[发明专利]一种术中穿刺针弯曲检测系统及其检测方法

说明书

本发明提供了一种术中穿刺针弯曲检测系统及方法，以解决现有穿刺引导系统无法实时检测穿刺针弯曲形变，使得穿刺效率及穿刺精度降低的问题。一种术中穿刺针弯曲检测系统，包括超声探头、穿刺针、辅助定位装置、空间定位机构、超声检测机构和图像处理服务器，空间定位机构通过辅助定位装置的定位信息获取超声探头、穿刺针的位置信息并进行标定，所述图像处理服务器生成针尖的空间坐标；图像处理服务器还实时从空间定位装中读取并计算针尖的空间坐标，计算两坐标的空间间距，将空间间距与阈值进行比较，判定穿刺针是否发生弯曲。

技术领域

本发明涉及一种术中穿刺针弯曲检测系统及其检测方法。

背景技术

超声成像设备因实时性高、操作简便、人体危害小等特点，在临床肿瘤的诊断和治疗过程中的应用十分普及，目前已广泛应用于肿瘤穿刺引导。在超声引导穿刺手术过程中，由于细直径的穿刺针受到生物组织的不均匀阻力，不可避免地会发生弯曲，穿刺针弯曲方向和弯曲的程度与其锋利程度、生物组织的纤维走向、穿刺速度等多因素相关，直接通过受力分析预测弯曲方向非常复杂。

目前市场上使用的针对不同穿刺针设置的穿刺架、适配型穿刺引导装置、及利用激光进行辅助穿刺，均未考虑实际临床穿刺过程中穿刺针的弯曲形变，尤其是穿刺针在垂直超声平面上的弯曲，这将大大降低上述方法的穿刺精度。另外，也有在穿刺针上贴布拉格光栅来感应针体形变的做法，只是新附着在针体的材料不仅对穿刺手术效果产生一定影响，而且他们反馈的穿刺针弯曲偏移量和方向的精度也不尽理想。

因此，如何通过便捷、直观、实时的穿刺针弯曲检测提高穿刺手术效率及准确性，成为人们亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提出一种术中穿刺针弯曲检测系统及其检测方法，解决现有穿刺引导系统无法实时检测穿刺针弯曲形变，使得穿刺效率及穿刺精度降低的问题。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种术中穿刺针弯曲检测系统，其特殊之处在于：

包括超声探头机构、穿刺针机构、辅助定位装置、空间定位机构、超声检测机构和图像处理服务器，

所述辅助定位装置分别固定在超声探头机构、穿刺针机构上，用于对超声探头机构、穿刺针机构的位置进行定位，

超声检测机构用于显示超声探头机构扫描的超声图像；

空间定位机构通过辅助定位装置的定位信息获取超声探头机构、穿刺针机构的位置信息并进行标定，

所述图像处理服务器实时检测超声图像上穿刺针机构的位置、方向，并生成穿刺针机构所对应针尖的空间坐标，记为Pi＝(x₁,y₁,z₁)；图像处理服务器还实时从空间定位装置中读取并计算针尖的空间坐标，记为Pc＝(x₂,y₂,z₂)，计算坐标Pi和坐标Pc的空间间距，将空间间距与阈值进行比较，判定穿刺针是否发生弯曲。

进一步地，图像处理服务器包括显示模块；

图像处理服务器根据空间定位机构的信息及超声检测机构的信息，将超声探头机构、穿刺针机构标定的位置信息和超声检测机构的超声图像转化到统一的空间坐标系下并进行标定；显示模块用于显示超声探头机构、穿刺针机构在该空间坐标系的位置。

进一步地，图像处理服务器包括基于超声图像的针检测算法模块，基于超声图像的针检测算法模块的作用是在超声图像上检测并跟踪穿刺针的位置。

进一步地，图像处理服务器包括空间定位数据获取模块，空间定位数据获取模块的作用是实时读取空间定位机构捕获的定位辅助工具的实时位置。

进一步地，图像处理服务器包括针检测数据处理，针检测数据处理的作用由穿刺针的特征点空间坐标生成穿刺针的三维空间图像。