执行权利要求1至3任一项所述的数据处理方法。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述影像扫描装置为CT扫描装置，所述针尖定位部固定安装于所述引导针，所述人体定位部固定安装于所述人体的体表。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统为胸腹部穿刺系统。
7.一种用于体内目标定位的数据处理模块，应用于系统中的数据处理装置，其特征在于，所述系统还包括影像扫描装置、针尖定位部与人体定位部，所述针尖定位部相对于引导针的针尖静止，所述人体定位部的位置相对于床上的人体静止；
所述的数据处理模块，包括：
第一获取单元，用于获取标定时的扫描图像，以及用于标定的空间三维位置信息，所述扫描图像是标定时所述影像扫描装置扫描所述人体而得到的，所述用于标定的空间三维位置信息为标定时针尖定位部和/或人体定位部的空间三维位置信息，且所述针尖与所述体内目标的距离处于指定范围，所述空间三维位置信息表征了真实的三维空间中的位置；所述指定范围包括肺部的体内目标对应的第一指定范围，和/或非肺部的体内目标对应的第二指定范围；其中，所述第一指定范围为小于或等于20毫米；所述第二指定范围为小于或等于50毫米；
关系标定单元，用于根据所述标定时的扫描图像，以及所述用于标定的空间三维位置信息，标定空间映射关系；所述空间映射关系为所述扫描图像的图像三维坐标系与所述三维空间的空间三维坐标系之间的映射关系；
偏差标定单元，用于根据所述标定时的扫描图像与所述空间映射关系，标定相对位置偏差，所述相对位置偏差为标定时所述针尖与所述人体的体内目标在所述空间三维空间的位置偏差；
第二获取单元，用于获取标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息；
定位单元，用于根据所述相对位置偏差、所述空间映射关系，以及标定后所述针尖定位部的空间三维位置信息，确定标定后所述体内目标的三维位置信息，所述三维位置信息包括所述空间三维位置信息以及图像三维位置信息，所述图像三维位置信息表征了所述图像三维坐标系中的位置。
8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器与存储器，
所述存储器，用于存储代码；
所述处理器，用于执行所述存储器中的代码用以实现权利要求1至4任一项所述的数据处理方法。
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1至3任一项所述的数据处理方法。
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