CN114010313A - 介入导航系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗护理装置领域，具体提供一种介入导航系统和方法。其中，介入导航系统包括：呼吸门控系统、介入装置、和三维模型搭建模块；呼吸门控系统，用于获取患者的呼吸动度信息；介入装置包括：定位单元和介入结构；定位单元，用于获取介入结构的位置信息；三维模型重建单元，用于获取预设介入区域的三维扫描影像，搭建三维血管模型；三维模型重建单元与呼吸门控系统通信连接，用于接收呼吸动度信息，基于呼吸动度信息，调节三维血管模型；三维模型重建单元与介入装置通信连接，用于接收介入结构的位置信息，并展示介入结构在三维血管模型中的对应位置。如此，医生通过三维模型图像的提示进行手术，降低手术难度，缩短手术时间。

Description

介入导航系统和方法
技术领域
本发明涉及医疗护理装置领域，具体而言涉及一种介入导航系统和方法。
背景技术
动脉栓塞术是一种重要的介入治疗技术，介入治疗技术在技术上融合了医学影像和临床治疗等多种学科，具有简便、安全、微创以及治疗后并发症少的特点，已成为肿瘤介入治疗最重要的技术之一。
传统的血管介入手术是在数字减影血管造影机(DSA)的导引下，操纵导管在人体血管内运动，将导管从病人穿刺部位送至靶血管，对病灶进行治疗。在传统血管介入手术中，患者通常会受到大量X线暴露。同时，医护人员存在长期的X射线暴露及铅衣等防护设备承重等职业危险。由于血管本身的重叠和透视以及人体其他结构的干扰，二维投影图像反应血管方向的三维信息欠缺。有时根据二维投影图像很难准确的确定血管的走行方向及分布。操作者只能根据解剖学知识及经验在脑海中重建血管的三维图像，这不仅延长了治疗时间，还增加了患者及术者暴露于X射线的时间。
发明内容
本发明实施例提供一种介入导航系统和方法，用以解决现有方案中，使用数字减影血管造影机得到二维图像，医生通过二维图像的提示进行手术难度大，手术时间长的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种介入导航系统，包括：
呼吸门控系统、介入装置、和三维模型搭建模块；
所述呼吸门控系统，用于获取患者的呼吸动度信息；
所述介入装置包括：定位单元和介入结构；所述定位单元，用于获取所述介入结构的位置信息；
所述三维模型重建单元，用于获取预设介入区域的三维扫描影像，搭建三维血管模型；
所述三维模型重建单元与所述呼吸门控系统通信连接，用于接收所述呼吸动度信息，基于所述呼吸动度信息，调节所述三维血管模型；
所述三维模型重建单元与所述介入装置通信连接，用于接收所述介入结构的位置信息，并展示所述介入结构在所述三维血管模型中的对应位置。
优选地，所述三维扫描影像为通过动脉造影技术得到的。
优选地，所述定位单元包括：传感器和接收器；
所述传感器设置在所述介入结构上；
所述接收器与所述传感器通信连接，用于接收所述传感器发送的定位信息。
优选地，所述传感器为磁导航传感器。
优选地，所述传感器为光电跟踪传感器。
优选地，所述定位单元基于实时磁导航技术确定介入结构的位置信息。
优选地，所述定位单元基于实时光电跟踪技术确定介入结构的位置信息。
优选地，所述介入结构包括：导丝和导管。
优选地，所述呼吸门控系统，包括：多个传感器；
各所述传感器，用于设置在患者胸腹部，获取患者的呼吸动度信息。
优选地，所述三维模型搭建模块，包括：主机、人机交互装置和显示屏；
所述主机用于，构建实时随患者呼吸动度信息变化的三维血管模型，并实时确定所述介入结构在所述三维血管模型中的对应位置；
所述人机交互装置，用于获取控制指令；
所述显示屏，用于基于所述控制指令，显示所述三维血管模型和所述介入结构在所述三维血管模型中的对应位置。
优选地，所述主机包括：
预搭建模块，用于基于术前CTA三维扫描影像构建三维血管模型；
优化模块，用于基于术中CTA三维扫描影像细化三维血管模型；
整合模块，用于整合所述呼吸动度信息、所述介入结构的位置信息和三维血管模型，得到实时随所述呼吸动度信息变化的三维血管模型，并确定所述介入结构在所述三维血管模型中的对应位置。
优选地，所述主机还用于基于术中CTA三维扫描影像确定栓塞效果。
第二方面，本发明实施例提供一种介入导航方法，包括：
获取预设介入区域的三维扫描影像，基于所述三维扫描影像，搭建三维血管模型；
获取患者的呼吸动度信息，基于所述呼吸动度信息，调节所述三维血管模型；
获取介入结构的位置信息，并基于所述三维模型搭建模块，展示所述介入结构在所述三维血管模型中的对应位置。
优选地，所述获取介入结构的位置信息，包括：
通过预先设置在所述介入结构上的传感器，和与所述传感器无线通信连接的接收器，获取介入结构的位置信息。
优选地，还包括：
获取预设介入区域的术中CTA三维扫描影像；
基于所述术中CTA三维扫描影像，细化所述三维血管模型。
优选地，还包括：
基于所述术中CTA三维扫描影像，判断手术中栓塞是否达到预设要求；
若未达到预设要求，则发出提示。
本发明实施例提供的介入导航系统，包括：呼吸门控系统、介入装置、和三维模型搭建模块；所述呼吸门控系统，用于获取患者的呼吸动度信息；所述介入装置包括：定位单元和介入结构；所述定位单元，用于获取所述介入结构的位置信息；所述三维模型重建单元，用于获取预设介入区域的三维扫描影像，搭建三维血管模型；所述三维模型重建单元与所述呼吸门控系统通信连接，用于接收所述呼吸动度信息，基于所述呼吸动度信息，调节所述三维血管模型；所述三维模型重建单元与所述介入装置通信连接，用于接收所述介入结构的位置信息，并展示所述介入结构在所述三维血管模型中的对应位置。如此，在医生需要进行手术时，本发明提供的介入导航系统可以提供较为清晰的三维血管模型同时还可以提供介入结构的位置信息，医生在进行手术时，可以基于三维血管模型介入结构的对应位置进行手术，减少手术时使用的时间，避免医生通过二维图像的提示时手术难度大，手术时间长的问题。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的介入导航系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的介入导航系统的部分结构示意图；
图3为本发明实施例提供的介入导航方法的流程示意图。
附图标记：
1:三维模型搭建模块； 2:呼吸门控系统； 3:介入装置；
31:接收器； 32:介入结构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
随着动脉栓塞术是一种重要的介入治疗技术，介入治疗方法在技术上融合了医学影像和临床治疗等多种学科，具有简便、安全、微创以及治疗后并发症少的特点，已成为肿瘤介入治疗最重要的技术之一。
传统的血管介入手术是在数字减影血管造影机(DSA)的导引下，操纵导管在人体血管内运动，将导管从病人穿刺部位送至靶血管，对病灶进行治疗。在传统血管介入手术中，患者通常会受到大量X线暴露。同时，医护人员存在长期的X射线暴露及铅衣等防护设备承重等职业危险。
除此之外，在传统的介入手术中，由于血管本身的重叠和透视以及人体其他结构的干扰，二维投影图像反应血管方向的三维信息欠缺。有时根据二维投影图像很难准确的确定血管的走行方向及分布。操作者只能根据解剖学知识及经验在脑海中重建血管的三维图像，这不仅延长了治疗时间，还增加了患者及术者暴露于X射线的时间。因此，临床需要能够反映导丝、导管及其与血管相对位置的三维血管图像。
针对上述问题，本发明实施例提供了一种介入导航系统和方法。图1为本发明实施例提供的介入导航系统的结构示意图，如图1所示，该介入导航系统包括：呼吸门控系统2、介入装置3、和三维模型搭建模块1；
所述呼吸门控系统2，用于获取患者的呼吸动度信息；
参照图2，所述介入装置3包括：定位单元和介入结构32；所述定位单元，用于获取所述介入结构32的位置信息；
所述三维模型重建单元，用于获取预设介入区域的三维扫描影像，搭建三维血管模型；
所述三维模型重建单元与所述呼吸门控系统2通信连接，用于接收所述呼吸动度信息，基于所述呼吸动度信息，调节所述三维血管模型；
所述三维模型重建单元与所述介入装置3通信连接，用于接收所述介入结构32的位置信息，并展示所述介入结构32在所述三维血管模型中的对应位置。具体的，介入结构32的位置信息可以是，介入结构32相对于人体一些确定结构的位置，如此可以基于这些确定结构的位置，确定介入结构32在三维血管模型中的对应位置。
其中，所述三维扫描影像为通过动脉造影技术得到的。
需要说明的是，动脉造影技术，即血管造影，是一种介入检测方法，将显影剂注入血管里。因为X光无法穿透显影剂，血管造影正是利用这一特性，通过显影剂在X光下所显示的影像来诊断血管病变的。血管造影将造影剂引入靶血管，通过计算机把血管造影片上的骨与软组织的影像消除，仅在影像片子上突出血管的一种摄影技术，是所有血管疾病检查的金标准。不但能够清晰的了解影像病变，而且在造影过程中就可以了解血管内的血流、血管壁等情况，全面判断血管结构及功能变化。使用造影剂后可使血管显像更为清晰，并能够发现被其他组织所掩盖的微小病变，为确诊和治疗提供了可靠的依据。目前主要用于显示血管的扩张、畸形、痉挛、狭窄、梗塞、出血，已经广泛应用于临床，被临床医生和患者所认可。
所述定位单元包括：传感器和接收器31；所述传感器设置在所述介入结构32上；所述接收器31与所述传感器通信连接，用于接收所述传感器发送的定位信息。所述定位单元基于实时磁导航技术确定介入结构32的位置信息。所述定位单元基于实时光电跟踪技术确定介入结构32的位置信息。
需要说明的是，磁导航技术即磁导航传感器技术，可以通过电磁特性，确定位置信息。光电跟踪技术也是现有的跟踪技术，可以试试获取介入结构32的位置。具体的，所述传感器为磁导航传感器。所述传感器为光电跟踪传感器。
进一步的，所述介入结构32包括：导丝和导管。具体的，传感器可以设定在所述导丝和导管的头部，当然基于具体的手术状况，可以选择传感器设定的具体位置，如此，传感器的设定更加的灵活，可以更加针对性的获得介入结构32的位置信息。需要说明的是，介入结构32是现有的常用的器械，所以在此不在进行进一步的说明。
具体的，所述呼吸门控系统2，包括：多个传感器；各所述传感器，用于设置在患者胸腹部，获取患者的呼吸动度信息。实际使用中，可以通过患者胸腹部的传感器，将患者呼吸动度信息实时整合到三维血管模型中，确定三维血管模型随着患者呼吸的变化。
需要说明的是，再具体的应用中，主要应用于在胸腔部分的手术中，再该部位，呼吸对于手术的影响较大，所以采用上述方式，特别是基于呼吸门控系统2，将患者呼吸动度信息实时整合到三维血管模型中的方式，如此使得医生可以获取在患者呼吸状态时，这一部分的三维血管模型。
所述三维模型搭建模块1，包括：主机、人机交互装置和显示屏；
所述主机用于，构建实时随患者呼吸动度信息变化的三维血管模型，并实时确定所述介入结构32在所述三维血管模型中的位置；
所述人机交互装置，用于获取控制指令；
所述显示屏，用于基于所述控制指令，显示所述三维血管模型和所述介入结构32在所述三维血管模型中的对应位置。
所述主机包括：预搭建模块，用于基于术前CTA三维扫描影像构建三维血管模型；优化模块，用于基于术中CTA三维扫描影像细化三维血管模型；整合模块，用于整合所述呼吸动度信息、所述介入结构32的位置信息和三维血管模型，得到实时随所述呼吸动度信息变化的三维血管模型，并确定所述介入结构32在所述三维血管模型中的对应位置。
进一步的，所述主机还用于基于术中CTA三维扫描影像确定栓塞效果。
如此设置，在进行医生需要进行手术时，本提供的介入导航系统可以提供较为清晰的三维血管模型同时还可以提供介入结构32的位置信息，医生在进行手术时，可以基于三维血管模型介入结构32的对应位置进行手术，减少手术时使用的时间，避免医生通过二维图像的提示时手术难度大，手术时间长的问题。
本发明实施例还提供一种介入导航方法，参照图3，介入导航方法包括：
步骤301，获取预设介入区域的三维扫描影像，基于所述三维扫描影像，搭建三维血管模型；
具体的，步骤301中获取的三维扫描影像为术前的CTA图像。术前的CTA图像为通过向患者静脉注射造影剂，CT扫描得到增强扫描图像，三维重建出大血管图像。
步骤302，获取所述获取患者的呼吸动度信息，基于所述呼吸动度信息，调节所述三维血管模型；
步骤303，获取介入结构的位置信息，并基于所述三维模型搭建模块，展示所述介入结构在所述三维血管模型中的对应位置。
具体的，该步骤中，可以通过预先设置在所述介入结构上的传感器，和与所述传感器无线通信连接的接收器，获取介入结构的位置信息。
如此设置，可以为医生提供较为清晰的三维血管模型，同时还可以提供介入结构的位置信息，医生在进行手术时，可以基于三维血管模型介入结构的对应位置进行手术，减少手术时使用的时间，避免医生通过二维图像的提示时，二维图像表达信息少的缺点。
进一步的，在手术的过程中，医生为了获取更多的信息，一般会使用术中CTA扫描。基于此，本发明实施例提供的介入导航方法还包括如下步骤：
步骤304，获取预设介入区域的术中CTA三维扫描影像；
步骤305，基于所述术中CTA三维扫描影像，细化所述三维血管模型。
具体的，术前CTA及术中CTA图像整合重建：将术前CTA图像和术中CTA图像整合重建得到精细的肝动脉三维血管图像，同时将病灶大小、位置、靶血管位置、有无动静脉瘘、有无癌栓等信息整合进三维图像中。
进一步的，在医生进行一些特定的手术时，例如医生进行栓塞时，本发明实施例提供的介入导航方法还包括：
步骤306，基于所述术中CTA三维扫描影像，判断手术中栓塞是否达到预设要求；
步骤307，若所述未达到预设要求，则发出提示。
如此设置，可以刻评估治疗效果，栓塞不完全时，可及时追加栓塞剂进行栓塞，具体的评估方式可以是计算机基于预设的模型和规则确定是否出现栓塞不完全的情况。当然也可以是由医生基于显示的图像确定是否出现栓塞不完全的情况。
本发明实施例提供的介入导航方法与本发明实施例提供的介入导航系统可以互相参考。
本发明实施例提供的介入导航系统和方法的具体应用场景如下所示：
术前三维血管重建：通过静脉注射造影剂，CT扫描得到增强扫描图像，三维重建出大血管图像。
穿刺：采用seldinger技术将5F鞘管至于股动脉(腹股沟下方约2-3cm)。
肝动脉置管：通过传感装置将导丝导管图像实时整合进三维血管图像，在三维图像引导下经导管成型、挂管等步骤，将导管置于腹腔干或肝动脉。
需要说明的是，本步骤是本发明实施例提供的介入导航系统的一种常见的应用场景，通过这种方式，可以使得医生在手术时，基于三维图像进行手术，引通过三维图像引导医生进行导管成型、挂管等步骤，将导管置于腹腔干或肝动脉。
CTHA：通过导管注入造影剂，然后进行CT扫描，得到肝动脉及其分支的精确图像。
术前CTA及CTHA图像整合重建：将术前CTA图像和CTHA图像整合重建得到精细的肝动脉三维血管图像，同时将病灶大小、位置、靶血管位置、有无动静脉瘘、有无癌栓等信息整合进三维图像中。
需要说明的是，血管三维模型是基于CT扫描图像确定的，所以CT扫描图的进一步的精确，可以提供血管三维模型的精细程度，可以更好的辅助医生进行手术。术前CTA及CTHA图像整合重建可以使得血管三维模型更加的精确，得到的三维图像可以更加准确的反映出一些具体的信息，例如：病灶大小、位置、靶血管位置、有无动静脉瘘、有无癌栓等。
超-超选择靶血管置管：通过实时三维导航图像引导，将微导管置于靶血管内。
栓塞：将栓塞剂通过微导管注入靶血管进行栓塞。
效果实时评估：栓塞剂注入完成后，进行CT扫描，评估栓塞效果，必要时可追加栓塞剂。
后续处理：冲管、拔管，压迫器加压包扎股动脉穿刺点。
需要说明的是，CT扫描已经是一种成熟的技术，本发明实施例提供的方案中，基于CT扫描结构进行三维建模得到三维图像也是现有方案的一种。
本发明实施例核心技术在于，本发明实施例提供的方案中医护人员基本无X射线暴露，同时患者受到的X射线暴露时间会大大减少。该手术系统由于医护人员无X射线暴露，所以无需穿戴铅衣等防护装具，避免了承重负担，改善了介入科医护人员的职业危害。本发明通过三维血管图像实时引导，使得超选靶血管更加精准，这不仅提高了治疗效果，同时减少了手术时间，降低了医护人员的劳动强度，减轻了患者的治疗痛苦。本发明可以即刻评估治疗效果，栓塞不完全时，可追加栓塞剂进行栓塞。不仅可以提高治疗效果，还避免了患者多次TACE，减轻了患者的经济负担。
具体的，本发明实施例提供的方案中，即刻评估治疗效果，栓塞不完全时，可追加栓塞剂进行栓塞，具体的评估方式可以是计算机基于预设的模型和规则确定是否出现栓塞不完全的情况。也可以是由医生基于显示的图像确定是否出现栓塞不完全的情况。
若是由医生确定是否出现栓塞不完全的情况，对于医生的能力具有一定的要求，而且，需要占用医生的时间和精力。若是使用基于预设的模型和规则确定是否出现栓塞不完全的情况，需要由具有经验的医生进行判断规则的制定，或者获取大量的相关医疗数据，基于深度学习的方式搭建判断模型，如此使得主机可以自动判断是否出现栓塞不完全的情况，如出现问题，则提示医生进行进一步的手术。
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单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。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实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种介入导航系统，其特征在于，包括：呼吸门控系统、介入装置、和三维模型搭建模块；
所述呼吸门控系统，用于获取患者的呼吸动度信息；
所述介入装置包括：定位单元和介入结构；所述定位单元，用于获取所述介入结构的位置信息；
所述三维模型重建单元，用于获取预设介入区域的三维扫描影像，搭建三维血管模型；
所述三维模型重建单元与所述呼吸门控系统通信连接，用于接收所述呼吸动度信息，基于所述呼吸动度信息，调节所述三维血管模型；
所述三维模型重建单元与所述介入装置通信连接，用于接收所述介入结构的位置信息，并展示所述介入结构在所述三维血管模型中的对应位置。
2.根据权利要求1所述的介入导航系统，其特征在于，所述三维扫描影像为通过动脉造影技术得到的。
3.根据权利要求1所述的介入导航系统，其特征在于，所述定位单元包括：传感器和接收器；
所述传感器设置在所述介入结构上；
所述接收器与所述传感器通信连接，用于接收所述传感器发送的定位信息。
4.根据权利要求1所述的介入导航系统，其特征在于，所述三维模型搭建模块，包括：主机、人机交互装置和显示屏；
所述主机，用于构建实时随患者呼吸动度信息变化的三维血管模型，并实时确定所述介入结构在所述三维血管模型中的对应位置；
所述人机交互装置，用于获取控制指令；
所述显示屏，用于基于所述控制指令，显示所述三维血管模型和所述介入结构在所述三维血管模型中的对应位置。
5.根据权利要求4所述的介入导航系统，其特征在于，所述主机包括：
预搭建模块，用于基于术前CTA三维扫描影像构建三维血管模型；
优化模块，用于基于术中CTA三维扫描影像细化三维血管模型；
整合模块，用于整合所述呼吸动度信息、所述介入结构的位置信息和三维血管模型，得到实时随所述呼吸动度信息变化的三维血管模型，并确定所述介入结构在所述三维血管模型中的对应位置。
6.根据权利要求4所述的介入导航系统，其特征在于，所述主机还用于基于术中CTA三维扫描影像确定栓塞效果。
7.一种介入导航方法，其特征在于，包括：
获取预设介入区域的三维扫描影像，基于所述三维扫描影像，搭建三维血管模型；
获取患者的呼吸动度信息，基于所述呼吸动度信息，调节所述三维血管模型；
获取介入结构的位置信息，并基于所述三维模型搭建模块，展示所述介入结构在所述三维血管模型中的对应位置。
8.根据权利要求7所述的介入导航方法，其特征在于，所述获取介入结构的位置信息，包括：
通过预先设置在所述介入结构上的传感器，和与所述传感器无线通信连接的接收器，获取介入结构的位置信息。
9.根据权利要求8所述的介入导航方法，其特征在于，还包括：
获取预设介入区域的术中CTA三维扫描影像；
基于所述术中CTA三维扫描影像，细化所述三维血管模型。
10.根据权利要求9所述的介入导航方法，其特征在于，还包括：
基于所述术中CTA三维扫描影像，判断手术中栓塞是否达到预设要求；
若未达到预设要求，则发出提示。
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Citations (5)

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US20180075221A1 (en) * 2016-09-13 2018-03-15 Ebit Srl Interventional Radiology Structured Reporting Workflow Utilizing Anatomical Atlas
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CN112245003A (zh) * 2020-10-20 2021-01-22 哈尔滨医科大学 一种基于2d和3d造影图像转换的栓塞放置点定位方法
CN113425411A (zh) * 2021-08-04 2021-09-24 成都科莱弗生命科技有限公司 一种病变定位导航的方法和装置

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