[发明专利]一种用于辅助穿刺系统的病灶位置动态跟踪方法

说明书

本发明涉及一种用于辅助穿刺系统的病灶位置动态跟踪方法，包括以下步骤：扫描CT获取DICOM图像数据；处理图像数据，获得三个标记物的中心点与病灶在CT图像坐标系下的位置信息，计算得到病灶及三个标记物相对于床板的坐标，得到病灶与三个标记物的相对位置关系；在穿刺机器人进行定位穿刺之前，利用相机获取三个标记物的实时坐标；将三个标记物的实时坐标转换至床板坐标系中，通过相对位置关系反算病灶的最新坐标；穿刺机器人系统根据获得的病灶动态位置信息，实时更新机器人执行机构的目标位置，完成精准穿刺；本发明同现有技术相比，解决了穿刺手术过程中，由于患者体位晃动以及呼吸所带来的病灶位置偏移的问题。

[技术领域]

本发明属于医疗器械技术领域，具体地说是一种用于辅助穿刺系统的病灶位置动态跟踪方法。

[背景技术]

穿刺手术是一种医生借助CT图像，使用不同的特制的穿刺针，刺入血管、体腔或器官以抽取液体或组织用于活检诊断的手术。医生在穿刺中需要先依据图像初步判断病灶点位置，再实施穿刺，随后扫描CT判断穿刺针是否到达病灶点，如没有到达病灶点，需要重复穿刺及扫描CT操作，直至刺中病灶点。如此不仅会大大增加手术时间，而且多次辐射还会伤害患者的身心。辅助穿刺机器人结合了机械臂、成像设备、空间定位系统及相应处理软件，实现了依据病灶扫描图像，精准定位病灶点位置，可实现一次穿刺精准到位，减少了穿刺手术的时间，降低了穿刺手术给病人带来的痛苦。

在辅助穿刺机器人定位病灶点时，需要解决患者体位移动以及呼吸所带来的病灶位置偏移的问题。传统手术采用绑带、限位支架等一系列辅助附件来限制患者体位晃动，同时让患者先深吸一口气，再屏住呼吸进行穿刺，从而解决穿刺前后病灶位置偏移的问题。显然，这一方法忽略了患者在限位附件作用下的微小位移，同时需要患者屏气时的相位与扫描CT时屏气的相位相同，实际实施起来病灶点在穿刺时的位置与扫描时的位置存在偏差，故传统方法无法精准的进行病灶位置动态跟踪。

随着机器视觉技术的发展，机器视觉结合机器人技术已被广泛应用于医疗器械领域。若能借助视觉引导及定位，结合医学成像数据，为整个手术过程提供高精确的病灶定位，则能够极大程度地保证手术效果。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种用于辅助穿刺系统的病灶位置动态跟踪方法，解决了穿刺手术过程中，由于患者体位晃动以及呼吸所带来的病灶位置偏移的问题。

为实现上述目的设计一种用于辅助穿刺系统的病灶位置动态跟踪方法，包括以下步骤：

步骤1)，将装有相机1的支架2安装在CT病床8旁，患者7依据病灶部位，平躺或侧躺于病床8上，将标记物一3、标记物二4、标记物三5分别粘于患者病灶6体表附近，且确保三个标记物均在摄像头视野范围内；

步骤2)，进行CT扫描，获取DICOM图像数据；

步骤3)，处理图像数据，获得标记物一3、标记物二4、标记物三5的中心点与病灶6在CT图像坐标系下的位置信息，计算得到病灶6及标记物一3、标记物二4、标记物三5相对于床板的坐标，得到病灶6与标记物一3、标记物二4、标记物三5的相对位置关系；

步骤4)，在穿刺机器人进行定位穿刺之前，利用相机1获取标记物一3、标记物二4、标记物三5的实时坐标；

步骤5)，将标记物一3、标记物二4、标记物三5的实时坐标转换至床板坐标系中，通过相对位置关系反算病灶6的最新坐标；

步骤6)，患者吸气并屏住呼吸，穿刺机器人系统根据获得的病灶动态位置信息，实时更新机器人执行机构的目标位置，完成精准穿刺。

进一步地，步骤1)中，标记物一3、标记物二4、标记物三5选取不同形状或不同颜色的图形，其选用的材料为可被CT扫描成像的材料。