[發(fā)明專利]一種基于拼接影像的呼吸跟蹤方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210526041.9
• 申請(qǐng)日: 2022-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN114795473A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉孝波;朱輝球;李耀文;韓季玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京佗道醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號(hào): A61B34/20
• 分類號(hào): A61B34/20;A61B34/30
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 梁天彥

本發(fā)明公開了一種基于拼接影像的呼吸跟蹤方法，包括：在患者對(duì)應(yīng)位置處放置呼吸采集器；進(jìn)行若干次至少一個(gè)呼吸周期的影像掃描獲得若干術(shù)前影像，在進(jìn)行影像掃描的同時(shí)通過實(shí)時(shí)采樣呼吸采集器獲得呼吸曲線；結(jié)合每一術(shù)前影像中各幀影像的時(shí)間戳與呼吸曲線的時(shí)間將若干術(shù)前影像進(jìn)行拼接得到覆蓋病灶運(yùn)動(dòng)范圍的拼接影像；提取所述拼接影像中的病灶特征信息，建立其與呼吸曲線的呼吸相位之間的映射關(guān)系；獲取規(guī)劃影像并規(guī)劃穿刺通道，根據(jù)實(shí)時(shí)呼吸曲線結(jié)合前述映射關(guān)系指導(dǎo)穿刺。本發(fā)明能夠提供準(zhǔn)確的穿刺相位范圍、病灶運(yùn)動(dòng)隨外部呼吸運(yùn)動(dòng)規(guī)律等，可以配合導(dǎo)航定位實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)穿刺相位預(yù)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于拼接影像的呼吸跟蹤方法。

背景技術(shù)

在臨床上，特別是腫瘤治療的臨床上，越來越廣泛的使用醫(yī)學(xué)圖像做引導(dǎo)，然后使用機(jī)械臂輔助進(jìn)行手術(shù)工具的定位，從而進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)，以便減少病人創(chuàng)面、加速病人康復(fù)速度。

肺部穿刺的活檢、消融等手術(shù)中，由于病人處于持續(xù)呼吸的狀態(tài)，且穿刺和消融主要的部位為肺部和肝部等受呼吸影響最大的部位，由于病人呼吸引起縱隔運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)的器官內(nèi)病灶點(diǎn)的位移最大可達(dá)5cm，因此即使經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生已無法保證百分之百成功率。肺部穿刺與消融的手術(shù)導(dǎo)航輔助機(jī)器人成為未來趨勢(shì)，由于肺部的運(yùn)動(dòng)規(guī)律難以把握，而目前的手術(shù)導(dǎo)航輔助機(jī)器人無法精確把握肺部的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，難以實(shí)現(xiàn)病灶點(diǎn)的精確手術(shù)。

對(duì)已公開經(jīng)皮穿刺機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，但并未針對(duì)肺部的運(yùn)動(dòng)提出更好的解決方案，機(jī)器人更多提供患者靜態(tài)的穿刺通道，忽略肺結(jié)節(jié)的動(dòng)態(tài)情況，肺結(jié)節(jié)的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)更多依賴經(jīng)驗(yàn)分析的醫(yī)生把控，對(duì)于肺的上部或靠近胸部移動(dòng)量較低的肺結(jié)節(jié)，甚至是大于10mm以上的肺結(jié)節(jié)穿刺一次準(zhǔn)確率可控，對(duì)于運(yùn)動(dòng)量大的小結(jié)節(jié)更多依靠穿刺醫(yī)生多年的經(jīng)驗(yàn)，可見，該經(jīng)皮穿刺機(jī)器人只結(jié)節(jié)了一部分痛點(diǎn)。

市面上已公布的經(jīng)皮穿刺導(dǎo)航機(jī)器人，多數(shù)不帶呼吸引導(dǎo)等相關(guān)功能，即使存在，也僅提供患者呼吸曲線的顯示功能，該呼吸曲線和影像中的病灶運(yùn)動(dòng)信息未產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性關(guān)聯(lián)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)上述不足，提出一種對(duì)病灶位置進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)的基于拼接影像的呼吸跟蹤方法，降低醫(yī)生對(duì)病灶運(yùn)動(dòng)的感性經(jīng)驗(yàn)判斷，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)穿刺相位預(yù)測(cè)。

技術(shù)方案：

一種基于拼接影像的呼吸跟蹤方法，包括：

在患者對(duì)應(yīng)位置處放置呼吸采集器；

進(jìn)行若干次至少一個(gè)呼吸周期的影像掃描獲得若干術(shù)前影像，在進(jìn)行影像掃描的同時(shí)通過實(shí)時(shí)采樣呼吸采集器獲得呼吸曲線；

結(jié)合每一術(shù)前影像中各幀影像的時(shí)間戳與呼吸曲線的時(shí)間將若干術(shù)前影像進(jìn)行拼接得到覆蓋病灶運(yùn)動(dòng)范圍的拼接影像；

提取所述拼接影像中的病灶特征信息，建立其與呼吸曲線的呼吸相位之間的映射關(guān)系；

獲取規(guī)劃影像并規(guī)劃穿刺通道，根據(jù)實(shí)時(shí)呼吸曲線結(jié)合前述映射關(guān)系指導(dǎo)穿刺。

所述拼接影像的獲取具體如下：

根據(jù)每一術(shù)前影像中各幀影像的時(shí)間戳與呼吸曲線上的采樣時(shí)間找到與各幀影像對(duì)應(yīng)的呼吸相位，根據(jù)相同呼吸相位的各幀影像對(duì)應(yīng)的切片相似度最大原則對(duì)在各次掃描得到的術(shù)前影像進(jìn)行拼接得到覆蓋病灶運(yùn)動(dòng)范圍的拼接影像。

通過移動(dòng)手術(shù)床進(jìn)行若干次影像掃描獲得若干術(shù)前影像，所述手術(shù)床的移動(dòng)次數(shù)和每次移動(dòng)的距離根據(jù)所述病灶沿手術(shù)床移動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)范圍及所述影像掃描覆蓋范圍確定。

通過呼吸曲線采集設(shè)備實(shí)時(shí)采樣呼吸采集器的運(yùn)動(dòng)軌跡，所述運(yùn)動(dòng)軌跡為多維數(shù)據(jù)，則針對(duì)多維數(shù)據(jù)選擇浮動(dòng)最大的方向的數(shù)據(jù)和時(shí)間參數(shù)得到呼吸曲線或以降維算法生成與時(shí)間參數(shù)對(duì)應(yīng)的一維曲線作為呼吸曲線。

選取人體胸背方向的數(shù)據(jù)與時(shí)間參數(shù)對(duì)應(yīng)的一維曲線作為呼吸曲線。