CN115462885A - 一种经皮穿刺方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及经皮穿刺技术领域，提供了一种经皮穿刺方法，包括以下步骤：对待穿刺对象进行粗穿刺，将穿刺针穿刺到穿刺目标位置的预设范围内；获取所述待穿刺对象的穿刺中影像数据，并基于所述穿刺中影像数据上的穿刺针影像位置信息和穿刺目标影像位置信息，规划所述穿刺针继续执行的穿刺路径；按照一预设时间间隔，对所述穿刺针的当前位置进行判断，当所述穿刺针的当前位置与所述穿刺中影像数据中的所述穿刺针重合时，依据所述穿刺路径将所述穿刺针穿刺到所述穿刺目标位置。解决在微创手术中，由于患者的自主呼吸和心跳的因素，手术病灶位置极易发生变化从而难以追踪的问题。

Description

一种经皮穿刺方法及系统

技术领域

本发明涉及经皮穿刺的技术领域，尤其涉及一种经皮穿刺方法及系统。

背景技术

在普通的胸腹部外科手术中，主刀医生通常将患者的胸腹部完全切开，通过肉眼或是触碰等手段直观感知待处理的病灶的位置、大小、形状、硬度等信息，从而可以直接对相应的病灶进行手术处理。

微创手术却并非如此，在普通的微创手术中，主刀医生并非完全切开患者的胸腹部直接面对病灶，而是通过腹腔镜、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穿刺手术为例，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的滞后性，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。

在现有技术中，在CT引导下的胸腹部肿瘤消融穿刺手术中，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，患者往往受较多的对人体有害的X射线的照射，这对患者而言是不利影响；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间把握提出了相当高的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种经皮穿刺方法及系统，解决在微创手术中，由于患者的自主呼吸和心跳的因素，手术病灶位置极易发生变化从而难以追踪的问题。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种经皮穿刺方法，包括以下步骤：

对待穿刺对象进行粗穿刺，将穿刺针穿刺到穿刺目标位置的预设范围内；

获取所述待穿刺对象的穿刺中影像数据，并基于所述穿刺中影像数据上的穿刺针影像位置信息和穿刺目标影像位置信息，规划所述穿刺针继续执行的穿刺路径；

按照一预设时间间隔，对所述穿刺针的当前位置进行判断，当所述穿刺针的当前位置与所述穿刺中影像数据中的所述穿刺针重合时，依据所述穿刺路径将所述穿刺针穿刺到所述穿刺目标位置。

进一步地，在对所述待穿刺对象进行所述粗穿刺之前，还包括：

选定一能够被影像拍摄设备拍摄的固定平台，将所述待穿刺对象固定于所述固定平台上，所述待穿刺对象的位姿和位置与所述固定平台保持相对静止；

在所述待穿刺对象上选定一基于所述待穿刺对象相对静止的位置，布置第一空间定位装置，在所述穿刺针上布置第二空间定位装置，并设置与所述第一空间定位装置和所述第二空间定位装置相对应的空间观测设备。

进一步地，对所述待穿刺对象进行所述粗穿刺，具体为：

获取所述待穿刺对象的穿刺前影像数据，基于所述穿刺前影像数据，确认所述穿刺目标位置，将所述穿刺针穿刺到所述穿刺目标位置的预设范围内。

进一步地，在对所述穿刺针的当前位置进行判断之前，还包括：将所述穿刺针的穿刺针物理空间位置信息转换到所述穿刺中影像数据的坐标系中，具体为：

通过所述空间观测设备，获取所述第一空间定位装置的第一空间定位物理空间位置信息；

通过所述穿刺中影像数据，获取所述第一空间定位装置在所述穿刺中影像数据中的第一空间定位影像位置信息；

基于所述第一空间定位物理空间位置信息和所述第一空间定位影像位置信息，计算物理空间位置与影像位置之间的坐标映射关系；

通过所述空间观测设备，获取所述第二空间定位装置的第二空间定位物理空间位置信息，并根据所述第二空间定位装置与所述穿刺针的固定连接关系计算出所述穿刺针物理空间位置信息，根据所述坐标映射关系将所述穿刺针物理空间位置信息转换到所述穿刺中影像数据的坐标系中。

进一步地，所述预设时间间隔，具体为：

获取心跳周期，将所述心跳周期通过正弦波进行拟合；

计算心跳从所述正弦波的位置中点到位置极点的运动时间，并兼顾精度和系统检测负担，取所述运动时间的一半作为所述预设时间间隔。

进一步地，判断所述穿刺针的当前位置与所述穿刺针影像数据中的所述穿刺针是否重合，具体为：

当所述穿刺针当前针尖位置(x0，y0，z0)和所述穿刺针影像数据中的所述穿刺针的针尖位置(x1，y1，z1)之间的距离小于1毫米，且所述穿刺针当前针向量(x00，y00，z00)和所述穿刺针影像数据中的所述穿刺针的针向量(x11，y11，z11)小于5度时，判定所述穿刺针的当前位置与所述穿刺针影像数据中的所述穿刺针重合。

一种用于执行如上述的经皮穿刺方法的系统，其特征在于，包括：

粗穿刺模块，用于对待穿刺对象进行粗穿刺，将穿刺针穿刺到穿刺目标位置的预设范围内；

路径规划模块，用于获取所述待穿刺对象的穿刺中影像数据，并基于所述穿刺中影像数据上的穿刺针影像位置信息和穿刺目标影像位置信息，规划所述穿刺针继续执行的穿刺路径；

精穿刺模块，用于按照一预设时间间隔，对所述穿刺针的当前位置进行判断，当所述穿刺针的当前位置与所述穿刺中影像数据中的所述穿刺针重合时，依据所述穿刺路径将所述穿刺针穿刺到所述穿刺目标位置。

一种用于执行如上述的经皮穿刺方法的系统，其特征在于，包括：影像拍摄设备、固定平台、第一空间定位装置、第二空间定位装置、空间观测设备、影像分析装置、穿刺针、穿刺执行机构和机械臂；

所述影像拍摄设备，用于在对待穿刺对象进行粗穿刺之前，以及在粗穿刺之后进行拍摄，获取穿刺前影像数据和穿刺中影像数据；

所述固定平台，用于固定所述待穿刺对象，并放置于所述影像拍摄设备视野范围内，所述待穿刺对象的位姿和位置与所述固定平台保持相对静止；

所述第一空间定位装置，用于观察所述待穿刺对象的物理空间位置信息，并设置于所述待穿刺对象上与所述待穿刺对象保持相对静止的位置；

所述第二空间定位装置，用于观察所述穿刺针的物理空间位置；

所述空间观测设备，用于观察所述第一空间定位装置和所述第二空间定位装置的位置信息；

所述影像分析装置，用于对所述穿刺前影像数据和所述穿刺中影像数据进行分析，并规划穿刺路径；

所述穿刺针，用于执行穿刺动作，并通过所述穿刺执行机构与所述机械臂固定。

一种计算机设备，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有计算机代码，所述计算机代码被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如上述的方法。

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代码，当所述计算机代码被执行时，如上述的方法被执行。

与现有技术相比，本发明包括以下有益效果是：

通过提供一种经皮穿刺方法，包括以下步骤：对待穿刺对象进行粗穿刺，将穿刺针穿刺到穿刺目标位置的预设范围内；获取所述待穿刺对象的穿刺中影像数据，并基于所述穿刺中影像数据上的穿刺针影像位置信息和穿刺目标影像位置信息，规划所述穿刺针继续执行的穿刺路径；按照一预设时间间隔，对所述穿刺针的当前位置进行判断，当所述穿刺针的当前位置与所述穿刺中影像数据中的所述穿刺针重合时，依据所述穿刺路径将所述穿刺针穿刺到所述穿刺目标位置。上述技术方案，先对待穿刺对象进行粗穿刺，在粗穿刺完成之后，基于粗穿刺的结果进行路径规划，再根据规划好的路径穿刺到目标位置，能够解决在微创手术中，由于患者的自主呼吸和心跳的因素，手术病灶位置极易发生变化从而难以追踪的问题。同时该技术方案能够降低待穿刺对象接受到有害射线的量，减少医生的工作量，提高穿刺精确度。

附图说明

图1为本发明第一实施例中经皮穿刺方法整体流程图；

图2为本发明第一实施例中粗穿刺后影像数据示意图；

图3为本发明第一实施例中影像数据信息跌跤的示意图；

图4为本发明第二实施例中经皮穿刺系统整体结构图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

第一实施例

如图1所示，本实施例提供了一种经皮穿刺方法，具体为一种简易的穿刺流程方法，能够减轻乃至消除穿刺流程中穿刺操作人员受病人呼吸运动所带来的穿刺精度受影响的问题，包括以下步骤：

S1：对待穿刺对象进行粗穿刺，将穿刺针穿刺到穿刺目标位置的预设范围内。

具体的，如图2所示，由于在穿刺手术中，例如胸腹部的消融穿刺手术，当穿刺针向着指定位置进行穿刺时，由于指定的病灶位置(穿刺目标位置)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穿刺目标位置之间将存在一定的偏差。但是，如果想一次性将穿刺针穿刺到位，将采用如背景技术中的方案，在穿刺过程中，医生每穿刺一小段距离便需要进行一次影像扫描，以足够多的影像扫描信息来指引穿刺方向和深度，这将导致待穿刺对象在一次穿刺中接收到太多的对人体有害的射线照射，同时医生也需要频繁往返于手术室内外，将大大增加医生的工作量。或者采用呼吸门控技术，在待穿刺对象体表特定位置粘贴对应的位置传感器或者压力传感器，之后通过影像扫描采集待穿刺对象的呼吸相位信息，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影像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影像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。

因此，基于以上问题，在本发明的技术方案中，我们采用的是先进行粗穿刺，粗穿刺完成后再基于粗穿刺的结果，规划穿刺路径，后根据穿刺路径将穿刺针穿刺到穿刺目标位置。该方法能减少待穿刺对象接收到有害射线的量，仅需要在粗穿刺前和粗穿刺后进行采集两次影像数据，同时大大减少医生的工作量，也加快穿刺速度，减少穿刺时间。

进一步地，在对所述待穿刺对象进行所述粗穿刺之前，也即在开展整个穿刺手术之前，我们需要做一些准备工作，以利于穿刺手术顺利的进行，具体包括：选定一能够被影像拍摄设备拍摄的固定平台，将所述待穿刺对象固定于所述固定平台上，所述待穿刺对象的位姿和位置与所述固定平台保持相对静止；在所述待穿刺对象上选定一基于所述待穿刺对象相对静止，并确保该位置不会受到呼吸心跳等因素影像的位置，布置第一空间定位装置，在所述穿刺针上布置第二空间定位装置，并设置与所述第一空间定位装置和所述第二空间定位装置相对应的空间观测设备。其中，影像拍摄设备一般为CT机，固定平台一般为CT床，在本发明的穿刺方法进行的过程中，必须确保被监控的患者(待穿刺对象)被固定在CT床上，且在该方法的使用期间，患者本身的位姿和位置与CT床保持相对静止。同时，必须确保第一空间定位装置和第二空间定位装置的精准的实时位置是可以被空间观测设备所观测到的。

在以上准备工作做完之后，我们即对待穿刺对象进行粗穿刺，具体为：获取所述待穿刺对象的穿刺前影像数据，基于所述穿刺前影像数据，确认所述穿刺目标位置，将所述穿刺针穿刺到所述穿刺目标位置的预设范围内。粗穿刺过程并不要求穿刺到位，也不需要在导航系统中规划初步的路径，而是由医生凭借自己的经验和认知穿刺到穿刺目标附近即可。举个例子来说，就癌症治疗中的经皮消融穿刺手术而言，粗穿刺确实可能会面临穿破肿瘤造成癌细胞扩散的风险，但如果结合医生的经验判断，该风险应当是可控的。就粗穿刺的深度限制问题而言，本发明强调的是穿刺到穿刺目标附近而非经过病灶，因此在粗穿刺的过程中对于深度是否不应当大于穿刺点到穿刺目标的实际深度，也没有限制，只需要将穿刺针的针尖移动到穿刺目标位置的附近，在可控的对病灶不会产生影像的预设范围内即可。这个可控的预设范围一般医生完全能够凭借经验和认知进行控制。

S2：获取所述待穿刺对象的穿刺中影像数据，并基于所述穿刺中影像数据上的穿刺针影像位置信息和穿刺目标影像位置信息，规划所述穿刺针继续执行的穿刺路径。

具体的，在粗穿刺完成，将穿刺针穿刺到待穿刺对象的穿刺目标位置附近之后，需要对待穿刺对象进行一个相应位置的CT扫描，获取穿刺中影像数据，以确定穿刺目标位置即穿刺针针尖的位置情况，并由影像分析程序对影像数据进行处理。

基于穿刺中影像数据，影像分析程序很容易在图像上将停留在待穿刺对象体内的穿刺针分割出来，并获取其在图像上的位置信息，针尖位置记为(x0，y0，z0)，归一化后的穿刺针向量记为(x00，y00，z00)。

基于穿刺中影像数据以及影像上的穿刺针影像位置信息和穿刺目标影像位置信息，医生可以制定不需要对当前穿刺针进行不复读修正就可以继续执行的穿刺路径规划P。

S3：按照一预设时间间隔，对所述穿刺针的当前位置进行判断，当所述穿刺针的当前位置与所述穿刺中影像数据中的所述穿刺针重合时，依据所述穿刺路径将所述穿刺针穿刺到所述穿刺目标位置。

具体的，在最终的穿刺阶段，需要对穿刺针的当前位置进行判断，当穿刺针的当前位置与穿刺中影像数据中的穿刺针重合时，才允许穿刺针进行最终穿刺。由于穿刺目标位置受呼吸和心跳的影响，在整个呼吸或者心跳的周期中，位置会发生变化，我们需要找到呼吸或心跳运动的时间周期中，穿刺针与影像数据中重合时的时间点进行穿刺。

获取呼吸或心跳运动的时间周期中，穿刺针与影像数据中重合时的时间点，具体方法为：取呼吸和心跳中变化周期短的心跳因素来进行考虑，获取心跳周期，将所述心跳周期通过正弦波进行拟合；计算心跳从所述正弦波的位置中点到位置极点的运动时间，并兼顾精度和系统检测负担，取所述运动时间的一半作为所述预设时间间隔。举个例子来说，以人体的心跳频率75次/分和呼吸频率15次/分来计算，取变化周期最短的心跳因素来考虑，每个心跳周期大致为0.8秒，以正弦波来拟合的话，从位置中点向位置极限运动过程为1/4周期，大致为0.2秒，兼顾精确和系统检测负担的需求，取该数据的一半即为0.1秒，作为我们每一次判断的预设时间间隔。开启一个判断循环，按照计算好的预设时间间隔，在每一个预设时间间隔内部，判断穿刺针的当前位置与穿刺中影像数据中的穿刺针是否重合，若重合执行穿刺操作，结束判断循环，若不重合，等待下一次的循环。

由于穿刺针的当前位置是在实际物理空间中的，与穿刺中影像数据中的穿刺针不同属于一个坐标系，因此在对穿刺针的当前位置进行判断之前，还需要，将穿刺针的穿刺针物理空间位置信息转换到所述穿刺中影像数据的坐标系中，具体为：通过所述空间观测设备，获取所述第一空间定位装置的第一空间定位物理空间位置信息；通过所述穿刺中影像数据，获取所述第一空间定位装置在所述穿刺中影像数据中的第一空间定位影像位置信息；基于所述第一空间定位物理空间位置信息和所述第一空间定位影像位置信息，计算物理空间位置与影像位置之间的坐标映射关系；通过所述空间观测设备，获取所述第二空间定位装置的第二空间定位物理空间位置信息，并根据所述第二空间定位装置与所述穿刺针的固定连接关系计算出所述穿刺针物理空间位置信息，根据所述坐标映射关系将所述穿刺针物理空间位置信息转换到所述穿刺中影像数据的坐标系中。

对于坐标映射关系的计算过程，在本实施例中举个例子进行说明：假设贴于人体表面的第一空间定位装置上有4个标记点，这4个标记点可以在CT影像上显影，同时标记点位置也可以被空间观测设备所观测到。基于CT影像对标记点进行分割，所得到的标记点在图像上的位置分别为(xi1，yi1，zi1)，(xi2，yi2，zi2)，(xi3，yi3，zi3)，(xi4，yi4，zi4)，同时通过空间观测设备获得相应的标记点空间位置坐标为(xr1，yr1，zr1)，(xr2，yr2，zr2)，(xr3，yr3，zr3)，(xr4，yr4，zr4)。基于相同的点分别在CT影像数据和实际物理空间中的两组坐标数据，简单使用Landmark坐标匹配算法，可以轻易算出CT影像坐标和实际物理空间坐标的坐标映射关系。通过空间观测设备，也很容易获取穿刺针在实际物理空间中的位置坐标。通过之前计算出来的实际物理空间位置与影像位置之间的坐标映射关系，可以将穿刺针在实际物理空间中的位置坐标转化到CT影像数据坐标，将转化后的针尖位置记为(x1，y1，z1)，转化后的并经过了归一化的穿刺针向量记为(x11，y11，z11)。

在通过坐标映射关系将穿刺针的坐标转换到影像数据对应的坐标中后，影像分析程序，将判断穿刺针的当前位置与所述穿刺针影像数据中的所述穿刺针是否重合，具体为：当所述穿刺针当前针尖位置(x0，y0，z0)和所述穿刺针影像数据中的所述穿刺针的针尖位置(x1，y1，z1)之间的距离小于1毫米，且所述穿刺针当前针向量(x00，y00，z00)和所述穿刺针影像数据中的所述穿刺针的针向量(x11，y11，z11)小于5度时，判定所述穿刺针的当前位置与所述穿刺针影像数据中的所述穿刺针重合。此时可以认为，当前待穿刺对象的呼吸相位和影像数据上的呼吸相位一致，医生根据影像分析程序中规划路径的提示，将穿刺针调整到和穿刺路径规划一致，将穿刺针穿刺到穿刺目标位置。

进一步地，为了方便对本发明的发明点理解更透彻。如图3所示，在本实施例中对影像数据上的叠加信息进行说明。在CT扫描的穿刺中影像数据上，通过软件中的影像分割功能，将穿刺针在影像上的位置分割出来。另外，由于穿刺针上有导航定位装置，基于物理空间坐标与图像空间坐标之间的坐标映射关系，也可以将穿刺针在当前物理空间中的实时位置叠加到图像上进行显示。与此同时，根据图像扫描信息，医生将对后续的穿刺路径进行规划，规划路径也将同时显示在图像上。因此，在影像导航处理软件中，除了当前扫描的影像数据之外，还叠加了三种信息，他们分别是：穿刺针影像位置、穿刺针实时空间物理位置以及穿刺规划路径。通常而言，由于呼吸运动的影像，穿刺针在当前物理空间中的位置是实时变化，因此，反映到图像上的叠加信息也是不断变化的，且其位置信息会在某个瞬间与穿刺针影像位置重叠，但其余时刻，穿刺针物理空间位置和影像位置是不重叠的。而且，第一次穿刺的路径通常来说并非完美，所以手术医生通常需要对穿刺路径进行修改，因此后续的穿刺路径与穿刺针影像位置也并非重合。而伴随着人体的呼吸运动，待穿刺对象对应的穿刺目标位置实际上也是在实时变化的，影像上所显示的位置信息只能表示其在影像采集的时候在人体内的位置，而其具体空间位置实际上是无法实时被影像所捕捉的。此时可以简单认为，随着呼吸运动的进行，当穿刺针影像位置和穿刺针实时空间物理位置在影像上发生重叠的时候，此时人体的呼吸相位和影像采集时的呼吸相位是一致的，与此同时，相应的实际病灶的位置也和影像上所反应的病灶位置是一致的，相应的，执行穿刺的手术医生可以在此时刻将穿刺针调整至和穿刺规划路径相一致并将穿刺针穿刺到位。通过如步骤S3中的方法，对穿刺针的位置进行判断，进而执行穿刺操作。

第二实施例

如图4所示，本实施例提供了一种用于执行如第一实施例中的经皮穿刺方法的系统，包括：

粗穿刺模块1，用于对待穿刺对象进行粗穿刺，将穿刺针穿刺到穿刺目标位置的预设范围内。

路径规划模块2，用于获取所述待穿刺对象的穿刺中影像数据，并基于所述穿刺中影像数据上的穿刺针影像位置信息和穿刺目标影像位置信息，规划所述穿刺针继续执行的穿刺路径。

精穿刺模块3，用于按照一预设时间间隔，对所述穿刺针的当前位置进行判断，当所述穿刺针的当前位置与所述穿刺中影像数据中的所述穿刺针重合时，依据所述穿刺路径将所述穿刺针穿刺到所述穿刺目标位置。

第三实施例

本实施例提供了一种用于执行如第一实施例中的经皮穿刺方法的实际装置系统的实施例，包括：影像拍摄设备、固定平台、第一空间定位装置、第二空间定位装置、空间观测设备、影像分析装置、穿刺针、穿刺执行机构和机械臂；

所述影像拍摄设备，用于在对待穿刺对象进行粗穿刺之前，以及在粗穿刺之后进行拍摄，获取穿刺前影像数据和穿刺中影像数据；

所述固定平台，用于固定所述待穿刺对象，并放置于所述影像拍摄设备视野范围内，所述待穿刺对象的位姿和位置与所述固定平台保持相对静止；

所述第一空间定位装置，用于观察所述待穿刺对象的物理空间位置信息，并设置于所述待穿刺对象上与所述待穿刺对象保持相对静止的位置；

所述第二空间定位装置，用于观察所述穿刺针的物理空间位置；

所述空间观测设备，用于观察所述第一空间定位装置和所述第二空间定位装置的位置信息；

所述影像分析装置，用于对所述穿刺前影像数据和所述穿刺中影像数据进行分析，并规划穿刺路径；

所述穿刺针，用于执行穿刺动作，并通过所述穿刺执行机构与所述机械臂固定。

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代码，当计算机代码被执行时，如上述方法被执行。本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种经皮穿刺方法，其特征在于，包括以下步骤：

对待穿刺对象进行粗穿刺，将穿刺针穿刺到穿刺目标位置的预设范围内；

获取所述待穿刺对象的穿刺中影像数据，并基于所述穿刺中影像数据上的穿刺针影像位置信息和穿刺目标影像位置信息，规划所述穿刺针继续执行的穿刺路径；

按照一预设时间间隔，对所述穿刺针的当前位置进行判断，当所述穿刺针的当前位置与所述穿刺中影像数据中的所述穿刺针重合时，依据所述穿刺路径将所述穿刺针穿刺到所述穿刺目标位置。

2.根据权利要求1所述的经皮穿刺方法，其特征在于，在对所述待穿刺对象进行所述粗穿刺之前，还包括：

选定一能够被影像拍摄设备拍摄的固定平台，将所述待穿刺对象固定于所述固定平台上，所述待穿刺对象的位姿和位置与所述固定平台保持相对静止；

在所述待穿刺对象上选定一基于所述待穿刺对象相对静止的位置，布置第一空间定位装置，在所述穿刺针上布置第二空间定位装置，并设置与所述第一空间定位装置和所述第二空间定位装置相对应的空间观测设备。

3.根据权利要求1所述的经皮穿刺方法，其特征在于，对所述待穿刺对象进行所述粗穿刺，具体为：

获取所述待穿刺对象的穿刺前影像数据，基于所述穿刺前影像数据，确认所述穿刺目标位置，将所述穿刺针穿刺到所述穿刺目标位置的预设范围内。

4.根据权利要求2所述的经皮穿刺方法，其特征在于，在对所述穿刺针的当前位置进行判断之前，还包括：将所述穿刺针的穿刺针物理空间位置信息转换到所述穿刺中影像数据的坐标系中，具体为：

通过所述空间观测设备，获取所述第一空间定位装置的第一空间定位物理空间位置信息；

通过所述穿刺中影像数据，获取所述第一空间定位装置在所述穿刺中影像数据中的第一空间定位影像位置信息；

基于所述第一空间定位物理空间位置信息和所述第一空间定位影像位置信息，计算物理空间位置与影像位置之间的坐标映射关系；

通过所述空间观测设备，获取所述第二空间定位装置的第二空间定位物理空间位置信息，并根据所述第二空间定位装置与所述穿刺针的固定连接关系计算出所述穿刺针物理空间位置信息，根据所述坐标映射关系将所述穿刺针物理空间位置信息转换到所述穿刺中影像数据的坐标系中。

5.根据权利要求1所述的经皮穿刺方法，其特征在于，所述预设时间间隔，具体为：

获取心跳周期，将所述心跳周期通过正弦波进行拟合；

计算心跳从所述正弦波的位置中点到位置极点的运动时间，并兼顾精度和系统检测负担，取所述运动时间的一半作为所述预设时间间隔。

6.根据权利要求1所述的经皮穿刺方法，其特征在于，判断所述穿刺针的当前位置与所述穿刺针影像数据中的所述穿刺针是否重合，具体为：

当所述穿刺针当前针尖位置(x0，y0，z0)和所述穿刺针影像数据中的所述穿刺针的针尖位置(x1，y1，z1)之间的距离小于1毫米，且所述穿刺针当前针向量(x00，y00，z00)和所述穿刺针影像数据中的所述穿刺针的针向量(x11，y11，z11)小于5度时，判定所述穿刺针的当前位置与所述穿刺针影像数据中的所述穿刺针重合。

7.一种用于执行如权利要求1-6所述的经皮穿刺方法的系统，其特征在于，包括：

粗穿刺模块，用于对待穿刺对象进行粗穿刺，将穿刺针穿刺到穿刺目标位置的预设范围内；

路径规划模块，用于获取所述待穿刺对象的穿刺中影像数据，并基于所述穿刺中影像数据上的穿刺针影像位置信息和穿刺目标影像位置信息，规划所述穿刺针继续执行的穿刺路径；

精穿刺模块，用于按照一预设时间间隔，对所述穿刺针的当前位置进行判断，当所述穿刺针的当前位置与所述穿刺中影像数据中的所述穿刺针重合时，依据所述穿刺路径将所述穿刺针穿刺到所述穿刺目标位置。

8.一种用于执行如权利要求1-6所述的经皮穿刺方法的系统，其特征在于，包括：影像拍摄设备、固定平台、第一空间定位装置、第二空间定位装置、空间观测设备、影像分析装置、穿刺针、穿刺执行机构和机械臂；

所述影像拍摄设备，用于在对待穿刺对象进行粗穿刺之前，以及在粗穿刺之后进行拍摄，获取穿刺前影像数据和穿刺中影像数据；

所述固定平台，用于固定所述待穿刺对象，并放置于所述影像拍摄设备视野范围内，所述待穿刺对象的位姿和位置与所述固定平台保持相对静止；

所述第一空间定位装置，用于观察所述待穿刺对象的物理空间位置信息，并设置于所述待穿刺对象上与所述待穿刺对象保持相对静止的位置；

所述第二空间定位装置，用于观察所述穿刺针的物理空间位置；

所述空间观测设备，用于观察所述第一空间定位装置和所述第二空间定位装置的位置信息；

所述影像分析装置，用于对所述穿刺前影像数据和所述穿刺中影像数据进行分析，并规划穿刺路径；

所述穿刺针，用于执行穿刺动作，并通过所述穿刺执行机构与所述机械臂固定。

9.一种计算机设备，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有计算机代码，所述计算机代码被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。

10.一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代码，当所述计算机代码被执行时，如权利要求1至6中任一项所述的方法被执行。

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