CN112700551A - 虚拟胆道镜介入手术规划方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供的虚拟胆道镜介入手术规划方法、装置、设备及存储介质,通过对目标对象的腹部进行医学影像扫描,得到二维的医学影像序列;根据所述医学影像序列进行三维建模,得到胆道三维立体模型;根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与病灶位置,在所述胆道三维立体模型中进行胆道路径规划;根据胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径中选择符合所述指示要求的目标胆道路径。可以令医生使用三维模型进行诊断与手术前的训练,与使用二维医学影像进行诊断与手术前的训练相比,更加直观立体,降低了医生的疾病诊断与治疗难度,有助于缩短手术时间,降低手术风险。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,尤指一种虚拟胆道镜介入手术规划方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着我国人民的生活水平改善、饮食结构调整等因素影响,胆结石在我国患病率呈逐渐升高趋势。目前,胆结石在我国的发病率为10%以上。胆结石成为我国的常见病、多发病。由于胆结石可引起腹胀、消化不良等消化道症状,严重者诱发胆绞痛,并发胆管感染、梗阻性黄疸、胰腺炎等,且与胆管肿瘤亦密切相关,因此对其治疗需要给予足够重视,做到早发现、早治疗。
目前,治疗胆结石的主要方法包括胆囊切除手术和保胆取石手术等。与胆囊切除手术相比,保胆取石手术既可避免胆囊切除手术造成的并发症,又可满足患者的保胆要求。随着内镜等医疗器械技术的快速进步,保胆取石手术方法已发展出比较先进的胆道镜取石手术方法。胆道镜取石手术是在纤维胆道镜直视下取出胆道***内结石。胆道镜取石手术在实现保胆的同时,结石取净率高、创伤小、恢复快,能够有效降低胆结石复发率。
然而,目前胆道镜取石手术只能由医生根据患者的腹部电子计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)图像判断结石位置。医生只能根据二维图像序列中想象三维胆道空间及结石位置,对医生的空间想象能力要求极高。另一方面,人体胆道***呈现树形状态,胆道分支较多,医生在手术过程中容易迷失方向。手术中医生反复探寻找结石对患者的损伤较大。
发明内容
本发明实施例提供一种虚拟胆道镜介入手术规划方法、装置、设备及存储介质,用以解决现有技术中存在对胆道疾病诊断治疗时医生只能根据二维医学影像序列中想象三维胆道空间及病灶位置,对医生的空间想象能力要求极高和在胆道手术中医生反复探寻对患者的损伤较大问题。
本发明实施例提供了一种虚拟胆道镜介入手术规划方法,包括:
对目标对象的腹部进行医学影像扫描,得到二维的医学影像序列;
根据所述医学影像序列进行三维建模,得到胆道三维立体模型;
根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与病灶位置,利用所述胆道三维立体模型中进行胆道路径规划;
根据胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径中选择符合所述指示要求的目标胆道路径。
可选地,根据胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径中选择符合所述指示要求的目标胆道路径,包括:
根据最优胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径中,选择胆道路径长度最短的胆道路径。
可选地,根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与病灶位置,利用所述胆道三维立体模型中进行胆道路径规划,包括:
对所述胆道三维立体模型使用平均曲率流算法,计算得到胆道的中心线骨架拓扑结构;
根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与病灶位置,在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划。可选地,根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与结石位置,在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划,包括:
根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与结石位置,使用广度优先搜索算法或深度优先搜索算法在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划。
可选地,所述医学影像扫描为电子计算机断层扫描CT或核磁共振成像扫描。
可选地,选择符合所述指示要求的胆道路径之后,还包括:
根据所述胆道三维立体模型,生成并显示所述目标胆道路径内指定位置处的胆道环境的模拟三维图像,所述指定位置根据显示控制信息确定;
或者,根据所述胆道三维立体模型,生成并运动显示所述目标胆道路径内的胆道环境的模拟三维图像。
可选地,根据所述胆道三维立体模型,生成并运动显示所述目标胆道路径内的胆道环境的模拟三维图像,还包括:
当运动显示所述目标胆道路径的分支位置处胆道环境的模拟三维图像时,暂停运动显示。
可选地,所述的虚拟胆道镜介入手术规划方法还包括:
根据采集到的胆道镜在所述目标对象的胆道内的位置,同步显示所述胆道立体模型对应位置处胆道环境的模拟三维图像;
根据所述符合指示要求的胆道路径的结构信息,及所述采集到的胆道镜在所述目标对象的胆道内的位置,显示胆道镜运动导航信息。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种虚拟胆道镜介入手术规划装置,包括:
医学影像扫描模块,用于对目标对象的腹部进行医学影像扫描,得到二维的医学影像序列;
三维建模模块,用于根据所述医学影像序列进行三维建模,得到胆道三维立体模型;
路径规划模块,用于根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与病灶位置,利用所述胆道三维立体模型中进行胆道路径规划;
路径选择模块,用于根据胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径中选择符合所述指示要求的目标胆道路径。
可选地,根据胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径中选择符合所述指示要求的目标胆道路径,包括:
根据最优胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径中,选择胆道路径长度最短的胆道路径。
可选地,根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与病灶位置,利用所述胆道三维立体模型中进行胆道路径规划,包括:
对所述胆道三维立体模型使用平均曲率流算法,计算得到胆道的中心线骨架拓扑结构;
根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与病灶位置,在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划。
可选地,根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与结石位置,在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划,包括:
根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与结石位置,使用广度优先搜索算法或深度优先搜索算法在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划。
可选地,所述医学影像扫描为电子计算机断层扫描CT或核磁共振成像扫描。
可选地,选择符合所述指示要求的胆道路径之后,还包括:
静止显示模块,用于根据所述胆道三维立体模型,生成并显示所述目标胆道路径内指定位置处的胆道环境的模拟三维图像,所述指定位置根据显示控制信息确定;
或者,运动显示模块,用于根据所述胆道三维立体模型,生成并运动显示所述目标胆道路径内的胆道环境的模拟三维图像。
可选地,所述的虚拟胆道镜介入手术规划装置还包括:
暂停运动显示模块,用于当运动显示所述目标胆道路径的分支位置处胆道环境的模拟三维图像时,暂停运动显示。
可选地,所述的虚拟胆道镜介入手术规划装置还包括:
辅助对照导航模块,用于根据采集到的胆道镜在所述目标对象的胆道内的位置,同步显示所述胆道立体模型对应位置处胆道环境的模拟三维图像;根据所述符合指示要求的胆道路径的结构信息,及所述采集到的胆道镜在所述目标对象的胆道内的位置,显示胆道镜运动导航信息。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种虚拟胆道镜介入手术规划设备,包括:处理器和用于存储所述处理器可执行指令的存储器;
其中,所述处理器被配置为执行所述指令,以实现所述的虚拟胆道镜介入手术规划方法。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种计算机存储介质,所述计算机存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被用于实现所述的虚拟胆道镜介入手术规划方法。
本发明有益效果如下:
本发明实施例提供的虚拟胆道镜介入手术规划方法、装置、设备及存储介质,通过对目标对象的腹部的二维的医学影像序列进行三维建模得到胆道三维立体模型,根据胆道镜入口位置与病灶位置在所述胆道三维立体模型中进行胆道路径规划,并选择目标胆道路径,可以令医生使用三维模型进行诊断与手术前的训练,与使用二维医学影像进行诊断与手术前的训练相比,更加直观立体,降低了医生的疾病诊断与治疗难度,有助于缩短手术时间,降低手术风险。
附图说明
图1为本发明实施例提供的虚拟胆道镜介入手术规划方法的流程图;
图2A为本发明实施例提供的患有胆结石的胆道三维立体模型图;
图2B为本发明实施例提供的患有胆结石的胆道三维立体模型规划路径图;
图2C为本发明实施例提供的患有胆结石的胆道三维立体模型目标胆道路径图;
图2D为本发明实施例提供的患有胆结石的目标胆道路径内的胆道环境的模拟三维图像;
图3A为广度优先搜索算法的搜索顺序示意图;
图3B为深度优先搜索算法的搜索顺序示意图;
图4为本发明实施例提供的虚拟胆道镜介入手术规划装置的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的虚拟胆道镜介入手术规划设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本发明更全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略对它们的重复描述。本发明中所描述的表达位置与方向的词,均是以附图为例进行的说明,但根据需要也可以做出改变,所做改变均包含在本发明保护范围内。本发明的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。
需要说明的是,在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式,然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的,并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
下面结合附图,对本发明实施例提供的虚拟胆道镜介入手术规划方法、装置、设备及存储介质进行具体说明。
本发明实施例提供了一种虚拟胆道镜介入手术规划方法,如图1-图2C所示,包括:
S101、对目标对象的腹部进行医学影像扫描,得到二维的医学影像序列;
S102、根据所述医学影像序列进行三维建模,得到胆道三维立体模型;
S103、根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口RK位置与病灶位置,利用所述胆道三维立体模型中进行胆道路径规划;
S104、根据胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径LJ中选择符合所述指示要求的目标胆道路径MBLJ。
在具体实施过程中,所述病灶可以为胆道结石、胆道结节、胆道肿瘤等,在此不作限定。所述虚拟胆道镜介入手术规划方法可以应用于对胆道取石手术、胆道碎石手术、胆道活体组织检查、胆道肿瘤消融手术等手术的操作模拟。图2A、图2B、图2C以胆结石JS为例分别对应示意所述步骤S102、所述步骤S103、所述步骤S104。
在具体实施过程中,所述步骤S101中,对目标对象的腹部进行医学影像扫描,得到二维的医学影像序列,具体为对目标对象的腹部依次进行连续的、不同截面的医学影像透视扫描,得到所述各个截面的二维的医学影像序列。其中所述各个截面之间的间隔距离很小。
在具体实施过程中,所述步骤S102中,根据所述医学影像序列进行三维建模,得到胆道三维立体模型的基本原理为:首先将输入的医学影像序列进行二维图像处理,包括使用灰度图像二值化等方式进行分割,使用中值滤波等方式对所述医学影像序列进行平滑和消除噪声,再通过低通滤波等方式进行平滑处理,通过高通滤波等方式进行锐化处理,最后进行边缘检测和边缘增强,提取相关特征。接着对完成二维图像处理后的所述医学影像序列,采用面绘制方法或体绘制方法建模出胆道三维立体模型。其中,所述胆道三维立体模型可以为以平面片(例如三角形平面片)来逼近表示的表面立体模型。所述面绘制方法又被称为基于表面的三维面绘制方法或间接绘制方法,是基于二维图像边缘或轮廓线提取,通过几何单元拼接拟合物体表面来描述物体三维结构的方法。所述体绘制方法又被称为基于体数据的体绘制方法或者直接绘制方法,是直接应用视觉原理,将体素投影到显示平面的方法。
在具体实施过程中,所述胆道镜入口RK位置需要根据目标对象的实际身体情况,由医生根据医学经验确定。
这样,通过对目标对象的腹部的二维的医学影像序列进行三维建模得到胆道三维立体模型,根据胆道镜入口位置与病灶位置在所述胆道三维立体模型中进行胆道路径规划,并选择目标胆道路径,可以令医生使用三维模型进行诊断与手术前的训练,与使用二维医学影像进行诊断与手术前的训练相比,更加直观立体,降低了医生的疾病诊断与治疗难度。
可选地,所述步骤S104、根据胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径LJ中选择符合所述指示要求的目标胆道路径MBLJ,包括:
根据最优胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径LJ中,选择胆道路径长度最短的胆道路径LJ。
这样,通过选择长度最短的胆道路径作为最优路径,可以使医生在对目标对象进行胆道镜检查或胆道镜手术时减少对目标对象的损伤,减轻了目标对象的痛苦。
可选地,所述步骤S102、根据所述医学影像序列进行三维建模,得到胆道三维立体模型,包括:
对所述胆道三维立体模型使用平均曲率流算法,计算得到胆道的中心线骨架拓扑结构;
根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口RK位置与病灶位置,在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划。
具体地,曲线骨架代表了三维模型的几何结构和拓扑关系的形状抽象,也可解释为具有无穷小截面的零面积、零体积的退化流形,可以通过曲面的演化得到。本发明采用平均曲率流的方法,利用其面积最小化的特性将曲率流推向极值从而折叠输入网格的几何形状,以与局部平均曲率成比例的速度迭代的沿着其反法线移动模型表面的每一个点,使三维模型表面逐渐塌缩获得骨架结构。平均曲率是微分几何中一个“外在的”弯曲测量标准,局部地描述了一个曲面嵌入周围空间(比如二维曲面嵌入三维欧几里得空间)的曲率。平均曲率是空间上曲面上某一点任意两个相互垂直的正交曲率的平均值。如果一组相互垂直的正交曲率可表示为K1,K2,那么平均曲率则为:K=(K1+K2)/2。
在具体实施过程中,平均曲率流算法迭代调用隐式约束拉普拉斯求解器,并通过局部重划分优化三角剖分,直到形状的体积消失,最终得到胆道的中心线骨架拓扑结构。
这样,通过使用平均曲率流算法得的胆道的中心线骨架拓扑结构,便于胆道路径规划处理。
可选地,根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与结石位置,在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划,包括:
根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与结石位置,使用广度优先搜索算法或深度优先搜索算法在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划。
具体地,广度优先搜索算法的具体工作原理为:从起点开始,对一级路径进行遍历,在所述一级路径的一级节点处,记录所述一级路径从所有所述一级节点分支出的所有的二级路径,并分别对所述所有的二级路径遍历至二级节点处;记录所述二级路径从所述所有二级节点分支出的所有三级路径……以此类推,最终遍历规划出所有的路径。如图3A所示,图中所示的圆形为各级路径的节点,同一行的圆形表示同一级节点。从起点节点1开始,首先遍历所有的一级路径至对应的一级节点2、3、4处。其次分别对一级节点2的所有二级路径遍历至二级节点5、6处,分别对一级节点3的所有二级路径遍历至二级节点7、8处,分别对一级节点4的所有二级路径遍历至二级节点9、10处。完成对所有的二级路径的遍历后,分别对所有所述二级节点的所有三级路径进行遍历:对二级节点5的所有三级路径遍历至三级节点11、12处,二级节点6为终点,二级节点7为终点,二级节点8为终点,二级节点9为终点,对二级节点10的所有三级路径遍历至三级节点13、14。完成对所有的三级路径的遍历后,分别对所有所述三级节点的所有四级路径进行遍历:三级节点11为终点,对三级节点12的所有四级路径遍历至四级节点15、16,三级节点13为终点,三级节点14为终点。之后由于四级节点15、16均为终点,故结束遍历。那么,最终对路径的遍历顺序为图中圆形中所标序号的顺序。将各级路径对应组合即可得到最终规划出的所有的路径。
具体地,深度优先搜索算法的具体工作原理为:从起点节点开始,选择一个未遍历的路径一直运动到终点节点。当达到终点节点后返回至所述终点节点的上一级节点,选择另一个未遍历的路径一直运动到终点节点。当达到终点节点后返回至所述终点节点的上一级节点,重复上述过程直至所述的上一级节点对应的所有路径均被遍历,接着返回至再上一级节点,重复上述过程……以此类推直至返回至起点节点,且所有的路径均被遍历,规划出所有的路径。如图3B所示,图中所示的圆形为路径的节点,同一行的圆形表示同一级节点。从起点节点1开始,对每一个分支节点均选择其中一个分支路径(2-3、3-4),运动至终点节点4。返回至上一级节点3,选择未遍历的一个分支路径(3-5、5-6),运动至终点节点6。返回至上一级节点5,选择未遍历的一个分支路径(5-7),运动至终点节点7。返回至上一级节点5,由于已完成对节点5对应的所有分支路径的遍历,返回再上一级节点3。由于已完成对节点3的所有分支路径的遍历,返回至再上一级的节点2。选择未遍历的一个分支路径(2-8),运动至终点节点8。返回至上一级节点2,由于已完成对节点2的所有分支路径的遍历,返回至再上一级节点1。选择未遍历的一个分支路径(1-9、9-10),运动至终点节点10,返回至上一级节点9……那么,最终对路径的遍历顺序为图中圆形中所标序号的顺序。
在具体实施过程中,对各级分支路径的长度进行计算,并将最终规划路径中的各级分支路径的长度进行累加,可以得到各个最终规划路径的总长度。
这样,通过使用深度优先搜索算法进行路径规划,占用内存较少但遍历速度较慢。通过使用广度优先算法进行路径规划,占用内存较多但遍历速度较快。
可选地,所述医学影像扫描为电子计算机断层扫描CT或核磁共振成像扫描。
可选地,如图1和如图2D所示,选择符合所述指示要求的胆道路径之后,还包括:
S105、根据所述胆道三维立体模型,生成并显示所述目标胆道路径内指定位置处的胆道环境的模拟三维图像,所述指定位置根据显示控制信息确定。
这样,通过手动选择胆道环境来显示对应的模拟三维图像,可以方便医生对特定位置的胆道环境的模拟三维图像的查看。
或者,可选地,选择符合所述指示要求的胆道路径之后,还包括:
S106、根据所述胆道三维立体模型,生成并运动显示所述目标胆道路径内的胆道环境的模拟三维图像。
这样,通过自动运动显示所述目标胆道路径内的胆道环境的模拟三维图像,可以方便医生对整个目标胆道路径的模拟三维图像的查看。
可选地,所述步骤S106、根据所述胆道三维立体模型,生成并运动显示所述目标胆道路径内的胆道环境的模拟三维图像,还包括:
S107、当运动显示所述目标胆道路径的分支位置处胆道环境的模拟三维图像时,暂停运动显示。
这样,通过在分支位置处暂停运动显示模拟三维图像,可以方便医生对胆道分支处的模拟三维图像的查看。
可选地,所述的虚拟胆道镜介入手术规划方法还包括:
S108、根据采集到的胆道镜在所述目标对象的胆道内的位置,同步显示所述胆道立体模型对应位置处胆道环境的模拟三维图像;据所述符合指示要求的胆道路径的结构信息,及所述采集到的胆道镜在所述目标对象的胆道内的位置,显示胆道镜运动导航信息。
在具体实施过程中,所述步骤S108可以为在真实手术过程中,将胆道镜采集的真实图像与所述真实图像对应位置的模拟三维图像同步显示。所述胆道镜在所述目标对象的胆道内的位置,可以通过机械定位、影像定位、电磁定位等方式采集得到,在此不作限定。其中所述机械定位为通过控制胆道镜等手术器械的控制设备采集手术器械的运动路径,来进行定位。所述影像定位为通过对所述目标对象的腹部进行医学影像扫描,对得到的所述二维医学影像进行图像分析或三维建模后,确定所述胆道镜的位置来进行定位。所述电磁定位为通过安装在所述胆道镜等手术器械上的磁场传感器,采集对目标对象体外的外加磁场的感应信号来进行定位。
这样,通过同步显示与胆道镜位置对应的模拟三维图像,可以方便医生在手术中对照查看。通过显示胆道镜运动导航信息,可以辅助医生控制胆道镜的运动方向。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种虚拟胆道镜介入手术规划装置,如图4所示,包括:
医学影像扫描模块M101,用于对目标对象的腹部进行医学影像扫描,得到二维的医学影像序列;
三维建模模块M102,用于根据所述医学影像序列进行三维建模,得到胆道三维立体模型;
路径规划模块M103,用于根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与病灶位置,利用所述胆道三维立体模型中进行胆道路径规划;
路径选择模块M104,用于根据胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径中选择符合所述指示要求的目标胆道路径。
可选地,所述路径选择模块M104中,根据胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径中选择符合所述指示要求的目标胆道路径,包括:
根据最优胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径中,选择胆道路径长度最短的胆道路径。
可选地,所述路径规划模块M103中,根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与病灶位置,利用所述胆道三维立体模型中进行胆道路径规划,包括:
对所述胆道三维立体模型使用平均曲率流算法,计算得到胆道的中心线骨架拓扑结构;
根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与病灶位置,在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划。可选地,所述路径规划模块M103中,根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与结石位置,在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划,包括:
根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与结石位置,使用广度优先搜索算法或深度优先搜索算法在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划。
可选地,所述医学影像扫描为电子计算机断层扫描CT或核磁共振成像扫描。
可选地,所述的虚拟胆道镜介入手术规划装置还包括:
静止显示模块M105,用于根据所述胆道三维立体模型,生成并显示所述目标胆道路径内指定位置处的胆道环境的模拟三维图像,所述指定位置根据显示控制信息确定;
或者,运动显示模块M106,用于根据所述胆道三维立体模型,生成并运动显示所述目标胆道路径内的胆道环境的模拟三维图像。
可选地,所述的虚拟胆道镜介入手术规划装置还包括:
暂停运动显示模块M107,用于当运动显示所述目标胆道路径的分支位置处胆道环境的模拟三维图像时,暂停运动显示。
可选地,所述的虚拟胆道镜介入手术规划装置还包括:
辅助对照导航模块M108,用于根据采集到的胆道镜在所述目标对象的胆道内的位置,同步显示所述胆道立体模型对应位置处胆道环境的模拟三维图像;根据所述符合指示要求的胆道路径的结构信息,及所述采集到的胆道镜在所述目标对象的胆道内的位置,显示胆道镜运动导航信息。
在具体实施过程中,所述虚拟胆道镜介入手术规划装置的具体工作原理与所述虚拟胆道镜介入手术规划方法的原理基本一致,所述虚拟胆道镜介入手术规划装置的具体实施方式可以参见所述虚拟胆道镜介入手术规划方法的实施方式,故不再赘述。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种虚拟胆道镜介入手术规划设备,包括:如图5所示,包括:处理器110和用于存储所述处理器110可执行指令的存储器120;其中,所述处理器110被配置为执行所述指令,以实现所述虚拟胆道镜介入手术规划方法。
在具体实施过程中,所述设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异,可以包括一个或一个以上处理器110和存储器120,一个或一个以上存储应用程序131或数据132的存储介质130。其中,存储器120和存储介质130可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质130的应用程序131可以包括一个或一个以上所述单元(图5中未示出),每个模块可以包括对信息处理装置中的一系列指令操作。更进一步地,处理器110可以设置为与存储介质130通信,在所述设备上执行存储介质130中的一系列指令操作。所述设备还可以包括一个或一个以上电源(图5中未示出);一个或一个以上收发器140,所述收发器140包括有线或无线网络接口141,一个或一个以上输入输出接口142;和/或,一个或一个以上操作***133,例如Windows、Mac OS、Linux、IOS、Android、Unix、FreeBSD等。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种计算机存储介质,所述计算机存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被用于实现所述的虚拟胆道镜介入手术规划方法。
本发明实施例提供的虚拟胆道镜介入手术规划方法、装置、设备及存储介质,通过对目标对象的腹部的二维的医学影像序列进行三维建模得到胆道三维立体模型,根据胆道镜入口位置与病灶位置在所述胆道三维立体模型中进行胆道路径规划,并选择目标胆道路径,可以令医生使用三维模型进行诊断与手术前的训练,与使用二维医学影像进行诊断与手术前的训练相比,更加直观立体,降低了医生的疾病诊断与治疗难度,有助于缩短手术时间,降低手术风险。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种虚拟胆道镜介入手术规划方法,其特征在于,包括:
对目标对象的腹部进行医学影像扫描,得到二维的医学影像序列;
根据所述医学影像序列进行三维建模,得到胆道三维立体模型;
根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与病灶位置,利用所述胆道三维立体模型中进行胆道路径规划;
根据胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径中选择符合所述指示要求的目标胆道路径。
2.如权利要求1所述的虚拟胆道镜介入手术规划方法,其特征在于,根据胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径中选择符合所述指示要求的目标胆道路径,包括:
根据最优胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径中,选择胆道路径长度最短的胆道路径。
3.如权利要求1所述的虚拟胆道镜介入手术规划方法,其特征在于,根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与病灶位置,利用所述胆道三维立体模型中进行胆道路径规划,包括:
对所述胆道三维立体模型使用平均曲率流算法,计算得到胆道的中心线骨架拓扑结构;
根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与病灶位置,在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划。
4.如权利要求3所述的虚拟胆道镜介入手术规划方法,其特征在于,根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与结石位置,在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划,包括:
根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与结石位置,使用广度优先搜索算法或深度优先搜索算法在所述中心线骨架拓扑结构中进行胆道路径规划。
5.如权利要求1所述的虚拟胆道镜介入手术规划方法,其特征在于,选择符合所述指示要求的胆道路径之后,还包括:
根据所述胆道三维立体模型,生成并显示所述目标胆道路径内指定位置处的胆道环境的模拟三维图像,所述指定位置根据显示控制信息确定;
或者,根据所述胆道三维立体模型,生成并运动显示所述目标胆道路径内的胆道环境的模拟三维图像。
6.如权利要求5所述的虚拟胆道镜介入手术规划方法,其特征在于,根据所述胆道三维立体模型,生成并运动显示所述目标胆道路径内的胆道环境的模拟三维图像,还包括:
当运动显示所述目标胆道路径的分支位置处胆道环境的模拟三维图像时,暂停运动显示。
7.如权利要求1所述的虚拟胆道镜介入手术规划方法,其特征在于,还包括:
根据采集到的胆道镜在所述目标对象的胆道内的位置,同步显示所述胆道立体模型对应位置处胆道环境的模拟三维图像;
根据所述符合指示要求的胆道路径的结构信息,及所述采集到的胆道镜在所述目标对象的胆道内的位置,显示胆道镜运动导航信息。
8.一种虚拟胆道镜介入手术规划装置,其特征在于,包括:
医学影像扫描模块,用于对目标对象的腹部进行医学影像扫描,得到二维的医学影像序列;
三维建模模块,用于根据所述医学影像序列进行三维建模,得到胆道三维立体模型;
路径规划模块,用于根据在所述胆道三维立体模型中标记的胆道镜入口位置与病灶位置,利用所述胆道三维立体模型中进行胆道路径规划;
路径选择模块,用于根据胆道路径选择指示要求,从规划的胆道路径中选择符合所述指示要求的目标胆道路径。
9.一种虚拟胆道镜介入手术规划设备,其特征在于,包括:处理器和用于存储所述处理器可执行指令的存储器;
其中,所述处理器被配置为执行所述指令,以实现如权利要求1-7任一项所述的虚拟胆道镜介入手术规划方法。
10.一种计算机存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被用于实现如权利要求1-7任一项所述的虚拟胆道镜介入手术规划方法。
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