[發明專利]一種用于輔助穿刺系統的病灶位置動態跟蹤方法

在審

• 申請號: 202210025317.5
• 申請日: 2022-01-11
• 公開（公告）號: CN114343845A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 劉劍
• 申請（專利權）人: 上海睿觸科技有限公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/30;A61B17/34
• 代理公司: 上?？普＠硎聞账?普通合伙) 31463
• 代理人: 楊軍

本發明涉及一種用于輔助穿刺系統的病灶位置動態跟蹤方法，包括以下步驟：掃描CT獲取DICOM圖像數據；處理圖像數據，獲得三個標記物的中心點與病灶在CT圖像坐標系下的位置信息，計算得到病灶及三個標記物相對于床板的坐標，得到病灶與三個標記物的相對位置關系；在穿刺機器人進行定位穿刺之前，利用相機獲取三個標記物的實時坐標；將三個標記物的實時坐標轉換至床板坐標系中，通過相對位置關系反算病灶的最新坐標；穿刺機器人系統根據獲得的病灶動態位置信息，實時更新機器人執行機構的目標位置，完成精準穿刺；本發明同現有技術相比，解決了穿刺手術過程中，由于患者體位晃動以及呼吸所帶來的病灶位置偏移的問題。

[技術領域]

本發明屬于醫療器械技術領域，具體地說是一種用于輔助穿刺系統的病灶位置動態跟蹤方法。

[背景技術]

穿刺手術是一種醫生借助CT圖像，使用不同的特制的穿刺針，刺入血管、體腔或器官以抽取液體或組織用于活檢診斷的手術。醫生在穿刺中需要先依據圖像初步判斷病灶點位置，再實施穿刺，隨后掃描CT判斷穿刺針是否到達病灶點，如沒有到達病灶點，需要重復穿刺及掃描CT操作，直至刺中病灶點。如此不僅會大大增加手術時間，而且多次輻射還會傷害患者的身心。輔助穿刺機器人結合了機械臂、成像設備、空間定位系統及相應處理軟件，實現了依據病灶掃描圖像，精準定位病灶點位置，可實現一次穿刺精準到位，減少了穿刺手術的時間，降低了穿刺手術給病人帶來的痛苦。

在輔助穿刺機器人定位病灶點時，需要解決患者體位移動以及呼吸所帶來的病灶位置偏移的問題。傳統手術采用綁帶、限位支架等一系列輔助附件來限制患者體位晃動，同時讓患者先深吸一口氣，再屏住呼吸進行穿刺，從而解決穿刺前后病灶位置偏移的問題。顯然，這一方法忽略了患者在限位附件作用下的微小位移，同時需要患者屏氣時的相位與掃描CT時屏氣的相位相同，實際實施起來病灶點在穿刺時的位置與掃描時的位置存在偏差，故傳統方法無法精準的進行病灶位置動態跟蹤。

隨著機器視覺技術的發展，機器視覺結合機器人技術已被廣泛應用于醫療器械領域。若能借助視覺引導及定位，結合醫學成像數據，為整個手術過程提供高精確的病灶定位，則能夠極大程度地保證手術效果。

[發明內容]

本發明的目的就是要解決上述的不足而提供一種用于輔助穿刺系統的病灶位置動態跟蹤方法，解決了穿刺手術過程中，由于患者體位晃動以及呼吸所帶來的病灶位置偏移的問題。

為實現上述目的設計一種用于輔助穿刺系統的病灶位置動態跟蹤方法，包括以下步驟：

步驟1)，將裝有相機1的支架2安裝在CT病床8旁，患者7依據病灶部位，平躺或側躺于病床8上，將標記物一3、標記物二4、標記物三5分別粘于患者病灶6體表附近，且確保三個標記物均在攝像頭視野范圍內；

步驟2)，進行CT掃描，獲取DICOM圖像數據；

步驟3)，處理圖像數據，獲得標記物一3、標記物二4、標記物三5的中心點與病灶6在CT圖像坐標系下的位置信息，計算得到病灶6及標記物一3、標記物二4、標記物三5相對于床板的坐標，得到病灶6與標記物一3、標記物二4、標記物三5的相對位置關系；

步驟4)，在穿刺機器人進行定位穿刺之前，利用相機1獲取標記物一3、標記物二4、標記物三5的實時坐標；

步驟5)，將標記物一3、標記物二4、標記物三5的實時坐標轉換至床板坐標系中，通過相對位置關系反算病灶6的最新坐標；

步驟6)，患者吸氣并屏住呼吸，穿刺機器人系統根據獲得的病灶動態位置信息，實時更新機器人執行機構的目標位置，完成精準穿刺。

進一步地，步驟1)中，標記物一3、標記物二4、標記物三5選取不同形狀或不同顏色的圖形，其選用的材料為可被CT掃描成像的材料。