CN116898572B - 基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法及系统 - Google Patents
基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116898572B CN116898572B CN202310846276.0A CN202310846276A CN116898572B CN 116898572 B CN116898572 B CN 116898572B CN 202310846276 A CN202310846276 A CN 202310846276A CN 116898572 B CN116898572 B CN 116898572B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- puncture
- real
- virtual
- time
- dimensional reconstruction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 206010008111 Cerebral haemorrhage Diseases 0.000 title claims description 26
- 208000008574 Intracranial Hemorrhages Diseases 0.000 claims abstract 3
- 206010018852 Haematoma Diseases 0.000 claims description 33
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 4
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 48
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 9
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 5
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 5
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 210000004761 scalp Anatomy 0.000 description 3
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 2
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 description 1
- 206010059491 Intracranial haematoma Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 208000003906 hydrocephalus Diseases 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
- A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
- A61B2034/108—Computer aided selection or customisation of medical implants or cutting guides
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Robotics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法及系统，构建三维重建结果，并将三维重建结果与患者头部外部结构进行匹配，并获得与患者头部的内部结构之间的相对位置关系；构建可实时追踪物，并生成一个虚拟穿刺针；移动可实时追踪物，根据虚拟穿刺针与三维重建结果之间的相对位置关系找到一个合适的穿刺路径，建立一条或多条虚拟穿刺通道，同时记录此时的虚拟穿刺针的穿刺深度以及可实时追踪物的角度数据；选定一条最合适的虚拟穿刺通道作为手术实施的穿刺路径；根据选定的穿刺路径中记录的穿刺深度和可实时追踪物的角度，完成对穿刺路径的设定。
Description
技术领域
本发明涉及医疗技术领域的一种图像识别技术，具体地，涉及一种基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法及系统。
背景技术
血肿穿刺引流术是目前治疗脑出血创伤最小的一种手术方法。手术时只需在患者头皮上切开4-5厘米的口子，颅骨上钻直径约1厘米的孔，选取2-3毫米的引流管穿刺血肿腔，术中可抽取部分液化的血肿就能达到减压的目的，术后每天注入药物将残留的血肿溶解后引流出，通常3-5天就可把脑内积血引流干净。
尽管操作简单，但该手术对穿刺技术的要求还是颇高的，其关键是将引流管置入脑深部血肿腔恰当的位置，这就要求精准的穿刺技术。
目前常用的穿刺方法有立体定向引导下穿刺血肿、3D打印导板引导下穿刺血肿、神经导航辅助下穿刺血肿、CT实时监控下穿刺血肿和根据CT片定位徒手穿刺血肿。其中立体定向需要在患者头部安装定位框架，费时费力，神经导航对图像要求较高、购买价格较高，且这两种方法均需要特殊的仪器设备支撑，术前需要再次头部CT扫描，不适合夜间急诊病人。CT实时监控下穿刺由于要占据医院公共资源，普通医院更是难以开展，3D打印导板引导下穿刺血肿需要在术前确定好穿刺路径，在实施的时候无法应对穿刺路径需要修改的情况。因此大多数基层医院采用CT片定位徒手穿刺，这种方法最简单，但穿刺的误差也最大。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法及系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法，包括：
对患者头部结构进行三维重建，得到三维重建结果；
将所述三维重建结果与患者头部外部结构进行匹配，并获得与患者头部的内部结构之间的相对位置关系；
构建可实时追踪物，并在所述可实时追踪物的穿刺针道内生成一个虚拟穿刺针；
根据所述虚拟穿刺针与所述三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的相对位置关系找到一个合适的穿刺路径，建立虚拟穿刺通道，同时记录此时的所述虚拟穿刺针的穿刺深度以及所述可实时追踪物的角度数据；选定一条最合适的虚拟穿刺通道作为手术实施的穿刺路径；
根据选定的所述穿刺路径中记录的所述穿刺深度和所述可实时追踪物的角度，完成对穿刺路径的设定。
优选地，对患者头部结构进行三维重建，得到三维重建结果，包括：
获取患者头部断层扫描图像，采用三维重建方式获取患者头部的外部结构信息以及内部结构及血肿信息，构建患者头部结构的三维模型，得到三维重建结果。
优选地，还包括，将所述三维重建结果上传至云端服务器进行存储。
优选地，将所述三维重建结果与患者头部外部结构进行匹配，并获得与患者头部的内部结构之间的相对位置关系，采用AR和SLAM技术，包括：
利用SLAM技术获取真实的包含患者头部的空间环境信息，并基于所述空间环境信息构建空间环境的虚拟环境，所述虚拟环境的坐标相对于所述空间环境的坐标固定；
采用AR技术，在所述虚拟环境中加载所述三维重建结果，根据所述三维重建结果在所述虚拟环境中的固定位置信息，将所述三维重建结果映射到空间环境中，在真实空间中生成具有空间坐标的三维重建结果；对所述三维重建结果进行调整，将所述三维重建结果的空间坐标与所述患者头部外部结构的空间坐标之间进行完全匹配，并得到所述三维重建结果与所述患者头部的内部结构之间的相对位置关系。
优选地，构建可实时追踪物，并在所述可实时追踪物的穿刺针道内生成一个虚拟穿刺针，包括：
构建可实时追踪物，所述可实时追踪物包括：识别物、与所述识别物相对固定设置的穿刺针道以及设置于所述识别物内部的陀螺仪传感器和与所述陀螺仪传感器电路连接的供电模组；所述识别物的表面上设有用于识别的二维图像；
采用图像识别算法，对所述识别物进行识别后，基于所述识别物的影像在所述穿刺针道内部创建用于模拟穿刺工作状态的虚拟穿刺针，通过调整所述识别物的角度，获得所述虚拟穿刺针与所述三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的虚拟穿刺通道；
基于所述虚拟穿刺通道，获得所述识别物上的特定位置点到所述三维重建结果中穿刺靶点之间的距离，记录为穿刺深度；
获得所述陀螺仪传感器的角度，记录为穿刺角度。
优选地，所述虚拟穿刺针与所述可实时追踪物的相对位置固定。
优选地，所述虚拟穿刺针长度可调节。
优选地，所述可实时追踪物的角度数据通过所述可实时追踪物的的陀螺仪传感器获得。
优选地，根据所述虚拟穿刺针与所述三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的相对位置关系找到一个合适的穿刺路径，建立虚拟穿刺通道，同时记录此时的所述虚拟穿刺针的穿刺深度以及所述可实时追踪物的角度数据；选定一条最合适的虚拟穿刺通道作为手术实施的穿刺路径，包括：
移动所述可实时追踪物，根据所述虚拟穿刺针与所述三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的相对位置关系找到一个合适的穿刺路径，建立第一条虚拟穿刺通道，同时记录此时的所述虚拟穿刺针的穿刺深度以及所述可实时追踪物的角度数据；重复该步骤，继续移动所述可实时追踪物，建立第二条虚拟穿刺通道至第N条虚拟穿刺通道；
从不同角度查看所述三维重建结果与所述虚拟穿刺通道之间的位置关系，选定一条最合适的虚拟穿刺通道作为手术实施的穿刺路径。
优选地，根据选定的所述穿刺路径中记录的所述穿刺深度和所述可实时追踪物的角度，完成对穿刺路径的设定，包括：
将穿刺针和引流导管穿过所述可实时追踪物上选定的作为手术实施的穿刺路径并固定，根据所述穿刺路径所对应的穿刺深度和可实时追踪物的角度，对穿刺路径进行设定。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定系统，包括：
三维模型构建模块，该模块用于对患者头部结构进行三维重建，得到三维重建结果；
匹配模块，该模块用于将所述三维重建结果与患者头部外部结构进行匹配，并获得与患者头部的内部结构之间的相对位置关系；
实时追踪模块，该模块用于构建可实时追踪物，并在所述可实时追踪物的穿刺针道内生成一个虚拟穿刺针；
穿刺通道建立模块，该模块用于根据所述虚拟穿刺针与所述三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的相对位置关系找到一个合适的穿刺路径，建立虚拟穿刺通道，同时记录此时的所述虚拟穿刺针的穿刺深度以及所述可实时追踪物的角度数据；
穿刺路径设定模块，该模块用于选定一条最合适的虚拟穿刺通道作为手术实施的穿刺路径，并根据选定的所述穿刺路径中记录的所述穿刺深度和所述可实时追踪物的角度，完成对穿刺路径的设定。
优选地，所述三维模型构建模块布置在云端服务器上。
优选地，所述匹配模块、实时追踪模块、穿刺通道建立模块和穿刺路径设定模块布置在移动智能终端上。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：
本发明提供的基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法及系统，解决了神经导航需要二次扫描、立体定向引导需要安装定位框架、根据CT片定位徒手穿刺血肿的误差较大的问题。并且医生在实施穿刺手术前和实施过程中均可观察到病人内部的血管与血肿情况，大大提高血肿穿刺的精准度。
本发明提供的基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法及系统，采用的可实时追踪物，支持图像追踪，能够实时获得穿刺针角度和穿刺针深度，并且能够多角度对应患者病患区域，使用灵活且准确度高。
本发明提供的基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法及系统，解决了传统血肿穿刺方式的弊端，减少了人为测量的误差，省去了二次扫描、安装头部定位框架、神经导航配准的时间。医生可以自由的调整血肿穿刺的路径，应用场景更加灵活自由，也让血肿穿刺的路径规划更加的直观、准确和高效。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一优选实施例中基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法的工作流程图。
图2为本发明一优选实施例中可实时追踪物的结构示意图。
图3为本发明一优选实施例中三维重建结果与患者头部的外轮廓之间的匹配示意图；其中，(a)为配准前，(b)为配准后。
图4为本发明一优选实施例中选定的实施手术的穿刺路径示意图。
图5为本发明一优选实施例中查看虚拟穿刺通道中的穿刺深度和穿刺角度信息示意图。
图6为本发明一优选实施例中基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定系统的组成模块示意图。
图中，1为识别物，2为穿刺针道，3为虚拟穿刺针，4为血肿，5为静脉血管，6为穿刺角度信息，7为穿刺深度信息。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
本发明一实施例提供了一种基于可实时追踪物(Tracker)的脑出血穿刺路径设定方法，该方法从云端载入患者三维影像，采用SLAM算法实现AR影像在真实空间中的坐标与患者头部空间坐标保持匹配，通过图像识别算法，实时检测Tracker和虚拟穿刺针与载入的患者三维影像的相对位置关系，对穿刺路径进行设定。
如图1所示，该实施例提供的脑出血穿刺路径设定方法，可以包括：
S1，对患者头部结构进行三维重建，得到三维重建结果；
S2，将三维重建结果与患者头部外部结构进行匹配，并获得与患者头部的内部结构之间的相对位置关系；
S3，构建可实时追踪物，并在可实时追踪物的穿刺针道内生成一个虚拟穿刺针；其中，虚拟穿刺针与三维重建结果显示在同一个虚拟环境中，在同一个虚拟环境中，来判定虚拟穿刺针与三维重建结果之间的相对位置关系；
S4，根据虚拟穿刺针与三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的相对位置关系找到一个合适的穿刺路径，建立虚拟穿刺通道，同时记录此时的虚拟穿刺针的穿刺深度以及可实时追踪物的角度数据；选定一条最合适的虚拟穿刺通道作为手术实施的穿刺路径；
S5，根据选定的穿刺路径中记录的穿刺深度和可实时追踪物的角度，完成对穿刺路径的设定。
在S1的一优选实施例中，对患者头部结构进行三维重建，得到三维重建结果，包括：
获取患者头部断层扫描图像，采用三维重建方式获取患者头部的外部结构信息以及内部结构及血肿信息，构建患者头部结构的三维模型，得到三维重建结果。
在S1的一优选实施例中，还包括，将三维重建结果上传至云端服务器进行存储。
在S2的一优选实施例中，将三维重建结果与患者头部外部结构进行匹配，并获得与患者头部的内部结构之间的相对位置关系，采用AR和SLAM技术，包括：
利用SLAM技术获取真实的包含患者头部的空间环境信息，并基于空间环境信息构建空间环境的虚拟环境，虚拟环境的坐标相对于空间环境的坐标固定；
采用AR技术，在虚拟环境中加载三维重建结果，根据三维重建结果在虚拟环境中的固定位置信息，将三维重建结果映射到空间环境中，在真实空间中生成具有空间坐标的三维重建结果；对三维重建结果进行调整，将三维重建结果的空间坐标与患者头部外部结构的空间坐标之间进行完全匹配，并得到三维重建结果与患者头部的内部结构之间的相对位置关系。
在S3的一优选实施例中，构建可实时追踪物，并在可实时追踪物的穿刺针道内生成一个虚拟穿刺针，包括：
构建可实时追踪物，如图2所示，该可实时追踪物包括：识别物1、与识别物相对固定设置的穿刺针道2以及设置于识别物内部的陀螺仪传感器和与陀螺仪传感器电路连接的供电模组；识别物的表面上设有用于识别的二维图像；
采用图像识别算法，对识别物进行识别后，基于识别物的影像在穿刺针道内部创建用于模拟穿刺工作状态的虚拟穿刺针3，通过调整识别物的角度，获得虚拟穿刺针与三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的虚拟穿刺通道；进一步地，在该步骤中，图像识别算法可以采用AR领域的常用图像检测法：使用模式识别技术(包括模板匹配、边缘检测等方法)，识别预先设置的识别物，在成功识别到识别物之后，利用识别物的影像在穿刺针道(实物)内创建一个虚拟穿刺针，然后根据识别物的偏移距离和偏转角度计算转化矩阵确定虚拟穿刺针的位置和方向；每一帧对识别物进行检测来实现虚拟穿刺针的位置和角度的实时变化，进而实现实时追踪虚拟穿刺针，获得虚拟穿刺针与三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的虚拟穿刺通道；
基于虚拟穿刺通道，获得识别物上的特定位置点到三维重建结果中穿刺靶点之间的距离，记录为穿刺深度；
获得陀螺仪传感器的角度，记录为穿刺角度。
进一步对，如图2所示，识别物上设有二维码或任意含有明显特征的二维图像与穿刺针道的位置相对固定，穿刺针道为固定结构，陀螺仪传感器和供电模组包含在识别物内部，其中陀螺仪传感器可以通过供电模组由纽扣电池供电。
其中识别物上的二维图像作为实时追踪模块的图形标志，通过成功识别图像标志实现虚拟穿刺针的自动生成和对实时追踪模块的实时追踪。陀螺仪传感器实时输出实时追踪模块的实时角度，获得的角度可以通过蓝牙实时输出，即获得穿刺角度。
在设定虚拟穿刺针道时，通过移动实时追踪模块的位置可以实现在三维重建结果上设定多条穿刺通道，并得到实时追踪模块上特定位置点与三维重建结果中穿刺靶点之间的距离，即获得穿刺深度。
进一步地，在S3的一优选实施例中，虚拟穿刺针与可实时追踪物的相对位置固定。
进一步地，在S3的一优选实施例中，虚拟穿刺针长度可调节。
在S4的一优选实施例中，根据虚拟穿刺针与三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的相对位置关系找到一个合适的穿刺路径，建立虚拟穿刺通道，同时记录此时的虚拟穿刺针的穿刺深度以及可实时追踪物的角度数据；选定一条最合适的虚拟穿刺通道作为手术实施的穿刺路径，包括：
移动可实时追踪物，根据虚拟穿刺针与三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的相对位置关系找到一个合适的穿刺路径，建立第一条虚拟穿刺通道，同时记录此时的虚拟穿刺针的穿刺深度以及可实时追踪物的角度数据；重复该步骤，继续移动可实时追踪物，建立第二条虚拟穿刺通道至第N条虚拟穿刺通道；
从不同角度查看三维重建结果与虚拟穿刺通道之间的位置关系，选定一条最合适的虚拟穿刺通道作为手术实施的穿刺路径。
进一步地，在该步骤中，最合适的虚拟穿刺通道，通常按照以下原则进行判断：(1)避开血管与重要功能区；(2)血肿离头皮最近处；(3)穿刺路径经过血肿的长轴。该实施例可以在三维重建结果上按照上述原则来辅助医生更精准快速的实现路径规划与设定。
在S4的一优选实施例中，可实时追踪物的角度数据通过可实时追踪物的的陀螺仪传感器获得。
在S5的一优选实施例中，还包括：将穿刺针和引流导管穿过可实时追踪物上选定的作为手术实施的穿刺路径并固定，根据穿刺路径所对应的穿刺深度和可实时追踪物的角度，对穿刺路径进行设定。
下面结合一具体应用实例，对本发明上述实施例提供的技术方案进一步说明。
该实施例以一具体的颅内血肿穿刺为例，进行如下说明。
该具体应用实例中，其所采用的穿刺路径设定方法，基于本发明上述实施例中的技术方案，包括如下步骤：
步骤a、根据病人术前扫描的CT或者CTA图像，三维重建头部皮肤、颅骨、血肿、脑室等，得到三维重建结果。
步骤b、可以将三维重建结果上传至云端保存，并从云端下载该三维重建结果。
步骤c、通过AR和Slam的方式将重建结果与患者真实头颅进行外轮廓匹配，并查看头颅内部血管、血肿、头皮、颅骨间的相对位置关系。如图3中(a)和(b)所示。
步骤d、识别定制的Tracker，Tracker包含一个识别物、一个穿刺针道、一个陀螺仪传感器。其中识别物作为实时追踪模块的图像标志，通过成功识别图像标志实现虚拟穿刺针的自动生成和对实时追踪模块的实时追踪。陀螺仪传感器实时输出实时追踪模块的实时角度，并将实施角度通过蓝牙输出。
步骤e、识别到Tracker后，会在Tracker的穿刺针道内生成一个虚拟的穿刺针，并且虚拟穿刺针与Tracker的相对位置固定，并且虚拟穿刺针的长度可调整。
步骤f、移动Tracker，根据虚拟穿刺针与血肿，血管的相对位置关系找到一个合适的穿刺路径，建立第一条虚拟穿刺通道，同时记录此时的虚拟穿刺针深度和陀螺仪的角度数据。如图4和图5所示。
步骤g、重复步骤f，继续移动Tracker，建立第二条虚拟穿刺通道。理论上可以建立无数条虚拟穿刺通道。
步骤h、从不同角度查看重建结果与虚拟穿刺通道的位置关系，选择一条最合适的穿刺针道作为手术实施的穿刺路径。
步骤i、将穿刺针和引流导管穿过Tracker上的穿刺针针道，并且固定。
步骤j、根据步骤h中选定的最佳穿刺路径中记录的穿刺深度和陀螺仪角度，实施穿刺手术。
步骤k、在手术实施过程中可以实时观察虚拟穿刺针与血肿的相对位置关系。
本发明一实施例提供了一种基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定系统，如图6所示，该系统可以包括：
三维模型构建模块，该模块用于对患者头部结构进行三维重建，得到三维重建结果；
匹配模块，该模块用于将三维重建结果与患者头部外部结构进行匹配，并获得与患者头部的内部结构之间的相对位置关系；
实时追踪模块，该模块用于构建可实时追踪物，并在可实时追踪物的穿刺针道内生成一个虚拟穿刺针；
穿刺通道建立模块，该模块用于根据虚拟穿刺针与三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的相对位置关系找到一个合适的穿刺路径，建立虚拟穿刺通道，同时记录此时的虚拟穿刺针的穿刺深度以及可实时追踪物的角度数据；
穿刺路径设定模块，该模块用于选定一条最合适的虚拟穿刺通道作为手术实施的穿刺路径，并根据选定的穿刺路径中记录的穿刺深度和可实时追踪物的角度，完成对穿刺路径的设定。
在一优选实施例中，三维模型构建模块布置在云端服务器上。
在一优选实施例中，匹配模块、实时追踪模块、穿刺通道建立模块和穿刺路径设定模块布置在移动智能终端上。
需要说明的是，本发明提供的方法中的步骤，可以利用系统中对应的模块、装置、单元等予以实现，本领域技术人员可以参照方法的技术方案实现系统的组成，即，方法中的实施例可理解为构建系统的优选例，在此不予赘述。
本发明上述实施例提供的基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法及系统，解决了神经导航需要二次扫描、立体定向引导需要安装定位框架、根据CT片定位徒手穿刺血肿的误差较大的问题。并且医生在实施穿刺手术前和实施过程中均可观察到病人内部的血管与血肿情况，大大提高血肿穿刺的精准度；解决了传统血肿穿刺方式的弊端，减少了人为测量的误差，省去了二次扫描、安装头部定位框架、神经导航配准的时间。医生可以自由的调整血肿穿刺的路径，应用场景更加灵活自由，也让血肿穿刺的路径规划更加的直观、准确和高效。
本发明上述实施例中未尽事宜均为本领域公知技术。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法，其特征在于，包括：
对患者头部结构进行三维重建，得到三维重建结果；
将所述三维重建结果与患者头部外部结构进行匹配，并获得与患者头部的内部结构之间的相对位置关系；
构建可实时追踪物，并在所述可实时追踪物的穿刺针道内生成一个虚拟穿刺针；
根据所述虚拟穿刺针与所述三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的相对位置关系找到一个合适的穿刺路径，建立虚拟穿刺通道，同时记录此时的所述虚拟穿刺针的穿刺深度以及所述可实时追踪物的角度数据；选定一条虚拟穿刺通道作为手术实施的穿刺路径；
根据选定的所述穿刺路径中记录的所述穿刺深度和所述可实时追踪物的角度，完成对穿刺路径的设定；
其中：
所述可实时追踪物包括：识别物、与所述识别物相对固定设置的穿刺针道以及设置于所述识别物内部的陀螺仪传感器和与所述陀螺仪传感器电路连接的供电模组；
采用图像识别算法，对所述识别物进行识别后，基于所述识别物的影像在所述穿刺针道内部创建用于模拟穿刺工作状态的虚拟穿刺针，通过调整所述识别物的角度，获得所述虚拟穿刺针与所述三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的虚拟穿刺通道；
基于所述虚拟穿刺通道，获得所述识别物上的特定位置点到所述三维重建结果中穿刺靶点之间的距离，记录为穿刺深度；
获得所述陀螺仪传感器的角度，记录为穿刺角度。
2.根据权利要求1所述的基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法，其特征在于，对患者头部结构进行三维重建，得到三维重建结果，包括：
获取患者头部断层扫描图像，采用三维重建方式获取患者头部的外部结构信息以及内部结构及血肿信息，构建患者头部结构的三维模型，得到三维重建结果。
3.根据权利要求2所述的基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法，其特征在于，还包括，将所述三维重建结果上传至云端服务器进行存储。
4.根据权利要求1所述的基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法，其特征在于，将所述三维重建结果与患者头部外部结构进行匹配，并获得与患者头部的内部结构之间的相对位置关系，采用AR和SLAM技术，包括：
利用SLAM技术获取真实的包含患者头部的空间环境信息，并基于所述空间环境信息构建空间环境的虚拟环境，所述虚拟环境的坐标相对于所述空间环境的坐标固定；
采用AR技术，在所述虚拟环境中加载所述三维重建结果，根据所述三维重建结果在所述虚拟环境中的固定位置信息，将所述三维重建结果映射到空间环境中，在真实空间中生成具有空间坐标的三维重建结果；对所述三维重建结果进行调整，将所述三维重建结果的空间坐标与所述患者头部外部结构的空间坐标之间进行完全匹配，并得到所述三维重建结果与所述患者头部的内部结构之间的相对位置关系。
5.根据权利要求1所述的基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法，其特征在于，所述识别物的表面上设有用于识别的二维图像。
6.根据权利要求1所述的基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法，其特征在于，还包括如下任意一项或任意多项：
-所述虚拟穿刺针与所述可实时追踪物的相对位置固定；
-所述虚拟穿刺针长度可调节；
-所述可实时追踪物的角度数据通过所述可实时追踪物的的陀螺仪传感器获得。
7.根据权利要求1所述的基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法，其特征在于，根据所述虚拟穿刺针与所述三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的相对位置关系找到一个合适的穿刺路径，建立虚拟穿刺通道，同时记录此时的所述虚拟穿刺针的穿刺深度以及所述可实时追踪物的角度数据；选定一条虚拟穿刺通道作为手术实施的穿刺路径，包括：
移动所述可实时追踪物，根据所述虚拟穿刺针与所述三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的相对位置关系找到一个合适的穿刺路径，建立第一条虚拟穿刺通道，同时记录此时的所述虚拟穿刺针的穿刺深度以及所述可实时追踪物的角度数据；重复该步骤，继续移动所述可实时追踪物，建立第二条虚拟穿刺通道至第N条虚拟穿刺通道；
从不同角度查看所述三维重建结果与所述虚拟穿刺通道之间的位置关系，选定一条虚拟穿刺通道作为手术实施的穿刺路径。
8.根据权利要求1所述的基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法，其特征在于，根据选定的所述穿刺路径中记录的所述穿刺深度和所述可实时追踪物的角度，完成对穿刺路径的设定，包括：
将穿刺针和引流导管穿过所述可实时追踪物上选定的作为手术实施的穿刺路径并固定，根据所述穿刺路径所对应的穿刺深度和可实时追踪物的角度，对穿刺路径进行设定。
9.一种基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定系统，其特征在于，包括：
三维模型构建模块，该模块用于对患者头部结构进行三维重建，得到三维重建结果；
匹配模块，该模块用于将所述三维重建结果与患者头部外部结构进行匹配，并获得与患者头部的内部结构之间的相对位置关系；
实时追踪模块，该模块用于构建可实时追踪物，并在所述可实时追踪物的穿刺针道内生成一个虚拟穿刺针；
穿刺通道建立模块，该模块用于根据所述虚拟穿刺针与所述三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的相对位置关系找到一个合适的穿刺路径，建立虚拟穿刺通道，同时记录此时的所述虚拟穿刺针的穿刺深度以及所述可实时追踪物的角度数据；
穿刺路径设定模块，该模块用于选定一条虚拟穿刺通道作为手术实施的穿刺路径，并根据选定的所述穿刺路径中记录的所述穿刺深度和所述可实时追踪物的角度，完成对穿刺路径的设定；
其中：
所述可实时追踪物包括：识别物、与所述识别物相对固定设置的穿刺针道以及设置于所述识别物内部的陀螺仪传感器和与所述陀螺仪传感器电路连接的供电模组；
采用图像识别算法，对所述识别物进行识别后，基于所述识别物的影像在所述穿刺针道内部创建用于模拟穿刺工作状态的虚拟穿刺针，通过调整所述识别物的角度，获得所述虚拟穿刺针与所述三维重建结果中的患者头部的内部结构之间的虚拟穿刺通道；
基于所述虚拟穿刺通道，获得所述识别物上的特定位置点到所述三维重建结果中穿刺靶点之间的距离，记录为穿刺深度；
获得所述陀螺仪传感器的角度，记录为穿刺角度。
10.根据权利要求9所述的基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定系统，其特征在于，所述三维模型构建模块布置在云端服务器上；和/或，所述匹配模块、实时追踪模块、穿刺通道建立模块和穿刺路径设定模块布置在移动智能终端上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310846276.0A CN116898572B (zh) | 2023-07-11 | 2023-07-11 | 基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310846276.0A CN116898572B (zh) | 2023-07-11 | 2023-07-11 | 基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116898572A CN116898572A (zh) | 2023-10-20 |
| CN116898572B true CN116898572B (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=88354238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310846276.0A Active CN116898572B (zh) | 2023-07-11 | 2023-07-11 | 基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116898572B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117481815B (zh) * | 2023-12-28 | 2024-04-12 | 江苏淳朿医疗科技有限公司 | 一种智能穿刺导航系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012035010A (ja) * | 2010-08-11 | 2012-02-23 | Waseda Univ | 穿刺支援システム |
| CN108294814A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-07-20 | 首都医科大学宣武医院 | 一种基于混合现实的颅内穿刺定位方法 |
| CN113017832A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-25 | 东北大学 | 一种基于虚拟现实技术的穿刺手术模拟方法 |
| CN114073578A (zh) * | 2020-08-12 | 2022-02-22 | 杨光 | 一种基于ar技术的便携式脑出血术中定向导航系统 |
| CN116211461A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-06-06 | 图灵医道医疗器械科技(上海)有限公司 | 一种脑血肿穿刺引流导板模型的生成方法及系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8102392B2 (en) * | 2003-06-27 | 2012-01-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image processing/displaying apparatus having free moving control unit and limited moving control unit and method of controlling the same |
-
2023
- 2023-07-11 CN CN202310846276.0A patent/CN116898572B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012035010A (ja) * | 2010-08-11 | 2012-02-23 | Waseda Univ | 穿刺支援システム |
| CN108294814A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-07-20 | 首都医科大学宣武医院 | 一种基于混合现实的颅内穿刺定位方法 |
| CN114073578A (zh) * | 2020-08-12 | 2022-02-22 | 杨光 | 一种基于ar技术的便携式脑出血术中定向导航系统 |
| CN113017832A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-25 | 东北大学 | 一种基于虚拟现实技术的穿刺手术模拟方法 |
| CN116211461A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-06-06 | 图灵医道医疗器械科技(上海)有限公司 | 一种脑血肿穿刺引流导板模型的生成方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116898572A (zh) | 2023-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10258413B2 (en) | Human organ movement monitoring method, surgical navigation system and computer readable medium | |
| US7953470B2 (en) | Method, device and navigation aid for navigation during medical interventions | |
| EP3289964B1 (en) | Systems for providing proximity awareness to pleural boundaries, vascular structures, and other critical intra-thoracic structures during electromagnetic navigation bronchoscopy | |
| US9629570B2 (en) | Tracking of catheter from insertion point to heart using impedance measurements | |
| US5943719A (en) | Method and device for precise invasive procedures | |
| US6546279B1 (en) | Computer controlled guidance of a biopsy needle | |
| JP4822634B2 (ja) | 対象物の案内のための座標変換を求める方法 | |
| US11576746B2 (en) | Light and shadow guided needle positioning system and method | |
| US20080221520A1 (en) | Positioning System for Percutaneous Interventions | |
| CN105361950A (zh) | 一种红外引导下的计算机辅助穿刺导航系统及方法 | |
| EP1259160A2 (en) | Apparatus and methods for medical interventions | |
| CN101325912A (zh) | 用于在电生理标测和治疗期间显现心脏形态的系统和方法 | |
| CN116898572B (zh) | 基于可实时追踪物的脑出血穿刺路径设定方法及系统 | |
| CN113995511B (zh) | 实测定位手术导航系统及定位手术导航方法 | |
| JP2022544625A (ja) | 可搬型の超音波誘導下カニューレ挿入のためのシステム及び方法 | |
| CN114727847A (zh) | 用于计算坐标系变换的系统和方法 | |
| CN114343845A (zh) | 一种用于辅助穿刺系统的病灶位置动态跟踪方法 | |
| US20230130653A1 (en) | Apparatus and method for positioning a patient's body and tracking the patient's position during surgery | |
| KR102467282B1 (ko) | 의료 영상을 이용하는 중재시술 시스템 및 방법 | |
| CN208355560U (zh) | 一种基于体表静脉特征进行穿刺导航的模具 | |
| CN114689041B (zh) | 基于二维图像的磁导航定位系统、方法及相关设备 | |
| US20220133228A1 (en) | Identification and visualization of non-navigated objects in medical images | |
| CN114451994A (zh) | 腹腔内柔性组织呼吸实时图像矫正方法及装置 | |
| CN117084786A (zh) | 一种穿刺导航系统、定位托和定位穿刺针 | |
| CN117137624A (zh) | 一种目标组织动态追踪的医疗影像处理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20231020 Assignee: Shanghai Haohai Information Technology Co.,Ltd. Assignor: Shanghai Yishiji Medical Technology Development Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980044914 Denomination of invention: A Method and System for Setting the Puncture Path of Cerebral Hemorrhage Based on Real Time Traceable Objects License type: Common License Record date: 20231030 |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |