CN114305680A - 体内路径规划、导航的数据处理方法、装置与导航*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种体内路径规划、导航的数据处理方法、装置与导航***，其中，体内路径规划的数据处理方法，包括：获取肺部虚拟模型，所述肺部虚拟模型包括虚拟支气管树与虚拟障碍物；所述虚拟支气管树模拟了真实人体的真实支气管树；在所述肺部虚拟模型中确定目标区域；基于所述目标区域，以及可调弯鞘管的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第一导航路径与模拟穿刺位置；所述模拟穿刺位置模拟了真实支气管树中的真实穿刺位置，且所述模拟穿刺位置适配于所述目标区域；所述第一导航路径指：所述肺部虚拟模型中经所述模拟穿刺位置而到达所述目标区域的导航路径，且所述第一导航路径为所述可调弯鞘管的导航路径，且能够避开所述虚拟障碍物。
Description
技术领域
本发明涉及医疗领域，尤其涉及一种体内路径规划、导航的数据处理方法、装置与导航***。
背景技术
支气管镜，可理解为经口或鼻置入患者呼吸道的医疗器械，可用于观察病变、活检采样、细菌学和细胞学检查等过程。
在使用支气管镜时，可预先为支气管镜在体内的行动路径进行路径规划，得到导航路径，然而，所规划的导航路径仅包括支气管镜在气道内的导航路径，若医疗关注部位在气道外，需要对气道进行穿刺，还需将穿过支气管镜工作通道的鞘管送至医疗关注部位，然而，现有技术中，针对于穿刺及鞘管的运动过程，缺乏可供定位引导的充分依据。
发明内容
本发明提供一种体内路径规划、导航的数据处理方法、装置与导航***，以解决针对于穿刺及鞘管的运动过程，缺乏可供定位引导的充分依据的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种体内路径规划的数据处理方法，包括：
获取真实人体的肺部虚拟模型，所述肺部虚拟模型包括虚拟支气管树与虚拟障碍物；
在所述肺部虚拟模型中确定目标区域；所述目标区域在所述肺部虚拟模型中的位置匹配于医疗关注部位在真实人体中的位置；
基于所述目标区域，以及可调弯鞘管的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第一导航路径与模拟穿刺位置；
其中：
所述可调弯鞘管的约束信息表征了约束所述可调弯鞘管运动过程的所述可调弯鞘管的结构特征；所述模拟穿刺位置模拟了所述真实支气管树中的真实穿刺位置；所述第一导航路径指：所述肺部虚拟模型中经所述模拟穿刺位置而到达所述目标区域的导航路径，且所述第一导航路径为所述可调弯鞘管的导航路径，所述第一导航路径能够避开所述虚拟障碍物。
可选的，基于所述目标区域，以及可调弯鞘管的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第一导航路径与模拟穿刺位置，包括；
确定所述目标区域中的参考位置点；
基于所述参考位置点，规划能够避开所述虚拟障碍物的路径，得到多条候选路径；所述候选路径的起点在所述虚拟支气管树内或其气道壁上，所述候选路径的终点为所述参考位置点；
基于所述可调弯鞘管的约束信息，在所述多条候选路径中选出所述第一导航路径；所述模拟穿刺位置为所述第一导航路径与气道壁的连接点。
可选的，
基于所述参考位置点，规划能够避开所述虚拟障碍物的路径，得到多条候选路径，包括：
以所述参考位置点作为第一级位置点，从所述第一级位置点开始，逐级探索一个或多个下一级位置点，直至探索到位于所述虚拟支气管树内或其气管壁上的最后一级位置点；
在探索到任意一个第N级位置点后，在所述第N级位置点附近搜寻目标位置点；所述目标位置点与所述第N级位置点的相对位置满足指定位置要求；所述指定位置要求包括：所述第N级位置点与所述目标位置点的间距为指定间距或处于指定间距范围内，和/或：所述目标位置点相对于所述第N级位置点的方向处于指定角度范围内，其中N为大于或等于1的正整数；
将未与所述虚拟障碍物相冲突的目标位置点选取为第N+1级位置点；
基于所述第一级位置点至任一最后一级位置点间各级位置点的连线，形成所述任一最后一级位置点对应的一条候选路径。
可选的，将未与所述虚拟障碍物相冲突的目标位置点选取为第N+1级位置点，包括：
若搜寻到的任一第一目标位置点未落在所述虚拟障碍物，则确定所述任意第一目标位置点未与所述虚拟障碍物相冲突并将所述任一第一目标位置点选取为所述第N+1级位置点；
和/或，若搜寻到的任一第二目标位置点与所述虚拟障碍物的间距小于间距阈值，则确定所述任一第二目标位置点未与所述虚拟障碍物相冲突并将所述任一第二目标位置点选取为所述第N+1级位置点。
可选的，所述虚拟障碍物包括以下至少之一：虚拟血管、虚拟肋骨、虚拟胸膜。
可选的，基于所述可调弯鞘管的约束信息，在所述多条候选路径中选出所述第一导航路径，包括：
确定所述候选路径的路径参考信息，所述候选路径的路径参考信息包括所述候选路径的长度与转向角度；
选取目标候选路径作为所述第一导航路径；其中，所述目标候选路径的路径参考信息适配于所述可调弯鞘管的约束信息。
可选的，选取目标候选路径作为所述第一导航路径，包括：
获取所述支气管镜的至少部分约束信息以及所述目标候选路径对应的模拟穿刺位置；其中，所述支气管镜的至少部分约束信息包括：所述支气管镜中伸入所述真实支气管树的部分支气管镜的径向尺寸，
在所述部分支气管镜的径向尺寸小于获取到的模拟穿刺位置所处气管部分的径向尺寸的情况下，选取目标候选路径作为所述第一导航路径。
可选的，所述参考位置点包括所述目标区域的中心点。
可选的，所述可调弯鞘管的约束信息包括所述可调弯鞘管的弯曲能力信息、所述可调弯鞘管的长度信息。
可选的，获取三维的肺部虚拟模型，包括：
获取所述真实人体的CT数据；
根据所述CT数据，建立所述肺部虚拟模型。
可选的，所述目标区域是基于所述肺部虚拟模型与所述CT数据确定的。
可选的，所述的体内路径规划的数据处理方法，还包括：
基于所述模拟穿刺位置，以及支气管镜的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第二导航路径；
其中，所述支气管镜的约束信息表征了约束所述支气管镜运动过程的所述支气管镜的结构特征；所述第二导航路径指：自所述虚拟支气管树的第一位置至第二位置的所述支气管镜的导航路径，且所述第二位置适配于所述模拟穿刺位置。
可选的，基于所述模拟穿刺位置，以及支气管镜的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第二导航路径，包括：
以所述虚拟支气管树中的气道主隆突作为所述第一位置，沿所述气道的中心轴，规划所述第一位置至所述第二位置的导航路径，得到所述第二导航路径，以使得所述第二导航路径的路径参考信息适配于所述支气管镜的约束信息，所述第二导航路径的路径参考信息包括所述第二导航路径的长度、转向角度，以及所经过气管的直径。
可选的，所述支气管镜的约束信息包括：所述支气管镜的弯曲能力信息、所述支气管镜的长度、所述支气管镜的直径。
根据本发明的第二方面，提供了一种体内导航的数据处理方法，包括：
获取第一方面及其可选方案涉及的体内路径规划的数据处理方法规划出的第一导航路径；
在显示装置显示出所述肺部虚拟模型，并基于所述肺部虚拟模型显示出所述第一导航路径。
可选的，所述的体内导航的数据处理方法，还包括：
获取所述可调弯鞘管在X光下的显影结果；所述显影结果能够表征出所述可调弯鞘管在真实人体的位置；
基于所述显影结果，在所述肺部虚拟模型中显示出所述可调弯鞘管在真实人体的位置。
可选的，所述的体内导航的数据处理方法，还包括：
获取第二导航路径；所述第二导航路径指：自所述虚拟支气管树内的第一位置至第二位置的支气管镜的导航路径，且所述第二位置适配于所述模拟穿刺位置；
获取术中图像，所述术中图像是所述支气管镜采集到的；
基于所述术中图像，确定所述支气管镜的真实位置；
基于所述肺部虚拟模型，显示出所述第二导航路径及所述支气管镜的真实位置。
根据本发明的第三方面，提供了一种体内路径规划的数据处理装置，包括：
模型获取模块，用于获取真实人体的肺部虚拟模型，所述肺部虚拟模型包括虚拟支气管树与虚拟障碍物；
目标确定模块，用于在所述肺部虚拟模型中确定目标区域；所述目标区域在所述肺部虚拟模型中的位置匹配于医疗关注部位在所述真实人体中的位置；
气道外规划模块，用于基于所述目标区域，以及可调弯鞘管的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第一导航路径与模拟穿刺位置
其中：
所述可调弯鞘管的约束信息表征了约束所述可调弯鞘管运动过程的所述可调弯鞘管的结构特征；所述模拟穿刺位置模拟了所述真实支气管树中的真实穿刺位置；所述第一导航路径指：所述肺部虚拟模型中经所述模拟穿刺位置而到达所述目标区域的导航路径，且所述第一导航路径为所述可调弯鞘管的导航路径，所述第一导航路径能够避开所述虚拟障碍物。
根据本发明的第四方面，提供了一种体内导航的数据处理装置，包括：
路径获取模块，用于获取第一方面及其可选方案的体内路径规划的数据处理方法规划出的第一导航路径；
显示引导模块，用于在显示装置显示出所述肺部虚拟模型，并基于所述肺部虚拟模型显示出所述第一导航路径。
根据本发明的第五方面，提供了一种电子设备，包括处理器与存储器，
所述存储器，用于存储代码；
所述处理器，用于执行所述存储器中的代码用以实现第一方面或第二方面所述的数据处理方法。
根据本发明的第六方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面或第二方面所述的数据处理方法。
根据本发明的第七方面，提供了一种导航***，包括：支气管镜、可调弯鞘管与数据处理部，所述数据处理部用于实施第一方面或第二方面所述的数据处理方法，所述支气管镜设有用于供所述可调弯鞘管穿过的工作通道。
本发明提供的体内路径规划、导航的数据处理方法、装置与导航***中，能够在获取肺部虚拟模型，并确定其中目标区域后，基于所述目标区域，以及可调弯鞘管的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第一导航路径与模拟穿刺位置；进而，所规划出的第一导航路径与模拟穿刺位置可以为可调弯鞘管的运动及穿刺提供定位引导的依据，有助于保障可调弯鞘管的运动、穿刺过程的可靠性与准确性，还可以为进一步提高安全性提供基础。
同时，由于第一导航路径能够避开虚拟障碍物，在参照该第一导航路径控制时，可提升可调弯鞘管运动过程的安全性。
本发明可选方案中，由于第一导航路径适配于可调弯鞘管的约束信息，可保障第一导航路径可准确满足可调弯鞘管的约束条件，从而保障所规划的第一导航路径能够被可调弯鞘管有效执行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一示例性的实施例中导航***的构造示意图；
图2是本发明另一示例性的实施例中导航***的构造示意图；
图3是本发明一示例性的实施例中体内路径规划的数据处理方法的流程示意图；
图4是本发明一示例性的实施例中获取肺部虚拟模型的流程示意图；
图5是本发明一示例性的实施例中规划第一导航路径与模拟穿刺位置的流程示意图；
图6是本发明一示例性的实施例中规划候选路径的流程示意图；
图7是本发明另一示例性的实施例中规划第一导航路径与模拟穿刺位置的流程示意图；
图8是本发明另一示例性的实施例中体内路径规划的数据处理方法的流程示意图；
图9是本发明一示例性的实施例中体内导航的数据处理方法的流程示意图；
图10是本发明另一示例性的实施例中体内导航的数据处理方法的流程示意图；
图11是本发明又一示例性的实施例中体内导航的数据处理方法的流程示意图；
图12是本发明一示例性的实施例中体内路径规划的数据处理装置的程序模块示意图；
图13是本发明另一示例性的实施例中体内路径规划的数据处理装置的程序模块示意图；
图14是本发明一示例性的实施例中体内导航的数据处理装置的程序模块示意图；
图15是本发明另一示例性的实施例中体内导航的数据处理装置的程序模块示意图；
图16是本发明一示例性的实施例中电子设备的构造示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
请参考图1，本发明实施例提供了一种导航***，包括：支气管镜 102、可调弯鞘管103与数据处理部101。
支气管镜102可以包括图像采集部，支气管镜102可理解为在进入人体气管后，能够利用图像采集部采集相应图像的装置或装置的组合。其中，支气管镜102还可以包括弯曲管(例如主动弯曲管和/或被动弯曲管)，图像采集部可设于弯曲管的一端，支气管镜102可具有工作通道，该工作通道可以供一种或多种医疗器械通过，其中一种医疗器械可以是可调弯鞘管103。此外，不论采用何种支气管镜，均不脱离本发明实施例的范围。
可调弯鞘管103为能够受控弯曲的任意鞘管(其中的鞘管，也可理解为导管)，可调弯鞘管的内腔也可供其他器械穿过，进而，以可调弯鞘管作为通道，也方便其他器械到达医疗关注部位。
数据处理部101，可理解为具有数据处理能力的任意装置或装置的组合，在本发明实施例中，数据处理部101可用于实施后文涉及的数据处理方法，进而，当其应用于实施体内路径规划的数据处理方法时，能够实现针对可调弯鞘管的路径规划。
一种实施方式中，数据处理部101可以仅包括一套数据处理装置，该套数据处理装置既用于实施后文所涉及的体内路径规划的数据处理方法，以及体内导航的数据处理方法。
另一种实施方式中，数据处理部101可以包括两套数据处理装置，分别描述为第一数据处理装置与第二数据处理装置，其中的第一数据处理装置可用于实施后文所涉及的体内路径规划的数据处理方法，其中的第二数据处理装置可用于实施例后文所涉及的体内导航的数据处理方法。
请参考图2，图2中所示的导航***中的数据处理部201、可调弯鞘管203与支气管镜202，与图1所示实施例中的数据处理部101、可调弯鞘管103 与支气管镜102相同或相似，对于相同或相似的内容，在此不再赘述。
在图2所示的实施例中，数据处理部201应用于实施体内路径规划的数据处理方法时，既能够实现针对可调弯鞘管203的路径规划，也可实现针对支气管镜202的路径规划。
在图2所示的实施例中，数据处理部201与支气管镜202被配置为能够实现互相通信，例如直接或间接电连接(具体可以与支气管镜202中的图像采集部电连接)，再例如可通过无线方式通信，进而，数据处理部201可以自支气管镜202接收术中图像。
其中所提到的术中图像，指的是：支气管镜202进入真实人体(例如进入真实人体的真实支气管树)后，支气管镜202的图像采集部所采集到的图像。
在图2所示的实施例中，导航***还包括显示装置204。
其中的显示装置204可以为能够对外进行二维成像或三维成像的任意装置。显示装置204所显示的内容可以由数据处理部201决定，进而，显示装置204与数据处理部201可被配置为能够互相通信，以在数据处理部201的控制下对外显示。其中，显示装置204可在数据处理部201执行体内导航的数据处理方法时受控显示相应的内容(例如虚拟支气管树，再例如虚拟障碍物，还例如显示出支气管镜的位置、可调弯鞘管的位置)。
其中的显示装置204可包括以下至少之一：显示屏(例如LED显示屏、 LCD显示屏)、投影幕、AR装置、VR装置等。
在图2所示的实施例中，导航***还包括显影装置205。
其中的显影装置205，可理解为能够对可调弯鞘管进行显影的任意装置。显影装置205可以是能够通过X光而使可调弯鞘管显影的装置，例如，显影装置205可以为C型臂(也可描述为C臂机、C臂)、U型臂，G形臂等等，其中，以C型臂为例，其可包括产生X光的球管，以及采集装置，该采集装置可以采集X光照射、显影后的图像，该采集装置例如可以包括互相连接的影像增强器与CCD单元，其中的CCD具体指charge coupled device，即电荷耦合器件，其为一种常见的感光器件。此外，该显影装置205可直接或间接与数据处理部201电连接，以将采集到的图像直接或间接传输至数据处理部 201，以供数据处理部201的处理(例如用于对可调弯鞘管进行定位，再例如判断可调弯鞘管是否到达病变部位或诊断部位)。不论采用何种显影装置205，均不脱离本实施例的描述范围。
为实现可调弯鞘管在X光下的显影，可调弯鞘管的材料可选择适于在X 光下显影的材质，相较于部分现有技术中无法在X光下显影的延长管，本发明实施例可为可调弯鞘管的定位、使用提供充分、准确的参考依据。
图3所示的实施例中，提供了一种体内路径规划的数据处理方法，其可应用于数据处理部，包括：
S301：获取肺部虚拟模型；
其中的肺部虚拟模型，可理解为对真实人体的肺部构造进行模拟的模型，肺部虚拟模型至少可包括虚拟支气管树；进而，通过虚拟支气管树，可模拟真实人体的真实支气管树，从而体现出肺部中气管的构造，从而为后续步骤中路径(例如第一导航路径)与模拟穿刺位置的规划提供可靠的媒介；
其中的肺部虚拟模型可以是针对于当前接受手术的患者而专门形成的 (即不同患者的肺部虚拟模型可以是不同的)，其中的肺部虚拟模型也可以采用普遍适于多个患者的肺部虚拟模型；
为了提高安全性，在规划第一导航路径时，还可进一步考虑对人体内各种障碍物(例如血管、肋骨、胸膜等)的避让。故而，所述肺部虚拟模型还包括虚拟障碍物，所述虚拟障碍物模拟出了人体肺部中除支气管树之外的其他部分构造；例如，虚拟障碍物可以包括以下至少之一：
模拟血管的虚拟血管；
模拟肋骨的虚拟肋骨；
模拟胸膜的虚拟胸膜。
此外，真实人体中胸部的除支气管树之外的其他各种构造，均可作为一种障碍物，进而，肺部虚拟模型中对该构造进行模拟而形成的虚拟对象均可视作一种虚拟障碍物而不限于以上的举例。
S302：在所述肺部虚拟模型中确定目标区域；
其中的目标区域，指的是肺部虚拟模型中表征出医疗关注部位的区域，即：目标区域在肺部虚拟模型中的位置匹配于医疗关注部位在真实人体中的位置；其可以是肺部虚拟模型所处虚拟空间中的某个点，也可以是虚拟空间中的某个二维或三维的空间范围；该目标区域也可表征为ROI，具体指 region of interest，即感兴趣区域；
目标区域可以是通过手动的方式确定的，例如，医生在观察病人资料 (例如CT数据)后，可手动在肺部虚拟模型中选定目标区域；目标区域也可以是通过自动方式确定的，例如：数据处理部可自动根据病人资料(例如 CT数据)在虚拟空间中确定目标区域；目标区域还可以是半自动半手动的方式确定的，例如：数据处理部可自动根据病人资料(例如CT数据)在虚拟空间中确定候选范围，然后由医生自候选范围中确定目标区域；
其中的医疗关注部位可例如为病变部位或诊断部位，例如为可疑的外周癌结节、中央***、浸润或其他可疑的胸部肿块等；
S303：基于所述目标区域，以及可调弯鞘管的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第一导航路径与模拟穿刺位置；
其中的可调弯鞘管的约束信息，表征了约束所述可调弯鞘管运动过程的所述可调弯鞘管的结构特征；进而，会对可调弯鞘管的运动过程带来约束作用的结构特征，均可能作为一种可调弯鞘管的约束信息。
可调弯鞘管的约束信息可例如包括以下至少之一：所述可调弯鞘管的弯曲能力信息、所述可调弯鞘管的长度信息；除该些举例外，可调弯鞘管的约束信息还可包括可调弯鞘管的径向尺寸、材料等。
其中的可调弯鞘管的弯曲能力信息，可以为能够对可调弯鞘管中部分或全部管段的弯曲能力进行描述的任意信息，例如可以包括可调弯鞘管中各个管段的最小弯曲半径、最大弯曲度等参数，同时，可调弯鞘管中各个管段的最大弯曲度可以是相同的，也可以是有差别的。
其中的可调弯鞘管的径向尺寸，可以为能够对可调弯鞘管中部分或全部管段的径向尺寸进行描述的任意信息，例如可以为可调弯鞘管中各个管段的周长、直径等。
其中的模拟穿刺位置，可理解为在肺部虚拟模型中虚拟支气管树的气管壁的一个位置，其模拟出了：真实支气管树中，适于被穿刺的一个真实穿刺位置，进而，可调弯鞘管经过该真实穿刺位置后可以到达医疗关注部位。
模拟穿刺位置也可表征为POI点，其中的POI指：Point of Interest；PI 点即兴趣点；
模拟穿刺位置适配于所述目标区域；该适配可理解为：基于肺部虚拟模型(即其所表征出的真实肺部构造)，若可调弯鞘管到达模拟穿刺位置所模拟的真实穿刺位置，可调弯鞘管能够通过进一步的运动而到达目标区域所模拟的医疗关注部位；该适配也可简单理解为相接近，例如：模拟穿刺位置与目标区域的距离小于对应的阈值；
其中的第一导航路径指：所述肺部虚拟模型中自所述模拟穿刺位置至所述目标区域的所述可调弯鞘管的导航路径。该第一导航路径可以是考虑多样的规划需求而规划出来的，第一导航路径的规划需求例如可以包括：保证可调弯鞘管可以成功实施第一导航路径的需求，正因此，以上步骤S303中，需以可调弯鞘管的约束信息来规划第一导航路径；除此以外，第一导航路径的规划需求还可例如包括以下至少之一：避让肺部虚拟模型中其他障碍物的需求(即：所述第一导航路径能够避开所述虚拟障碍物)、路径行程尽量短的需求、保证支气管镜可进入到相应气管的需求等等。
可见，图3所示的实施例中，能够在获取肺部虚拟模型，并确定其中目标区域后，基于所述目标区域，以及可调弯鞘管的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第一导航路径与模拟穿刺位置；进而，所规划出的第一导航路径与模拟穿刺位置可以为可调弯鞘管的运动及穿刺提供定位引导的依据，有助于保障可调弯鞘管的运动、穿刺过程的可靠性与准确性，还可以为进一步提高安全性提供基础。
其中一种实施例中，若肺部虚拟模型是针对于每个患者而专门形成的，则，可以基于患者的CT数据而形成肺部虚拟模型。故而，请参考图4，获取肺部虚拟模型的过程，可以包括：
S401：获取所述真实人体的CT数据；
其中的CT数据，可以是CT技术扫描患者的真实人体而得到的任意数据，其中的CT，具体为Computed Tomography，即电子计算机断层扫描。所述CT数据可以包括CT图像，CT图像包括以下至少之一：矢状图、冠状图、横断面图；
S402：根据所述CT数据，建立所述肺部虚拟模型。
所述目标区域可以是基于所述肺部虚拟模型与患者的CT数据确定的，进而，其可以是在所述肺部虚拟模型与患者的CT数据的基础上，通过自动、半自动或手动方式确定的。
可见，图4所示的实施例中，肺部虚拟模型可准确体现出患者真实的肺部构造，从而保证路径规划的结果(例如气管内导航路径、气管外导航路径) 能准确适配于患者真实的肺部构造，保障导航的准确性。
其中一种实施例中，请参考图5，基于所述可调弯鞘管的约束信息，在所述多条候选路径中选出所述第一导航路径，并基于所述第一导航路径与气道的连接点，确定所述模拟穿刺位置的过程，可以包括：
S501：确定所述目标区域中的参考位置点；
其中的参考位置点，可理解为肺部虚拟模型所处虚拟空间中目标区域内的一个位置点，例如：该参考位置点可以包括目标区域的中心点，再例如：该参考位置点的坐标也可取目标区域中多个位置点坐标的平均值；
S502：基于所述参考位置点，规划能够避开所述虚拟障碍物的路径，得到多条候选路径；
候选路径，可理解为在肺部虚拟模型所处虚拟空间中所规划出的以参考位置点(或其邻近的其他位置点)为终点的且能避开虚拟障碍物的导航路径，其中，所述候选路径的起点在所述虚拟支气管树内或其气道壁上，所述候选路径的终点为所述参考位置点；候选路径的起点可例如是虚拟支气管树轴线中的位置点，且候选路径的起点与参考位置点的距离可小于预设的某个阈值；
S503：基于所述可调弯鞘管的约束信息，在所述多条候选路径中选出所述第一导航路径；
对应的，所述模拟穿刺位置适配于所述第一导航路径与气道壁的连接点；
一种举例中，可在步骤S503中选出第一导航路径之后，基于第一导航路径与气道壁的连接点，确定所述模拟穿刺位置；
另一举例中，可先确定一个候选的模拟穿刺位置，再在步骤S502中基于候选的模拟穿刺位置与参考位置点，规划候选路径，再通过步骤S503选出第一导航路径；然后，重新再确定一个候选的模拟穿刺位置，执行步骤S502与步骤S503，选出第一导航路径，多次重复该过程后，可确定出多条第一导航路径，然后从中可筛选出一条第一导航路径作为最终的第一导航路径。
其中，模拟穿刺位置可以是第一导航路径与虚拟支气管树中气道的连接点的位置，也可以是基于该连接点的位置而确定的一个或多个位置。
图5所示的实施例中，先选择了满足起点、终点要求的候选路径，又从中选出了第一导航路径，进而，选出的第一导航路径的起点、终点可满足可调弯鞘管的运动需求，且第一导航路径的形态可适于满足可调弯鞘管的结构特征，所以，保障了第一导航路径与模拟穿刺位置的可实施性。
其中一种实施方式中，请参考图6，基于所述参考位置点，规划能够避开所述虚拟障碍物的路径，得到多条候选路径，包括：
S601：以所述参考位置点作为第一级位置点，从所述第一级位置点开始，逐级探索一个或多个下一级位置点，直至探索到位于所述虚拟支气管树内或其气管壁上的最后一级位置点；
S602：基于所述第一级位置点至任一最后一级位置点间各级位置点的连线，形成所述任一最后一级位置点对应的一条候选路径。
在步骤S601中，在探索到任意一个第N级位置点后，在所述第N级位置点附近搜寻目标位置点；所述目标位置点与所述第N级位置点的相对位置满足指定位置要求；
所述指定位置要求包括：所述第N级位置点与所述目标位置点的间距为指定间距或处于指定间距范围内，和/或：所述目标位置点相对于所述第 N级位置点的方向处于指定角度范围内；
指定角度范围是一个三维空间下的角度范围，进而可视作一个以第N 级位置点为原点的一圈射线所围合而成的一个锥形的空间范围；
一种举例中，指定角度范围可以是固定的。
另一种举例中，指定角度范围也可以是变化的；
例如：从第二级位置点开始，指定角度范围的朝向(即以上所提及的锥形的空间范围的朝向)可以随探索到的位置点的变化而变化，例如第N级位置点的指定角度范围体现的锥形的空间范围可相背于参考位置点(或上一级位置点)，例如，若参考位置点(或上一级位置点)在第N级位置点的右侧，则可在第N级位置点左侧的指定角度范围内搜寻目标位置点；再例如，若参考位置点(或上一级位置点)在第N级位置点的右上侧，则可在第N级位置点左下侧的指定角度范围内搜寻目标位置点；具体的，可以第N 级位置点与参考位置点(或上一级位置点)的连接线的延长线为轴线，构建一圈围绕该延长线的射线形成一个锥形的空间范围，以此体现出所述指定角度范围；
其中，N≥1，即为大于或等于1的正整数，且所述第N级位置点非所述最后一级位置点。
针对于所搜索到的目标位置点，可以将未与所述虚拟障碍物相冲突的目标位置点选取为第N+1级位置点；
其中，位置点与虚拟障碍物的冲突，可理解为：若以该位置点作为导航路径中的位置点，则会导致：可调弯鞘管对虚拟障碍物所模拟的构造造成损伤，或带来损伤风险。
为实现冲突的检测，一种实施方式中，若搜寻到任一第一目标位置点未落在所述虚拟障碍物内，则确定所述第一位置点与所述虚拟障碍物相冲突，将所述任一第一目标位置点选取为所述第N+1级位置点；进而，因第一位置点与虚拟障碍物相冲突，所以，第一位置点不可作为第N+1级位置点，可在搜寻第N+1级位置点时将其排除。
其中，第一目标位置点落在所述虚拟障碍物，可理解为：第一目标位置点处于虚拟障碍物的外表面或处于该外表面所包围的位置范围内。反之，第一目标位置点未落在所述虚拟障碍物，可理解为：第一目标位置点未落在虚拟障碍物的外表面，也未落在该外表面所包围的位置范围内。
为实现冲突的检测，另一种实施方式中，若搜寻到任一第二目标位置点与所述虚拟障碍物的间距不小于间距阈值，则确定所述第二位置点未与所述虚拟障碍物相冲突，将所述任一第二目标位置点选取为所述第N+1级位置点。进而，因第二位置点与虚拟障碍物相冲突，所以，第二位置点不可作为第N+1级位置点，可在搜寻第N+1级位置点时将其排除。
其中所提到的第二目标位置点与所述虚拟障碍物的间距，可以指第二目标位置点与虚拟障碍物外表面的最小距离，也可以指第二目标位置点与虚拟障碍物中指定部位(例如虚拟障碍物的中心、轴线)的距离。
其中间距阈值的设计，可参照于可调弯鞘管的直径、虚拟障碍物所模拟的血管、肋骨、胸膜等在生理活动中的位置变化、形态变化、虚拟障碍物的种类(例如，虚拟血管、虚拟肋骨、虚拟胸膜属不同种类的虚拟障碍物)，以及避免损伤风险的需求而设计，不论选择何种间距阈值，均不脱离本发明实施例的范围。
此外，若一个位置点被确定为与虚拟障碍物相冲突，则也可对其进行标记，在之后搜寻下一级位置点时，可直接在未被标记的位置点中搜寻。
在步骤S602的一种实施方式中，可以直接以连线作为候选路径，另一种实施方式中，也可基于连线拟合出候选路径，再一种实施方式中，也可以连线(或基于连线拟合出的曲线)为轴心，形成具有一定径向尺寸的通道作为候选路径，该径向尺寸可参照可调弯鞘管的直径设计。
以上步骤S601、S602的方案中，可比较充分地对空间内的位置点进行搜寻，充分挖掘出可行的导航路径，还可有效避免导航路径与虚拟障碍物发生冲突，保障安全性。
步骤S601、S602的一种举例中，可先在参考位置点(即第一级位置点)附近搜寻满足以上要求的目标位置点，再在目标位置点中确定第二级位置点；然后，针对每个第二级位置点，可在其附近搜寻满足以上要求的目标位置点，并从中确定第三级位置点，此时，若针对某个第二级位置点无法搜寻到第三级位置点，则该第二级位置点即可抛弃，只针对其他第二级位置点继续探索第三级位置点，依次类推重复该过程，直至探索到位于所述虚拟支气管树内或其气管壁上的位置点，此时，可将该位置点作为最后一级位置点，停止再下一级位置点的搜寻。
可见，针对每一个最后一级位置点，均可找到第一级位置点逐级连接到该最后一级位置点的唯一路径(即连线)，基于此，可确定出一条候选路径。
除以上所阐述的方式之外，本领域及相关领域任意路径规划的方式，均可应用于实现以上候选路径的规划，并同时实现对虚拟障碍物的避让，不论采用何种方式，均不脱离本发明实施例的范围。
其中一种实施例中，请参考图7，基于所述可调弯鞘管的约束信息，在所述多条候选路径中选出所述第一导航路径的过程，包括：
S701：确定所述候选路径的路径参考信息；
其中，候选路径的路径参考信息包括所述候选路径的长度与转向角度；其中的转向角度可以指候选路径中各个路径段的转向角度的集合，也可以指候选路径整体的转向角度，其中的转向角度例如可以为对应路径段或候选路径起点处的切线方向与终点处的切线方向之间的角度偏差；其中的每个路径段可以为单个弧度的路径段；
S702：选取目标候选路径作为所述第一导航路径；
其中，所述目标候选路径源自多条候选路径，且目标候选路径的路径参考信息适配于所述可调弯鞘管的约束信息，例如：
第一导航路径的长度能保证可调弯鞘管的末端(或指定部位，亦或与可调弯鞘管配合使用的耗材)能够受控到达目标区域所模拟的医疗关注部位，避免了可调弯鞘管可伸出的部分都伸出支气管镜后，依旧无法到达医疗关注部位的情形；
第一导航路径的转向角度能保证：可调弯鞘管的弯曲能力可以实现第一导航路径的转向角度所体现出的弯曲程度。
可见，图7所示实施例中，由于第一导航路径适配于可调弯鞘管的约束信息，可保障第一导航路径可准确满足可调弯鞘管的约束，从而保障所规划的第一导航路径能够被可调弯鞘管有效执行。
此外，若在规划第一导航路径时，进一步考虑支气管镜是否可以到达模拟穿刺位置所模拟的真实穿刺位置所处的气管部分，还需结合支气管镜的至少部分约束信息来确定第一导航路径与模拟穿刺位置；
进而，其中一种实施方式中，步骤S702的具体过程可以包括：
获取所述支气管镜的至少部分约束信息以及所述目标候选路径对应的模拟穿刺位置；其中，所述支气管镜的至少部分约束信息包括所述支气管镜中用于伸入真实支气管树的部分支气管镜的径向尺寸；
在所述部分支气管镜的径向尺寸小于获取到的模拟穿刺位置所处气管部分的径向尺寸的情况下，选取目标候选路径作为所述第一导航路径。
可见，所述模拟穿刺位置满足：所述部分支气管镜的径向尺寸小于所述模拟穿刺位置所处气管部分的径向尺寸。也可理解为：所述部分支气管镜的径向尺寸小于所述模拟穿刺位置所处气管部分所模拟的真实气管部分的径向尺寸。
部分支气管镜的径向尺寸可例如为该部分支气管镜中各部位的直径或周长；模拟穿刺位置所处气管的径向尺寸，可例如为对应气管的内壁直径或内壁周长。
以上方案中，在对可调弯鞘管进行导航路径规划时，能够保证支气管镜能够到达所规划的位置附近，保障了第一导航路径的可实施性。
其中一种实施例中，请参考图8，步骤S801、S802、S803的执行过程与上述图3所示的实施例中的步骤S301、S302、S303相同或相似，对于相同或相似的内容，此处不再赘述。在此基础上，还可对支气管镜的导航路径(即第二导航路径)进行规划，进而，在图8所示的实施例中，体内路径规划的数据处理方法，还包括：
S804：基于所述模拟穿刺位置，以及支气管镜的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第二导航路径；
其中，所述支气管镜的约束信息表征了约束所述支气管镜运动过程的所述支气管镜的结构特征；进而，会对支气管镜的运动过程带来约束作用的结构特征，均可能作为一种支气管镜的约束信息。
支气管镜的约束信息可例如包括以下至少之一：所述支气管镜的弯曲能力信息、所述支气管镜的长度、所述支气管镜的径向尺寸；此处支气管镜的径向尺寸可以指其中用于伸入真实支气管树的部分支气管镜的径向尺寸(例如周长、直径等至少之一)。
所述第二导航路径指：自所述虚拟支气管树的第一位置至第二位置的所述支气管镜的导航路径，且所述第二位置适配于所述模拟穿刺位置，第二位置可以指与模拟穿刺位置相邻近的一个位置，例如第二位置与模拟穿刺位置的距离小于对应的阈值，其中的第一位置可以是虚拟支气管树中的任意位置，第一位置可理解为对支气管镜进行导航的起点位置，例如可以为虚拟支气管树中的气道主隆突的位置。
其中一种实施方式中，步骤S804的具体过程可以包括：
以所述虚拟支气管树中的气道主隆突作为所述第一位置，沿所述气道的中心轴，规划所述第一位置至所述第二位置的导航路径，得到所述第二导航路径，以使得所述第二导航路径的路径参考信息适配于所述支气管镜的约束信息。
所述第二导航路径的路径参考信息包括所述第二导航路径的长度、转向角度，以及所经过气管的直径。其中的转向角度可以指第二导航路径中各个路径段的转向角度的集合，其中的转向角度例如可以为对应路径段起点处的切线方向与终点处的切线方向之间的角度偏差；其中的每个路径段可以为单个弧度的路径段。
所述第二导航路径的路径参考信息与所述支气管镜的约束信息的适配可例如：
第二导航路径的长度能保证支气管镜的末端(或指定部位)能够受控到达第二位置所模拟的真实支气管树中的位置，避免了支气管镜进入支气管树后，无法到位的情形；
第二导航路径的转向角度能保证：支气管镜的弯曲能力可以实现第二导航路径的转向角度所体现出的弯曲程度；
第二导航路径所经过气管的直径能保证：支气管镜能够成功穿过真实支气管树中的相应气管。
可见，图8所示实施例中，由于第二导航路径适配于支气管镜的约束信息，可保障第二导航路径可准确满足支气管镜的约束，从而保障所规划的第二导航路径能够在支气管镜运动后被有效执行。
请参考图9，基于体内路径规划的数据处理方法所规划出来的导航路径 (例如第一导航路径或第二导航路径)，本发明实施例还提供了一种体内导航的数据处理方法，包括：
S901：获取体内路径规划的数据处理方法规划出的第一导航路径；
S902：在显示装置显示出所述肺部虚拟模型，并基于所述肺部虚拟模型显示出所述第一导航路径。
其中，在显示装置所显示出的肺部虚拟模型中，可将第一导航路径显示在该肺部虚拟模型中，例如可以指定颜色、线宽、线型而在肺部虚拟模型中绘制出第一导航路径的线条。可见，图9所示的实施例中，通过对第一导航路径的显示，可以为可调弯鞘管的操作提供可靠的参照与指引。
此外，还可在显示装置显示出CT数据中CT图像的矢状图、冠状图、横断面等。
其中一种实施例中，请参考图10，所述的体内导航的数据处理方法，还包括：
S1001：获取所述可调弯鞘管在X光下的显影结果；
其中的显影结果能够表征出所述可调弯鞘管在真实人体的位置；该显影结果可例如显影设备(例如C型臂)利用X光照射人体后采集到的显影后图像；该显影结果也可例如是自该显影后图像提取的信息；
S1002：基于所述显影结果，在所述肺部虚拟模型中显示出所述可调弯鞘管在真实人体的位置；
例如，可在肺部虚拟模型中以点、线条或可调弯鞘管模型的方式在肺部虚拟模型中显示出可调弯鞘管在真实人体的位置。
在图10所示的实施例中，通过对可调弯鞘管在真实人体的位置进行显示，可辅助相关人员判断以下至少之一：可调弯鞘管是否到达医疗关注部位；可调弯鞘管是否沿第一导航轨迹运动，还可辅助相关人员准确获悉可调弯鞘管到达哪个位置。进而，有助于保障可调弯鞘管能够受控沿规划好的第一导航路径运动，从而保障可调弯鞘管的准确到位。
其中一种实施例中，请参考图11，所述的体内导航的数据处理方法，还包括：
S1101：获取第二导航路径；
所述第二导航路径指：自所述虚拟支气管树内的第一位置至第二位置的支气管镜的导航路径，且所述第二位置适配于所述模拟穿刺位置；并且，步骤S1101中的第二导航路径可以为图8所示实施例中所提及的第二导航路径，该第二导航路径的规划过程、作用等均可参照图8所示实施例中的描述理解；
S1102：获取术中图像；
所述术中图像是所述支气管镜采集到的，例如可以是支气管镜中的图像采集部采集到的。并且，步骤S1102中提到的术中图像可以为图2所示实施例中所提及的术中图像，其采集过程、作用等均可参照图2所示实施例中的描述理解；
步骤S1102、S1103与S1104可在支气管镜已进入人体后所执行的，也可理解为：步骤S1102、S1103与S1104可在相关人员利用支气管镜开始实施相应手术后所执行的；
S1103：基于所述术中图像，确定所述支气管镜在真实人体的位置；
步骤S1103的过程可参照本领域任意已有或改进的方案实现；例如，可获取虚拟支气管镜的虚拟切片图像，然后基于虚拟切片图像与术中图像的匹配结果，确定支气管镜在真实人体的位置；
S1104：基于所述肺部虚拟模型，显示出所述第二导航路径及所述支气管镜的真实位置。
例如，可在肺部虚拟模型中以点、线条或支气管镜模型的方式在肺部虚拟模型中显示出支气管镜在真实人体的位置，也可以指定颜色、线宽、线型在肺部虚拟模型中绘制出第二导航路径的线条。
可见，图11所示的实施例中，通过对支气管镜在真实人体的位置，以及第二导航路径进行显示，可辅助相关人员判断以下至少之一：支气管镜是否到达第二导航路径的终点位置(即第二位置所模拟的真实位置)；支气管镜是否沿第二导航路径运动，还可辅助相关人员准确获悉支气管镜到达哪个位置。进而，有助于保障支气管镜能够受控沿规划好的第二导航路径运动，从而保障支气管镜的准确到位。
结合图9、图10与图11所示实施例的一种是示例性方案中，可将肺部虚拟模型、所规划的导航路径(例如第一导航路径、第二导航路径)，以及 CT数据(例如各种CT图像)在显示装置上呈现出来，实时引导支气管镜到达穿刺点(即真实穿刺位置)附近，然后可调弯鞘管经支气管镜的工作通道穿出气道，按照第二导航路径到达病变部位(或诊断部位)，最后借助显影装置(例如C臂)即时验证是否准确到达病变部位(或诊断部位)若偏离，可微调。
请参考图12，本发明实施例还提供了一种体内路径规划的数据处理装置1200，包括：
模型获取模块1201，用于获取肺部虚拟模型，所述肺部虚拟模型包括虚拟支气管树与虚拟障碍物；
目标确定模块1202，用于在所述肺部虚拟模型中确定目标区域；
第一规划模块1203，用于基于所述目标区域，以及可调弯鞘管的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第一导航路径与模拟穿刺位置；
其中：
所述可调弯鞘管的约束信息表征了约束所述可调弯鞘管运动过程的所述可调弯鞘管的结构特征；所述模拟穿刺位置适配于所述目标区域；所述第一导航路径指：所述肺部虚拟模型中自所述模拟穿刺位置至所述目标区域的所述可调弯鞘管的导航路径，所述第一导航路径能够避开所述虚拟障碍物。
可选的，所述第一规划模块1203，具体用于：
确定所述目标区域中的参考位置点；
基于所述参考位置点，规划能够避开所述虚拟障碍物的路径，得到多条候选路径；所述候选路径的起点在所述虚拟支气管树内或其气道壁上，所述候选路径的终点为所述参考位置点；
基于所述可调弯鞘管的约束信息，在所述多条候选路径中选出所述第一导航路径；所述模拟穿刺位置为所述第一导航路径与气道壁的连接点，确定所述模拟穿刺位置。
可选的，所述虚拟障碍物包括以下至少之一：虚拟血管、虚拟肋骨、虚拟胸膜。
可选的，所述第一规划模块1203，具体用于：
以所述参考位置点作为第一级位置点，从所述第一级位置点开始，逐级探索一个或多个下一级位置点，直至探索到位于所述虚拟支气管树内或其气管壁上的最后一级位置点；
在探索到任意一个第N级位置点后，在所述第N级位置点附近搜寻目标位置点，并以搜寻到的每个目标位置点作为对应的一个第N+1级位置点；所述目标位置点与所述第N级位置点的相对位置满足指定位置要求；所述指定位置要求包括：所述第N级位置点与所述目标位置点的间距为指定间距或处于指定间距范围内，和/或：所述目标位置点相对于所述第N级位置点的方向处于指定角度范围内，其中N为大于或等于1的正整数；
将未与所述虚拟障碍物相冲突的目标位置点选取为第N+1级位置点；
基于所述第一级位置点至任一最后一级位置点间各级位置点的连线，形成所述任一最后一级位置点对应的一条候选路径。
可选的，所述第一规划模块1203，具体用于：
若搜寻到的任一第一目标位置点未落在所述虚拟障碍物，则确定所述任一第一目标位置点未与所述虚拟障碍物相冲突并将所述任一第一目标位置点选取为所述第N+1级位置点；
和/或，若搜寻到的任一第二目标位置点与所述虚拟障碍物的间距不小于间距阈值，则确定所述任一第二目标位置点未与所述虚拟障碍物相冲突并将所述任一第二目标位置点选取为所述第N+1级位置点。
可选的，所述第一规划模块1203，具体用于：
确定所述候选路径的路径参考信息，所述候选路径的路径参考信息包括所述候选路径的长度与转向角度；
选取目标候选路径作为所述第一导航路径，其中，所述目标候选路径的路径参考信息适配于所述可调弯鞘管的约束信息。
可选的，所述第一规划模块1203，具体用于：
获取所述支气管镜的至少部分约束信息以及所述目标候选路径对应的模拟穿刺位置；其中，所述支气管镜的至少部分约束信息包括：所述支气管镜中用于伸入所述真实支气管树的部分支气管镜的径向尺寸；
在所述部分支气管镜的径向尺寸小于获取到的模拟穿刺位置所处气管部分的径向尺寸的情况下，选取目标候选路径作为所述第一导航路径。
可选的，所述参考位置点包括所述目标区域的中心点。
可选的，所述可调弯鞘管的约束信息包括所述可调弯鞘管的弯曲能力信息、所述可调弯鞘管的长度信息。
可选的，所述模型获取模块1201，具体用于：
获取患者的CT数据；
根据所述CT数据，建立所述肺部虚拟模型。
可选的，所述目标区域是基于所述肺部虚拟模型与患者的CT数据确定的。
可选的，所述CT数据包括CT图像，所述CT图像包括以下至少之一：矢状图、冠状图、横断面图。
在图13所示的实施例中，其中的模型获取模块1301与图12所示实施例中的模型获取模块1201相同或相似，其中的目标确定模块1302与图12 所示实施例中的目标确定模块1202相同或相似，其中的第一规划模块1303 与图12所示实施例中的第一规划模块1203相同或相似，故而，对于相同或相似的内容，在此不再赘述。
在图13所示的实施例中，所述的体内路径规划的数据处理装置1300，还包括：
第二规划模块1304，用于基于所述模拟穿刺位置，以及支气管镜的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第二导航路径；
其中，所述支气管镜的约束信息表征了约束所述支气管镜运动过程的所述支气管镜的结构特征；所述第二导航路径指：自所述虚拟支气管树的第一位置至第二位置的所述支气管镜的导航路径，且所述第二位置适配于所述模拟穿刺位置。
可选的，所述第二规划模块1304，具体用于：
以所述虚拟支气管树中的气道主隆突作为所述第一位置，沿所述气道的中心轴，规划所述第一位置至所述第二位置的导航路径，得到所述第二导航路径，以使得所述第二导航路径的路径参考信息适配于所述支气管镜的约束信息，所述第二导航路径的路径参考信息包括所述第二导航路径的长度、转向角度，以及所经过气管的直径。
可选的，所述支气管镜的约束信息包括：所述支气管镜的弯曲能力信息、所述支气管镜的长度、所述支气管镜的径向尺寸。
图12、图13所示实施例中的技术名词、技术手段与技术效果可参照图 1至图8所示实施例理解，在此不再赘述。
请参考图14，本发明实施例还提供了一种体内导航的数据处理装置 1400，包括：
第一路径获取模块1401，用于获取体内路径规划的数据处理方法规划出的第一导航路径；
显示引导模块1402，用于在显示装置显示出所述肺部虚拟模型，并基于所述肺部虚拟模型显示出所述第一导航路径。
在图15所示的实施例中，其中的第一路径获取模块1501与图14所示实施例中的第一路径获取模块1401相同或相似，显示引导模块1502的部分功能与与图14所示实施例中的显示引导模块1502相同或相似，故而，对于相同或相似的内容，在此不再赘述。
在图15所示的实施例中，体内导航的数据处理装置1500，还包括：
显影结果获取模块1503，用于获取所述可调弯鞘管在X光下的显影结果；所述显影结果能够表征出所述可调弯鞘管在真实人体的位置；
所述显示引导模块1502还用于：基于所述显影结果，在所述肺部虚拟模型中显示出所述可调弯鞘管在真实人体的位置。
在图15所示的实施例中，体内导航的数据处理装置1500，还包括：
第二路径获取模块1506，用于获取第二导航路径；所述第二导航路径指：自所述虚拟支气管树内的第一位置至第二位置的支气管镜的导航路径，且所述第二位置适配于所述模拟穿刺位置；
术中图像获取模块1505，用于获取术中图像，所述术中图像是所述支气管镜采集到的；
支气管镜定位模块1504，用于基于所述术中图像，确定所述支气管镜在真实人体的位置；
所述显示引导模块1502，还用于基于所述肺部虚拟模型，显示出所述第二导航路径及所述支气管镜在所述真实人体的位置。
图14、图15所示实施例中的技术名词、技术手段与技术效果可参照图 10至图11所示实施例理解，在此不再赘述。
请参考图16，本发明实施例还提供了一种电子设备1600，包括：
处理器1601；以及，
存储器1602，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器1601配置为经由执行所述可执行指令来执行以上所涉及的方法。
处理器1601能够通过总线1603与存储器1602通讯。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上所涉及的方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (20)
1.一种体内路径规划的数据处理方法，其特征在于，包括：
获取真实人体的肺部虚拟模型，所述肺部虚拟模型包括虚拟支气管树与虚拟障碍物；
在所述肺部虚拟模型中确定目标区域；所述目标区域在所述肺部虚拟模型中的位置匹配于医疗关注部位在所述真实人体中的位置；
基于所述目标区域，以及可调弯鞘管的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第一导航路径与模拟穿刺位置；
其中：
所述可调弯鞘管的约束信息表征了约束所述可调弯鞘管运动过程的所述可调弯鞘管的结构特征；所述模拟穿刺位置模拟了所述真实支气管树中的真实穿刺位置；所述第一导航路径指：所述肺部虚拟模型中经所述模拟穿刺位置而到达所述目标区域的导航路径，且所述第一导航路径为所述可调弯鞘管的导航路径，所述第一导航路径能够避开所述虚拟障碍物。
2.根据权利要求1所述的体内路径规划的数据处理方法，其特征在于，
基于所述目标区域，以及可调弯鞘管的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第一导航路径与模拟穿刺位置，包括；
确定所述目标区域中的参考位置点；
基于所述参考位置点，规划能够避开所述虚拟障碍物的路径，得到多条候选路径；所述候选路径的起点在所述虚拟支气管树内或其气道壁上，所述候选路径的终点为所述参考位置点；
基于所述可调弯鞘管的约束信息，在所述多条候选路径中选出所述第一导航路径；所述模拟穿刺位置为所述第一导航路径与气道壁的连接点。
3.根据权利要求2所述的体内路径规划的数据处理方法，其特征在于，
基于所述参考位置点，规划能够避开所述虚拟障碍物的路径，得到多条候选路径，包括：
以所述参考位置点作为第一级位置点，从所述第一级位置点开始，逐级探索一个或多个下一级位置点，直至探索到位于所述虚拟支气管树内或其气管壁上的最后一级位置点；
在探索到任意一个第N级位置点后，在所述第N级位置点附近搜寻目标位置点，所述目标位置点与所述第N级位置点的相对位置满足指定位置要求，所述指定位置要求包括：所述第N级位置点与所述目标位置点的间距为指定间距或处于指定间距范围内，和/或：所述目标位置点相对于所述第N级位置点的方向处于指定角度范围内，其中N为大于或等于1的正整数；
将未与所述虚拟障碍物相冲突的目标位置点选取为第N+1级位置点；
基于所述第一级位置点至任一最后一级位置点间各级位置点的连线，形成所述任一最后一级位置点对应的一条候选路径。
4.根据权利要求3所述的体内路径规划的数据处理方法，其特征在于，将未与所述虚拟障碍物相冲突的目标位置点选取为第N+1级位置点，包括：
若搜寻到的任一第一目标位置点未落在所述虚拟障碍物，则确定所述任一第一目标位置点未与所述虚拟障碍物相冲突并将所述任一第一目标位置点选取为所述第N+1级位置点；
和/或，若搜寻到的任一第二目标位置点与所述虚拟障碍物的间距不小于间距阈值，则确定所述任一第二目标位置点未与所述虚拟障碍物相冲突并将所述任一第二目标位置点选取为所述第N+1级位置点。
5.根据权利要求2所述的体内路径规划的数据处理方法，其特征在于，
基于所述可调弯鞘管的约束信息，在所述多条候选路径中选出所述第一导航路径，包括：
确定所述候选路径的路径参考信息，所述候选路径的路径参考信息包括所述候选路径的长度与转向角度；
选取目标候选路径作为所述第一导航路径，其中，所述目标候选路径的路径参考信息适配于所述可调弯鞘管的约束信息。
6.根据权利要求5所述的体内路径规划的数据处理方法，其特征在于，
选取目标候选路径作为所述第一导航路径，包括：
获取所述支气管镜的至少部分约束信息以及所述目标候选路径对应的模拟穿刺位置；其中，所述支气管镜的至少部分约束信息包括：所述支气管镜中用于伸入所述真实支气管树的部分支气管镜的径向尺寸；
在所述部分支气管镜的径向尺寸小于获取到的模拟穿刺位置所处气管部分的径向尺寸的情况下，选取目标候选路径作为所述第一导航路径。
7.根据权利要求2至6任一项所述的体内路径规划的数据处理方法，其特征在于，所述参考位置点包括所述目标区域的中心点。
8.根据权利要求1至6任一项所述的体内路径规划的数据处理方法，其特征在于，所述虚拟障碍物包括以下至少之一：虚拟血管、虚拟肋骨、虚拟胸膜。
9.根据权利要求1至6任一项所述的体内路径规划的数据处理方法，其特征在于，所述可调弯鞘管的约束信息包括所述可调弯鞘管的弯曲能力信息、所述可调弯鞘管的长度信息。
10.根据权利要求1至6任一项所述的体内路径规划的数据处理方法，其特征在于，还包括：
基于所述模拟穿刺位置，以及支气管镜的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第二导航路径；
其中，所述支气管镜的约束信息表征了约束所述支气管镜运动过程的所述支气管镜的结构特征；所述第二导航路径指：自所述虚拟支气管树的第一位置至第二位置的所述支气管镜的导航路径，且所述第二位置适配于所述模拟穿刺位置。
11.根据权利要求10所述的体内路径规划的数据处理方法，其特征在于，
基于所述模拟穿刺位置，以及支气管镜的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第二导航路径，包括：
以所述虚拟支气管树中的气道主隆突作为所述第一位置，沿所述气道的中心轴，规划所述第一位置至所述第二位置的导航路径，得到所述第二导航路径，以使得所述第二导航路径的路径参考信息适配于所述支气管镜的约束信息，所述第二导航路径的路径参考信息包括所述第二导航路径的长度、转向角度，以及所经过气管的直径。
12.根据权利要求10所述的体内路径规划的数据处理方法，其特征在于，所述支气管镜的约束信息包括：所述支气管镜的弯曲能力信息、所述支气管镜的长度、所述支气管镜的径向尺寸。
13.一种体内导航的数据处理方法，其特征在于，包括：
获取权利要求1至9任一项所述的体内路径规划的数据处理方法规划出的第一导航路径；
在显示装置显示出所述肺部虚拟模型，并基于所述肺部虚拟模型显示出所述第一导航路径。
14.根据权利要求13所述的体内导航的数据处理方法，其特征在于，还包括：
获取所述可调弯鞘管在X光下的显影结果；所述显影结果能够表征出所述可调弯鞘管在真实人体的位置；
基于所述显影结果，在所述肺部虚拟模型中显示出所述可调弯鞘管在真实人体的位置。
15.根据权利要求13所述的体内导航的数据处理方法，其特征在于，还包括：
获取第二导航路径；所述第二导航路径包括自所述虚拟支气管树内的第一位置至第二位置的支气管镜的导航路径，且所述第二位置适配于所述模拟穿刺位置；
获取术中图像，所述术中图像是所述支气管镜采集到的；
基于所述术中图像，确定所述支气管镜在真实人体的位置；
基于所述肺部虚拟模型，显示出所述第二导航路径及所述支气管镜在所述真实人体的位置。
16.一种体内路径规划的数据处理装置，其特征在于，包括：
模型获取模块，用于获取真实人体的肺部虚拟模型，所述肺部虚拟模型包括虚拟支气管树与虚拟障碍物；
目标确定模块，用于在所述肺部虚拟模型中确定目标区域；所述目标区域在所述肺部虚拟模型中的位置匹配于医疗关注部位在所述真实人体中的位置；
第一规划模块，用于基于所述目标区域，以及可调弯鞘管的约束信息，在所述肺部虚拟模型中规划出第一导航路径与模拟穿刺位置
其中：
所述可调弯鞘管的约束信息表征了约束所述可调弯鞘管运动过程的所述可调弯鞘管的结构特征；所述模拟穿刺位置模拟了所述真实支气管树中的真实穿刺位置；所述第一导航路径指：所述肺部虚拟模型中经所述模拟穿刺位置而到达所述目标区域的导航路径，且所述第一导航路径为所述可调弯鞘管的导航路径，所述第一导航路径能够避开所述虚拟障碍物。
17.一种体内导航的数据处理装置，其特征在于，包括：
路径获取模块，用于获取权利要求1至9任一项所述的体内路径规划的数据处理方法规划出的第一导航路径；
显示引导模块，用于在显示装置显示出所述肺部虚拟模型，并基于所述肺部虚拟模型显示出所述第一导航路径。
18.一种电子设备，其特征在于，包括处理器与存储器，
所述存储器，用于存储代码；
所述处理器，用于执行所述存储器中的代码用以实现权利要求1至15任意之一所述的数据处理方法。
19.一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1至15任意之一所述的数据处理方法。
20.一种导航***，其特征在于，包括：支气管镜、可调弯鞘管与数据处理部，所述数据处理部用于实施权利要求1至15任一项所述的数据处理方法，所述支气管镜设有用于供所述可调弯鞘管穿过的工作通道。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080183073A1 (en) * | 2007-01-31 | 2008-07-31 | The Penn State Research Foundation | Methods and apparatus for 3d route planning through hollow organs |
| US20160000302A1 (en) * | 2014-07-02 | 2016-01-07 | Covidien Lp | System and method for navigating within the lung |
| CN106510845A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-03-22 | 常州朗合医疗器械有限公司 | 医疗路径导航方法及*** |
| CN107296645A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-10-27 | 东北大学 | 肺穿刺手术最优路径规划方法及肺穿刺手术导航*** |
| CN113413212A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-21 | 哈尔滨理工大学 | 一种气管疾病诊疗手术中支气管镜自动介入的方法 |
-
2021
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080183073A1 (en) * | 2007-01-31 | 2008-07-31 | The Penn State Research Foundation | Methods and apparatus for 3d route planning through hollow organs |
| US20160000302A1 (en) * | 2014-07-02 | 2016-01-07 | Covidien Lp | System and method for navigating within the lung |
| CN106510845A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-03-22 | 常州朗合医疗器械有限公司 | 医疗路径导航方法及*** |
| CN107296645A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-10-27 | 东北大学 | 肺穿刺手术最优路径规划方法及肺穿刺手术导航*** |
| CN113413212A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-21 | 哈尔滨理工大学 | 一种气管疾病诊疗手术中支气管镜自动介入的方法 |
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