CN117357249B - 针对目标器官的穿刺路径规划方法及相关产品 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种针对目标器官的穿刺路径规划方法及相关产品。该方法包括：获取目标对象的三维CT图像，所述三维CT图像包括所述目标对象的目标器官和所述目标器官中的靶点；通过对所述三维CT图像进行分割，从所述三维CT图像中确定所述目标对象的皮肤区域，以及重要组织在所述三维CT图像中的参考位置，所述目标对象在所述重要组织被针扎的情况下受到损伤；确定所述靶点到所述皮肤区域的待确认点之间的待确认路径；在根据所述参考位置确定所述待确认路径与所述重要组织未相交的情况下，确定所述待确认路径为所述目标器官的穿刺路径。
Description
技术领域
本申请涉及医疗影像技术领域，尤其涉及一种针对目标器官的穿刺路径规划方法及相关产品。
背景技术
通过对待穿刺对象进行电子计算机断层扫描（computed tomography，CT）扫描，可得到待穿刺对象的三维CT图像，进而可从三维CT图像中确定待穿刺对象的靶点和进针点，从而可根据靶点和待确认点确定待穿刺对象的穿刺路径，由此可基于穿刺路径对待穿刺对象进行穿刺。因此，如何为待穿刺对象规划穿刺路径具有非常重要的意义。
发明内容
本申请提供一种针对目标器官的穿刺路径规划方法及相关产品，其中，相关产品包括针对目标器官的穿刺路径规划装置、电子设备、计算机可读存储介质。
第一方面，提供了一种穿刺路径规划方法。所述方法包括：
获取目标对象的三维CT图像，所述三维CT图像包括所述目标对象的目标器官和所述目标器官中的靶点；
通过对所述三维CT图像进行分割，从所述三维CT图像中确定所述目标对象的皮肤区域，以及重要组织在所述三维CT图像中的参考位置，所述目标对象在所述重要组织被针扎的情况下受到损伤；
确定所述靶点到所述皮肤区域的待确认点之间的待确认路径；
在根据所述参考位置确定所述待确认路径与所述重要组织未相交的情况下，确定所述待确认路径为所述目标器官的穿刺路径。
结合本申请任一实施方式，所述确定所述靶点到所述皮肤区域的待确认点之间的待确认路径，包括：
确定所述靶点到所述皮肤区域的最近路径；
基于所述最近路径，从所述皮肤区域中确定进针点的备选区域；
从所述备选区域中确定一点作为所述待确认点；
确定所述靶点到所述待确认点之间路径为所述待确认路径。
结合本申请任一实施方式，所述基于所述最近路径，从所述皮肤区域中确定进针点的备选区域，包括：
以所述靶点为顶点、所述最近路径为高、第一值为半径，在所述三维CT图像中构建第一圆锥体；
从所述皮肤区域中确定位于所述第一圆锥体内的目标区域为所述备选区域。
结合本申请任一实施方式，所述从所述皮肤区域中确定位于所述第一圆锥体内的目标区域为所述备选区域，包括：
在所述重要组织在所述第一圆锥体内的占比超过参考阈值的情况下，调整所述第一值的大小得到第二值；
以所述靶点为顶点、所述最近路径为高、所述第二值为半径，在所述三维CT图像中构建第二圆锥体，所述重要组织在所述第二圆锥体内的占比未超过所述参考阈值；
从所述皮肤区域中确定位于所述第二圆锥体内的目标区域为所述备选区域。
结合本申请任一实施方式，所述在根据所述参考位置确定所述待确认路径与所述重要组织未相交的情况下，确定所述待确认路径为所述目标器官的穿刺路径，包括：
在根据所述参考位置确定所述待确认路径与所述重要组织未相交的情况下，显示所述待确认点为安全进针点；
在接收到用户选择将所述待确认点作为进针点的指令的情况下，确定所述待确认路径为所述目标器官的穿刺路径。
结合本申请任一实施方式，在确定所述靶点到所述皮肤区域的待确认点之间的待确认路径之后，在根据所述参考位置确定所述待确认路径与所述重要组织未相交的情况下，确定所述待确认路径为所述目标器官的穿刺路径之前，所述方法还包括：
根据所述参考位置，确定所述重要组织的包围盒；
对所述待确认路径与所述包围盒进行碰撞检测，得到碰撞检测结果；
在所述碰撞检测结果为所述待确认路径与所述包围盒碰撞的情况下，确定所述待确认路径与所述重要组织相交；
在所述碰撞检测结果为所述待确认路径未与所述包围盒碰撞的情况下，确定所述待确认路径与所述重要组织未相交。
结合本申请任一实施方式，所述根据所述参考位置，确定所述重要组织的包围盒，包括：
根据所述参考位置，确定所述重要组织的定向包围盒。
第二方面，提供了一种针对目标器官的穿刺路径规划装置，所述装置包括：
获取单元，用于获取目标对象的三维CT图像，所述三维CT图像包括所述目标对象的目标器官和所述目标器官中的靶点；
分割单元，用于通过对所述三维CT图像进行分割，从所述三维CT图像中确定所述目标对象的皮肤区域，以及重要组织在所述三维CT图像中的参考位置；
确定单元，用于确定所述靶点到所述皮肤区域的待确认点之间的待确认路径；
所述确定单元，用于在根据所述参考位置确定所述待确认路径与所述重要组织未相交的情况下，确定所述待确认路径为所述目标器官的穿刺路径。
结合本申请任一实施方式，所述确定单元，用于：
确定所述靶点到所述皮肤区域的最近路径；
基于所述最近路径，从所述皮肤区域中确定进针点的备选区域；
从所述备选区域中确定一点作为所述待确认点；
确定所述靶点到所述待确认点之间路径为所述待确认路径。
结合本申请任一实施方式，所述确定单元，用于：
以所述靶点为顶点、所述最近路径为高、第一值为半径，在所述三维CT图像中构建第一圆锥体；
从所述皮肤区域中确定位于所述第一圆锥体内的目标区域为所述备选区域。
结合本申请任一实施方式，所述确定单元，用于：
在所述重要组织在所述第一圆锥体内的占比超过参考阈值的情况下，调整所述第一值的大小得到第二值；
以所述靶点为顶点、所述最近路径为高、所述第二值为半径，在所述三维CT图像中构建第二圆锥体，所述重要组织在所述第二圆锥体内的占比未超过所述参考阈值；
从所述皮肤区域中确定位于所述第二圆锥体内的目标区域为所述备选区域。
结合本申请任一实施方式，所述确定单元，用于：
在根据所述参考位置确定所述待确认路径与所述重要组织未相交的情况下，显示所述待确认点为安全进针点；
在接收到用户选择将所述待确认点作为进针点的指令的情况下，确定所述待确认路径为所述目标器官的穿刺路径。
结合本申请任一实施方式，所述确定单元，还用于：
根据所述参考位置，确定所述重要组织的包围盒；
所述装置，还包括：检测单元，用于对所述待确认路径与所述包围盒进行碰撞检测，得到碰撞检测结果；
所述确定单元，还用于在所述碰撞检测结果为所述待确认路径与所述包围盒碰撞的情况下，确定所述待确认路径与所述重要组织相交；
所述确定单元，还用于在所述碰撞检测结果为所述待确认路径未与所述包围盒碰撞的情况下，确定所述待确认路径与所述重要组织未相交。
结合本申请任一实施方式，所述确定单元，用于根据所述参考位置，确定所述重要组织的定向包围盒。
第三方面，提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，在所述处理器执行所述计算机指令的情况下，所述电子设备执行如上述第一方面及其任意一种可能实现的方式的方法。
第四方面，提供了另一种电子设备，包括：处理器、发送装置、输入装置、输出装置和存储器，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，在所述处理器执行所述计算机指令的情况下，所述电子设备执行如上述第一方面及其任意一种可能实现的方式的方法。
第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，在所述程序指令被处理器执行的情况下，使所述处理器执行如上述第一方面及其任意一种可能实现的方式的方法。
第六方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序或指令，在所述计算机程序或指令在计算机上运行的情况下，使得所述计算机执行上述第一方面及其任一种可能的实现方式的方法。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本申请。
本申请中，路径规划装置在获取目标对象的三维CT图像后，通过对三维CT图像进行分割，从三维CT图像中确定目标对象的皮肤区域，以及重要组织在三维CT图像中的参考位置。然后确定靶点到皮肤区域中的待确认点之间的待确认路径，并在根据参考位置确定待确认路径与重要组织未相交的情况下，确定待确认路径为目标器官的穿刺路径。由此，可使目标器官的穿刺路径未穿过重要组织。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于说明本申请的技术方案。
图1为本申请实施例提供的一种针对目标器官的穿刺路径规划方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种目标对象的三维CT图像的截面图的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种对三维CT图像进行分割得到的结果示意图；
图4为本申请实施例提供的一种在三维CT图像的截面图中确定目标器官的穿刺路径的示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种在三维CT图像的截面图中确定目标器官的穿刺路径的示意图；
图6为本申请实施例提供的又一种在三维CT图像的截面图中确定目标器官的穿刺路径的示意图；
图7为本申请实施例提供的一种针对目标器官的穿刺路径规划装置的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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，所描述的实施例仅仅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。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，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、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。应当理解，在本申请中，“至少一个（项）”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上，“至少两个（项）”是指两个或三个及三个以上。
通过对待穿刺对象进行CT扫描，可得到待穿刺对象的三维CT图像，进而可从三维CT图像中确定待穿刺对象的靶点和进针点，从而可根据靶点和待确认点确定待穿刺对象的穿刺路径，由此可基于穿刺路径对待穿刺对象进行穿刺。然而待穿刺体内包括重要组织，其中，在待穿刺对象的重要组织被针扎的情况下，待穿刺对象将受到损伤。例如，待穿刺对象为病人，若病人的血管被针扎，会导致病人受到损伤，若病人的软骨被针扎，也会导致人体受到损失，因此，血管和软骨均为重要组织。若穿刺路径中存在重要组织，那么在基于穿刺路径对待穿刺对象进行穿刺的过程中，穿刺针可能会扎到重要组织，进而导致待穿刺对象出现损伤。因此，如何通过对穿刺路径进行规划，使穿刺路径避开重要组织，具有非常重要的意义。
本申请实施例的执行主体为针对目标器官的穿刺路径规划装置（下文简称为路径规划装置），其中，路径规划装置可以是任意一种可执行本申请方法实施例所公开的技术方案的电子设备。可选的，路径规划装置可以是以下中的一种：手机、计算机、平板电脑、可穿戴智能设备。
应理解，本申请方法实施例还可以通过处理器执行计算机程序代码的方式实现。下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种针对目标器官的穿刺路径规划方法的流程示意图。
101、获取目标对象的三维CT图像。
本申请实施例中，三维CT图像通过对目标对象进行CT扫描得到。可选的，目标对象为人体。三维CT图像包括目标对象的目标器官，其中，目标器官可以是任意器官，例如，目标器官为肺，又例如，目标器官为肾。三维CT图像还包括目标器官中的靶点，其中，靶点为目标器官中的病灶，为穿刺的目标。请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种目标对象的三维CT图像的截面图的示意图，如图2所示，该截面图中包括肺。
在一种获取目标对象的三维CT图像的实现方式中，路径规划装置与CT扫描机之间具有通信连接，路径规划装置通过该通信连接获取CT扫描机扫描得到的目标对象的三维CT图像。可选的，路径规划装置通过该通信连接获取到CT扫描机扫描到的目标对象的多张二维CT图像，然后通过对多张二维CT图像进行三维重建，得到目标对象的三维CT图像。
在另一种获取目标对象的三维CT图像的实现方式中，路径规划装置接收用户通过输入组件输入的目标对象的三维CT图像。上述输入组件包括：键盘、鼠标、触控屏、触控板和音频输入器。
在又一种获取目标对象的三维CT图像的实现方式中，路径规划装置接收终端发送的目标对象的三维CT图像。可选的，终端可以是以下任意一种：手机、计算机、平板电脑、服务器。
102、通过对上述三维CT图像进行分割，从上述三维CT图像中确定上述目标对象的皮肤区域，以及重要组织在上述三维CT图像中的参考位置。
本申请实施例中，目标对象在重要组织被针扎的情况下受到损失。例如，目标对象为人体，重要组织包括：除目标器官之外的器官、血管、软骨。
路径规划装置通过对三维CT图像进行分割，可确定三维CT图像中每个像素的语义，进而可根据各个像素的语义，确定各个像素归属于哪个组织。具体的，路径规划装置通过对三维CT图像进行分割，可从三维CT图像中确定：语义为皮肤的像素、语义为重要组织的像素。然后根据语义为皮肤的像素，可从三维CT图像中确定皮肤区域，根据语义为重要组织的像素，可从三维CT图像中确定重要组织。于是，可基于所确定的重要组织进一步确定重要组织在三维CT图像中的位置，即为参考位置。请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种对三维CT图像进行分割得到的结果示意图，如图3所示，分割得到的结果包括血管、肺、软骨、皮肤区域。
在一种可能实现的方式中，路径规划装置使用分割网络对三维CT图像进行处理，实现对三维CT图像的分割，并从三维CT图像中确定目标对象的皮肤区域，以及重要组织在三维CT图像中的参考位置。其中，分割网络为经过以下训练的神经网络：获取训练数据，训练数据包括训练三维CT图像和训练三维CT图像的标签，其中，训练三维CT图像的标签包括皮肤区域的像素在训练三维CT图像中的位置，以及重要组织的像素在训练三维CT图像中的位置。将训练数据输入至神经网络，输出神经网络对皮肤区域和重要组织的分割结果。计算分割结果与训练三维CT图像的标签的差异。根据该差异，确定神经网络的损失，其中，损失与差异呈正相关。根据神经网络的损失，更新神经网络的参数，直至神经网络的损失收敛，得到分割网络。
103、确定上述靶点到上述皮肤区域的待确认点之间的待确认路径。
本申请实施中，待确认点为皮肤区域内的任意一点。由于目标器官的穿刺路径的进针点位于皮肤区域内，因此可将皮肤区域内的待确认点与靶点之间的路径作为待确认路径。然后再通过进一步确定的待确认路径是否穿过重要组织，确定待确认路径是否适合作为目标器官的穿刺路径。
在一种可能实现的方式中，路径规划装置从皮肤区域任选一点作为待确认点，然后确定靶点与待确认点之间的路径为待确认路径。
104、在根据上述参考位置确定上述待确认路径与上述重要组织未相交的情况下，确定上述待确认路径为上述目标器官的穿刺路径。
待确认路径与重要组织相交，说明待确认路径穿过重要组织，那么手术针沿着待确认路径进行穿刺，会导致重要组织被手术针扎，进而导致目标对象受到损伤。待确认路径与重要组织未相交，说明待确认路径未穿过重要组织，那么手术针沿着待确认路径进行穿刺，可降低重要组织被手术针扎的几率，进而可降低目标对象受到损伤的几率。
而根据重要组织在三维CT图像中的参考位置，可确定待确认路径是否与重要组织相交。因此，路径规划装置在根据参考位置确定待确认路径与重要组织未相交的情况下，确定待确认路径为目标器官的穿刺路径。可选的，路径规划装置在根据参考位置确定待确认路径与重要组织相交的情况下，确定待确认路径不是目标器官的穿刺路径。
本申请实施例中，路径规划装置在获取目标对象的三维CT图像后，通过对三维CT图像进行分割，从三维CT图像中确定目标对象的皮肤区域，以及重要组织在三维CT图像中的参考位置。然后确定靶点到皮肤区域中的待确认点之间的待确认路径，并在根据参考位置确定待确认路径与重要组织未相交的情况下，确定待确认路径为目标器官的穿刺路径。由此，可使目标器官的穿刺路径未穿过重要组织。
作为一种可选的实施方式，路径规划装置通过执行以下步骤确定靶点到皮肤区域的待确认点之间的待确认路径：
201、确定上述靶点到上述皮肤区域的最近路径。
在一种可能实现的方式中，路径规划装置根据靶点在三维CT图像中的坐标，以及皮肤区域内各个点在三维CT图像中的坐标，确定皮肤区域内每个点到靶点的参考距离。确定与参考距离的最小值对应的点与靶点之间的路径为最近路径。
202、基于上述最近路径，从上述皮肤区域中确定进针点的备选区域。
由于在进行穿刺手术时，通常是选取最近穿刺路径进行穿刺，因此，路径规划装置在确定靶点到皮肤区域的最近路径后，可基于该最近路径确定目标器官的穿刺路径。考虑到目标器官的穿刺路径由进针点和靶点决定，而靶点是确定的，因此确定目标器官的穿刺路径的进针点，即可确定目标器官的穿刺路径，进针点的位置也将决定目标器官的穿刺路径是否与重要组织相交。于是，路径规划装置基于最近路径，从皮肤区域中确定进针点的备选区域，然后从备选区域中确定一点作为待确认点。
在一种可能实现的方式中，路径规划装置根据最近路径的长度，从皮肤区域确定备选进针点，其中，备选进针点到靶点的距离与最近路径的长度的差小于或等于目标阈值。
穿刺路径越短，越有利于穿刺，例如，穿刺路径越短，基于穿刺路径进行穿刺所耗费的时间越短，对目标对象的损伤越小，又例如，穿刺路径越短，穿刺路径经过的目标对象的组织越少，基于穿刺路径进行穿刺损伤目标对象的组织的几率越小。因此，路径规划装置以最近路径的长度为依据，从皮肤区域中筛选出有利于穿刺的备选进针点。具体的，皮肤区域内的点到靶点之间的距离与最近路径的长度的差越小，说明将皮肤区域内的点作为备选进针点对穿刺就越有利，反之，皮肤区域内的点到靶点之间的距离与最近路径的长度的差越大，说明将皮肤区域内的点作为备选进针点对穿刺就越不利。
路径规划装置以目标阈值为依据，判断皮肤区域内的点到靶点之间的距离与最近路径的长度之差是较大还是较小。具体的，皮肤区域内的点到靶点之间的距离与最近路径的长度小于或等于目标阈值，说明皮肤区域内的点到靶点之间的距离与最近路径的长度之差较小，进而可确定皮肤区域内的点为备选进针点，皮肤区域内的点到靶点之间的距离与最近路径的长度大于目标阈值，说明皮肤区域内的点到靶点之间的距离与最近路径的长度的差大，进而可确定皮肤区域内的点不是备选进针点。
因此，路径规划装置可根据最近路径的长度，从皮肤区域确定备选进针点。在确定备选进针点后，将由备选进针点组成的像素区域作为备选区域。
在另一种可能实现的方式中，最近路径与皮肤区域的交点为参考点。路径规划装置从皮肤区域中确定到参考点的距离小于或等于距离阈值的点为备选进针点。将由备选进针点组成的像素区域作为备选区域。
在该种实现方式中，皮肤区域内的点到参考点的距离越小，那么该点与靶点之间的路径与最近路径就越接近，此时，将该点作为备选进针点对穿刺就越有利，反之，皮肤区域内的点到参考点的距离越大，那么该点与靶点之间的路径与最近路径相差就越大，此时，将该点作为备选进针点对穿刺就越不利。
路径规划装置以距离阈值为依据，判断皮肤区域内的点到参考点之间的距离是大还是小。具体的，皮肤区域内的点到参考点之间的距离小于或等于距离阈值，说明皮肤区域内的点到参考点之间的距离小，进而可确定皮肤区域内的点为备选进针点，皮肤区域内的点到参考点之间的距离大于距离阈值，说明皮肤区域内的点到参考点之间的距离大，进而可确定皮肤区域内的点不是备选进针点。
203、从上述备选区域中确定一点作为上述待确认点。
204、确定上述靶点到上述待确认点之间路径为上述待确认路径。
在该种实施方式中，路径规划装置首先确定靶点到皮肤区域的最近路径，基于最近路径，从所述皮肤区域中确定进针点的备选区域，其中，进针点的备选区域内的点均为对穿刺有利的点。再从备选区域中确定一点作为待确认点，可使待确认点为有利于穿刺的点。于是再确定靶点到待确认带你之间的路径为待确认路径，可提升待确认路径为对穿刺有利的穿刺路径的几率。
作为一种可选的实施方式，路径规划装置在执行步骤202的过程中执行以下步骤：
301、以上述靶点为顶点、上述最近路径为高、第一值为半径，在上述三维CT图像中构建第一圆锥体。
本申请实施例中，第一值为固定值。可选的，第一值为预先设定的。在路径规划装置通过执行步骤301构建的第一圆锥体中，顶点为靶点、最近路径为高、第一值为地面的半径。
302、从上述皮肤区域中确定位于上述第一圆锥体内的目标区域为上述备选区域。
由于第一圆锥体内的任意一点到靶点的距离，均小于或等于最近路径的长度，因此皮肤区域找那个位于第一圆锥体内的点到靶点的距离均与最近路径的长度相同。应理解，皮肤区域内到靶点的距离与最近路径的长度相同的点的数量可能大于1。因此，若将皮肤区域中位于第一圆锥体内的点，作为对目标器官进行穿刺的进针点，均有利于穿刺。于是，路径规划装置从皮肤区域中确定位于第一圆锥体内的目标区域为备选区域。
在一种可能实现的方式中，路径规划装置确定皮肤区域中位于第一圆锥体内的像素的坐标，然后根据该坐标确定备选区域。
应理解，第一值的具体取值可以根据实际需求确定，具体的，第一值的取值越小，路径规划装置执行步骤302所产生的数据处理量越小，执行步骤302的速度就越快。第一孩子的取值越大，备选区域中的有利于穿刺的点的数量就越多。可选的，第一值为50毫米。
在该种实施方式中，路径规划装置以靶点为顶点、最近路径为高、第一值为半径，在三维CT图像中构建第一圆锥体，然后从皮肤区域中确定位于第一圆锥体内的目标区域为备选区域，可提高确定备选区域的速度，并可使备选区域内的点为有利于穿刺的点。
作为一种可选的实施方式，路径规划装置在执行步骤302的过程中执行以下步骤：
401、在上述重要组织在上述第一圆锥体内的占比超过参考阈值的情况下，调整上述第一值的大小得到第二值。
本申请实施例中，重要组织在第一圆锥体内的占比，为重要组织的体积与第一圆锥体的体积的比值。重要组织在第一圆锥体内的占比高，说明第一圆锥体内的路径穿过重要组织的几率高，反之，重要组织在第一圆锥体内的占比低，说明第一圆锥体内的穿刺路径穿过重要组织的几率低。路径规划装置以参考阈值为依据，判断重要组织在第一圆锥体内的占比是高还是低，具体的，重要组织在第一圆锥体内的占比超过参考阈值，说明重要组织在第一圆锥体内的占比高，重要组织在第一圆锥体内的占比未超过参考阈值，说明重要组织在第一圆锥体内的占比低。
由于在进针点为皮肤区域中位于第一圆锥体内的区域中的一点的情况下，穿刺路径位于第一圆锥体内，因此，重要组织在第一圆锥体内的占比高，说明将皮肤区域中位于第一圆锥体内的区域作为进针点的备选区域，易导致穿刺路径穿过重要组织的几率高，而重要组织在第一圆锥体内的占比低，说明将皮肤区域中位于第一圆锥体内的区域作为进针点的备选区域，可降低穿刺路径穿过重要组织的几率。
因此，路径规划装置在重要组织在第一圆锥体内的占比超过参考阈值的情况下，通过调整第一圆锥体的底面的半径的大小，以调整重要组织在第一圆锥体内的占比。具体的，路径规划装置调整第一值的大小得到第二值。
在一种可能实现的方式中，路径规划装置基于预设步长调整第一值的大小得到第二值。例如，第一值为50毫米，预设步长为1毫米，那么可通过使第一值增大1毫米得到第二值，此时，第二值为51毫米。
402、以上述靶点为顶点、上述最近路径为高、上述第二值为半径，在上述三维CT图像中构建第二圆锥体。
本申请实施例中，在路径规划装置通过执行步骤401构建的第二圆锥体中，顶点为靶点、最近路径为高、第二值为地面的半径。重要组织在第二圆锥体内的占比未超过参考阈值，其中，重要组织在第二圆锥体内的占比，为重要组织的体积与第二圆锥体的体积的比值。重要组织在第二圆锥体内的占比未超过参考阈值，说明将皮肤区域中位于第二圆锥体内的区域作为进针点的备选区域，可降低穿刺路径穿过重要组织的几率。
403、从上述皮肤区域中确定位于上述第二圆锥体内的目标区域为上述备选区域。
在该种实施方式中，路径规划装置在重要组织在第一圆锥体内的占比超过参考阈值的情况下，确定将皮肤区域中位于第一圆锥体内的区域作为进针点的备选区域，易导致穿刺路径穿过重要组织的几率高。因此，通过调整第一圆锥体的底面的半径的大小，以调整重要组织在第一圆锥体内的占比。然后以靶点为顶点、最近路径为高、第二值为半径，在三维CT图像中构建第二圆锥体，其中，重要组织在第二圆锥体内的占比未超过参考阈值，最后，再从皮肤区域中确定位于第二圆锥体内的目标区域为备选区域，可降低穿刺路径穿过重要组织的几率。
应理解，路径规划装置在重要组织在第一圆锥体内的占比超过参考阈值的情况下，通过调整第一值的大小得到第二值，再以靶点为顶点、最近路径为高、第二值为半径，在三维CT图像中构建得到第二圆锥体，可通过多次迭代实现。具体的，路径规划装置通过调整第一值的大小得到新的值。在以靶点为顶点、最近路径为高、新的值为半径，在三维CT图像中构建得到的圆锥体，不满足重要组织在圆锥体内的占比未超过参考阈值的情况下，继续调整新的值，直至以靶点为顶点、最近路径为高、调整得到的值为半径，在三维CT图像中构建得到的圆锥体，满足重要组织在圆锥体内的占比未超过参考阈值，将调整得到的值作为第二值，并将以靶点为顶点、最近路径为高、调整得到的值为半径，在三维CT图像中构建得到的圆锥体作为第二圆锥体。
作为一种可选的实施方式，路径规划装置在执行步骤104的过程中执行以下步骤：
501、在根据上述参考位置确定上述待确认路径与上述重要组织未相交的情况下，显示上述待确认点为安全进针点。
若路径规划装置根据重要组织在三维CT图像中的参考位置，确定待确认路径与重要组织未相交，说明以待确认点为进针点规划穿刺路径，可降低目标对象被损伤的几率。因此，路径规划装置在根据参考位置确定待确认路径与重要组织未相交的情况下，确定待确认点为安全进针点，并通过显示待确认点为安全进针点，以提示医生可将待确认点作为进针点。
应理解，在实际应用中，皮肤区域中的安全进针点的数量可以是多个，那么可将有所有安全进针点组成区域作为安全进针区域，并通过显示安全进针区域，以提示医生可从安全进针区域内确定进针点。
502、在接收到用户选择将上述待确认点作为进针点的指令的情况下，确定上述待确认路径为上述目标器官的穿刺路径。
医生在路径规划装置显示的安全进针区域后，可从安全进针区域中选取一点作为进针点，路径规划装置进而可根据进针点和靶点，规划目标器官的穿刺路径。在一种可能实现的方式中，路径规划装置在接收到用户选择将待确认点作为进针点的指令的情况下，可确定待确认路径为目标器官的穿刺路径。
请参阅图4，图4为本申请实施例提供的一种在三维CT图像的截面图中确定目标器官的穿刺路径的示意图。如图4所示，在三维CT图像的截面图中，A、B、C、D四点为目标对象的皮肤区域中的点，其中，AD之间的区域为进针点的备选区域，BC之间的区域为安全进针区域。图4还示出了将B点作为进针点规划得到的穿刺路径，如图4所示，B点与靶点之间的路径为穿刺路径，路径长度为74.4毫米。
请参阅图5，图5为本申请实施例提供的另一种在三维CT图像的截面图中确定目标器官的穿刺路径的示意图。如图5所示，在三维CT图像的截面图中，A、B、C、D四点为目标对象的皮肤区域中的点，其中，AD之间的区域为进针点的备选区域，BC之间的区域为安全进针区域。图5还示出了将B点作为进针点规划得到的穿刺路径，如图5所示，B点与靶点之间的路径为穿刺路径，路径长度为74.4毫米。
在该种实施方式中，路径规划装置在根据参考位置确定待确认路径与重要组织未相交的情况下，显示待确认点为安全进针点，可使用户基于安全进针点确定进针点。路径规划装置进而在接收到用户选择将待确认点作为进针点的指令的情况下，确定待确认路径为目标器官的穿刺路径。通过该种方式，可辅助用户选取进针点，由此可提升规划目标器官的穿刺路径的效果。
作为一种可选的实施方式，路径规划装置在执行步骤104之前还执行以下步骤：
601、根据上述参考位置，确定上述重要组织的包围盒。
本申请实施例中，重要组织位于包围盒内。在一种可能实现的方式中，路径规划装置根据参考位置，确定包含第一圆锥体内的所有重要组织的包围盒。在另一种可能实现的方式中，路径规划装置根据参考位置，为第一圆锥体内的重要组织生成定向包围盒（oriented bounding bix，OBB）。在该种实现方式中，路径规划装置通过为第一圆锥体内的重要组织生成OBB，可提高重要组织的包围盒的精度，进而提高后续基于包围盒所做的碰撞检测的准确度。
602、对上述待确认路径与上述包围盒进行碰撞检测，得到碰撞检测结果。
路径规划装置通过对待确认路径与包围盒进行碰撞检测，可确定待确认路径是否与包围盒碰撞，得到碰撞检测结果，其中，碰撞检测结果包括待确认路径与包围盒碰撞或待确认路径未与包围盒碰撞。
603、在上述碰撞检测结果为上述待确认路径与上述包围盒碰撞的情况下，确定上述待确认路径与上述重要组织相交。
待确认路径与包围盒碰撞，说明待确认与重要组织相交，因此，路径规划装置在碰撞检测结果为待确认路径与包围盒碰撞的情况下，确定待确认路径与重要组织相交。
604、在上述碰撞检测结果为上述待确认路径未与上述包围盒碰撞的情况下，确定上述待确认路径与上述重要组织未相交。
待确认路径未与包围盒碰撞，说明待确认与重要组织未相交，因此，路径规划装置在碰撞检测结果为待确认路径未与包围盒碰撞的情况下，确定待确认路径与重要组织未相交。
请参阅图6，图6为本申请实施例提供的又一种在三维CT图像的截面图中确定目标器官的穿刺路径的示意图。如图6所示，在三维CT图像的截面图中，P点为靶点，A、B、C、D四点为目标对象的皮肤区域中的点，其中，AD之间的区域为进针点的备选区域。通过碰撞检测，确定AB之间的区域、CD之间的区域均为安全进针区域，BC区域不是安全进针区域。如图6所示，AP之间的路径、BP之间的路径、CP之间的路径、DP之间的路径，均未与重要组织相交。
图5还示出了将B点作为进针点规划得到的穿刺路径，如图5所示，B点与靶点之间的路径为穿刺路径，路径长度为74.4毫米。
在该种实施方式中，路径规划装置根据参考位置，确定重要组织的包围盒。对待确认路径与包围盒进行碰撞检测，得到碰撞检测结果。在碰撞检测结果为待确认路径与包围盒碰撞的情况下，确定待确认路径与重要组织相交。在碰撞检测结果为待确认路径未与包围盒碰撞的情况下，确定待确认路径与重要组织未相交。由此可实现根据参考位置确定待确认路径是否与重要组织相交。
本领域技术人员可以理解，在具体实施方式的上述方法中，各步骤的撰写顺序并不意味着严格的执行顺序而对实施过程构成任何限定，各步骤的具体执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。
若本申请技术方案涉及个人信息，应用本申请技术方案的产品在处理个人信息前，已明确告知个人信息处理规则，并取得个人自主同意。若本申请技术方案涉及个人信息，应用本申请技术方案的产品在处理个人信息前，已取得个人单独同意，并且同时满足“明示同意”的要求。例如，在摄像头等个人信息采集装置处，设置明确显著的标识告知已进入个人信息采集范围，将会对个人信息进行采集，若个人自愿进入采集范围即视为同意对其个人信息进行采集；或者在个人信息处理的装置上，利用明显的标识/信息告知个人信息处理规则的情况下，通过弹窗信息或请个人自行上传其个人信息等方式获得个人授权；其中，个人信息处理可包括个人信息处理者、个人信息处理目的、处理方式以及处理的个人信息种类等信息。
上述详细阐述了本申请实施例的方法，下面提供了本申请实施例的装置。
请参阅图7，图7为本申请实施例提供的一种针对目标器官的穿刺路径规划装置的结构示意图，该针对目标器官的穿刺路径规划装置1包括：获取单元11、分割单元12、确定单元13，可选的，针对目标器官的穿刺路径规划装置1还包括检测单元14，具体的：
获取单元11，用于获取目标对象的三维CT图像，所述三维CT图像包括所述目标对象的目标器官和所述目标器官中的靶点；
分割单元12，用于通过对所述三维CT图像进行分割，从所述三维CT图像中确定所述目标对象的皮肤区域，以及重要组织在所述三维CT图像中的参考位置；
确定单元13，用于确定所述靶点到所述皮肤区域的待确认点之间的待确认路径；
所述确定单元13，用于在根据所述参考位置确定所述待确认路径与所述重要组织未相交的情况下，确定所述待确认路径为所述目标器官的穿刺路径。
结合本申请任一实施方式，所述确定单元13，用于：
确定所述靶点到所述皮肤区域的最近路径；
基于所述最近路径，从所述皮肤区域中确定进针点的备选区域；
从所述备选区域中确定一点作为所述待确认点；
确定所述靶点到所述待确认点之间路径为所述待确认路径。
结合本申请任一实施方式，所述确定单元13，用于：
以所述靶点为顶点、所述最近路径为高、第一值为半径，在所述三维CT图像中构建第一圆锥体；
从所述皮肤区域中确定位于所述第一圆锥体内的目标区域为所述备选区域。
结合本申请任一实施方式，所述确定单元13，用于：
在所述重要组织在所述第一圆锥体内的占比超过参考阈值的情况下，调整所述第一值的大小得到第二值；
以所述靶点为顶点、所述最近路径为高、所述第二值为半径，在所述三维CT图像中构建第二圆锥体，所述重要组织在所述第二圆锥体内的占比未超过所述参考阈值；
从所述皮肤区域中确定位于所述第二圆锥体内的目标区域为所述备选区域。
结合本申请任一实施方式，所述确定单元13，用于：
在根据所述参考位置确定所述待确认路径与所述重要组织未相交的情况下，显示所述待确认点为安全进针点；
在接收到用户选择将所述待确认点作为进针点的指令的情况下，确定所述待确认路径为所述目标器官的穿刺路径。
结合本申请任一实施方式，所述确定单元13，还用于：
根据所述参考位置，确定所述重要组织的包围盒；
所述针对目标器官的穿刺路径规划装置1，还包括：检测单元14，用于对所述待确认路径与所述包围盒进行碰撞检测，得到碰撞检测结果；
所述确定单元13，还用于在所述碰撞检测结果为所述待确认路径与所述包围盒碰撞的情况下，确定所述待确认路径与所述重要组织相交；
所述确定单元13，还用于在所述碰撞检测结果为所述待确认路径未与所述包围盒碰撞的情况下，确定所述待确认路径与所述重要组织未相交。
结合本申请任一实施方式，所述确定单元13，用于根据所述参考位置，确定所述重要组织的定向包围盒。
本申请实施例中，路径规划装置在获取目标对象的三维CT图像后，通过对三维CT图像进行分割，从三维CT图像中确定目标对象的皮肤区域，以及重要组织在三维CT图像中的参考位置。然后确定靶点到皮肤区域中的待确认点之间的待确认路径，并在根据参考位置确定待确认路径与重要组织未相交的情况下，确定待确认路径为目标器官的穿刺路径。由此，可使目标器官的穿刺路径未穿过重要组织。
在一些实施例中，本申请实施例提供的装置具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述。
图8为本申请实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图。该电子设备2包括处理器21，存储器22。可选的，该电子设备2还包括输入装置23，输出装置24。该处理器21、存储器22、输入装置23和输出装置24通过连接器相耦合，该连接器包括各类接口、传输线或总线等等，本申请实施例对此不作限定。应当理解，本申请的各个实施例中，耦合是指通过特定方式的相互联系，包括直接相连或者通过其他设备间接相连，例如可以通过各类接口、传输线、总线等相连。
处理器21可以是一个或多个图形处理器（graphics processing unit， GPU），在处理器21是一个GPU的情况下，该GPU可以是单核GPU，也可以是多核GPU。可选的，处理器21可以是多个GPU构成的处理器组，多个处理器之间通过一个或多个总线彼此耦合。可选的，该处理器还可以为其他类型的处理器等等，本申请实施例不作限定。
存储器22可用于存储计算机程序指令，以及用于执行本申请方案的程序代码在内的各类计算机程序代码。可选地，存储器包括但不限于是随机存储记忆体（random accessmemory，RAM）、只读存储器（read-only memory，ROM）、可擦除可编程只读存储器（erasableprogrammable read only memory，EPROM）、或便携式只读存储器（compact disc read-only memory，CD-ROM），该存储器用于相关指令及数据。
输入装置23用于输入数据和/或信号，以及输出装置24用于输出数据和/或信号。输入装置23和输出装置24可以是独立的器件，也可以是一个整体的器件。
可理解，本申请实施例中，存储器22不仅可用于存储相关指令，还可用于存储相关数据，如该存储器22可用于存储通过输入装置23获取的目标对象的三维CT图像，又或者该存储器22还可用于存储通过处理器21确定的目标器官的穿刺路径等等，本申请实施例对于该存储器中具体所存储的数据不作限定。
可以理解的是，图8仅仅示出了一种电子设备的简化设计。在实际应用中，电子设备还可以分别包含必要的其他元件，包含但不限于任意数量的输入/输出装置、处理器、存储器等，而所有可以实现本申请实施例的电子设备都在本申请的保护范围之内。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。所属领域的技术人员还可以清楚地了解到，本申请各个实施例描述各有侧重，为描述的方便和简洁，相同或类似的部分在不同实施例中可能没有赘述，因此，在某一实施例未描述或未详细描述的部分可以参见其他实施例的记载。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（digital subscriberline，DSL））或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，数字通用光盘（digital versatiledisc，DVD）)、或者半导体介质（例如固态硬盘（solid state disk ，SSD））等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：只读存储器（read-only memory，ROM）或随机存取存储器（random access memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。
Claims (7)
1.一种针对目标器官的穿刺路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标对象的三维CT图像，所述三维CT图像包括所述目标对象的目标器官和所述目标器官中的靶点；
通过对所述三维CT图像进行分割，从所述三维CT图像中确定所述目标对象的皮肤区域，以及重要组织在所述三维CT图像中的参考位置，所述目标对象在所述重要组织被针扎的情况下受到损伤；
确定所述靶点到所述皮肤区域的待确认点之间的待确认路径；所述确定所述靶点到所述皮肤区域的待确认点之间的待确认路径，包括：确定所述靶点到所述皮肤区域的最近路径；基于所述最近路径，从所述皮肤区域中确定进针点的备选区域；从所述备选区域中确定一点作为所述待确认点；确定所述靶点到所述待确认点之间路径为所述待确认路径；
所述基于所述最近路径，从所述皮肤区域中确定进针点的备选区域，包括：以所述靶点为顶点、所述最近路径为高、第一值为半径，在所述三维CT图像中构建第一圆锥体；从所述皮肤区域中确定位于所述第一圆锥体内的目标区域为所述备选区域；
所述从所述皮肤区域中确定位于所述第一圆锥体内的目标区域为所述备选区域，包括：
在所述重要组织在所述第一圆锥体内的占比超过参考阈值的情况下，调整所述第一值的大小得到第二值；
以所述靶点为顶点、所述最近路径为高、所述第二值为半径，在所述三维CT图像中构建第二圆锥体，所述重要组织在所述第二圆锥体内的占比未超过所述参考阈值；
从所述皮肤区域中确定位于所述第二圆锥体内的目标区域为所述备选区域；
在根据所述参考位置确定所述待确认路径与所述重要组织未相交的情况下，确定所述待确认路径为所述目标器官的穿刺路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在根据所述参考位置确定所述待确认路径与所述重要组织未相交的情况下，确定所述待确认路径为所述目标器官的穿刺路径，包括：
在根据所述参考位置确定所述待确认路径与所述重要组织未相交的情况下，显示所述待确认点为安全进针点；
在接收到用户选择将所述待确认点作为进针点的指令的情况下，确定所述待确认路径为所述目标器官的穿刺路径。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在确定所述靶点到所述皮肤区域的待确认点之间的待确认路径之后，在根据所述参考位置确定所述待确认路径与所述重要组织未相交的情况下，确定所述待确认路径为所述目标器官的穿刺路径之前，所述方法还包括：
根据所述参考位置，确定所述重要组织的包围盒；
对所述待确认路径与所述包围盒进行碰撞检测，得到碰撞检测结果；
在所述碰撞检测结果为所述待确认路径与所述包围盒碰撞的情况下，确定所述待确认路径与所述重要组织相交；
在所述碰撞检测结果为所述待确认路径未与所述包围盒碰撞的情况下，确定所述待确认路径与所述重要组织未相交。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述参考位置，确定所述重要组织的包围盒，包括：
根据所述参考位置，确定所述重要组织的定向包围盒。
5.一种针对目标器官的穿刺路径规划装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于获取目标对象的三维CT图像，所述三维CT图像包括所述目标对象的目标器官和所述目标器官中的靶点；
分割单元，用于通过对所述三维CT图像进行分割，从所述三维CT图像中确定所述目标对象的皮肤区域，以及重要组织在所述三维CT图像中的参考位置；
确定单元，用于确定所述靶点到所述皮肤区域的待确认点之间的待确认路径；
所述确定单元，用于：
确定所述靶点到所述皮肤区域的最近路径；
基于所述最近路径，从所述皮肤区域中确定进针点的备选区域；
从所述备选区域中确定一点作为所述待确认点；
确定所述靶点到所述待确认点之间路径为所述待确认路径；
所述确定单元，用于：
以所述靶点为顶点、所述最近路径为高、第一值为半径，在所述三维CT图像中构建第一圆锥体；
从所述皮肤区域中确定位于所述第一圆锥体内的目标区域为所述备选区域；
所述确定单元，用于：
在所述重要组织在所述第一圆锥体内的占比超过参考阈值的情况下，调整所述第一值的大小得到第二值；
以所述靶点为顶点、所述最近路径为高、所述第二值为半径，在所述三维CT图像中构建第二圆锥体，所述重要组织在所述第二圆锥体内的占比未超过所述参考阈值；
从所述皮肤区域中确定位于所述第二圆锥体内的目标区域为所述备选区域；
所述确定单元，用于在根据所述参考位置确定所述待确认路径与所述重要组织未相交的情况下，确定所述待确认路径为所述目标器官的穿刺路径。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，在所述处理器执行所述计算机指令的情况下，所述电子设备执行如权利要求1至4中任意一项所述的方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，在所述程序指令被处理器执行的情况下，使所述处理器执行权利要求1至4中任意一项所述的方法。
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| CN116135159A (zh) * | 2021-11-17 | 2023-05-19 | 中移(苏州)软件技术有限公司 | 三维路径规划方法、装置、设备和存储介质 |
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2023
- 2023-12-05 CN CN202311650295.2A patent/CN117357249B/zh active Active
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