本技術(shù)涉及醫(yī)療器械，特別是涉及一種實現(xiàn)穿刺引導(dǎo)的計算機設(shè)備及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的穿刺引導(dǎo)設(shè)備或系統(tǒng)，往往是在實時超聲影像的監(jiān)視和引導(dǎo)下，針對體內(nèi)病變或目標進行穿刺；具體做法是在超聲的引導(dǎo)下，避開重要臟器及較大的血管神經(jīng)，將介入消融設(shè)備準確地穿入病變組織內(nèi)進行治療或通過吸出、切割出少量細胞或組織進行病理檢查。

2、目前，需要操作人員不停地反復(fù)觀察介入消融設(shè)備與目標對象的實時相對位置，以及，反復(fù)觀察超聲影像進行引導(dǎo)穿刺，存在操作人員無法準確定位穿刺靶點、工作效率低的問題。鑒于此，現(xiàn)有技術(shù)還有待改進和發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種實現(xiàn)穿刺引導(dǎo)的計算機設(shè)備及系統(tǒng)。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種實現(xiàn)穿刺引導(dǎo)的計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)以下步驟：

3、確定包裹目標對象的病灶區(qū)域的安全治療區(qū)域；

4、在所述安全治療區(qū)域中確定多個穿刺靶點；

5、基于所述目標對象的所述病灶區(qū)域、所述安全治療區(qū)域、以及所述目標對象的輪廓，構(gòu)建三維圖像；

6、將實時采集的所述目標對象的超聲圖像與所述三維圖像進行配準，得到配準變換矩陣和配準融合后的三維圖像；所述超聲圖像通過超聲探頭獲取；所述配準變換矩陣用于指示所述三維圖像對應(yīng)的三維坐標系與所述超聲圖像對應(yīng)的二維坐標系之間的空間轉(zhuǎn)換關(guān)系；

7、在第一顯示區(qū)域顯示所述配準融合后的三維圖像中的橫斷面圖像、穿刺板上穿刺點投影在所述橫斷面圖像的映射點及矢狀面的成像區(qū)域；

8、響應(yīng)于所述超聲探頭的旋轉(zhuǎn)操作，在所述第一顯示區(qū)域?qū)崟r根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)操作更新所述橫斷面圖像、所述映射點以及所述矢狀面的成像區(qū)域；

9、當(dāng)任意一個目標映射點位于所述橫斷面圖像中所述矢狀面的成像區(qū)域時，在第二顯示區(qū)域顯示位于所述矢狀面的成像區(qū)域上的所述目標映射點在所述矢狀面圖像中的相對位置；所述目標映射點指示與所述穿刺靶點最近的映射點。

10、在其中一個實施例中，所述病灶區(qū)域為二維病灶區(qū)域；所述確定包裹目標對象的病灶區(qū)域的安全治療區(qū)域，包括：

11、在目標對象所在的多幀二維圖像中，確定存在二維病灶區(qū)域的二維圖像，并獲取預(yù)設(shè)的第一距離；

12、在所述存在二維病灶區(qū)域的二維圖像中，基于所述第一距離生成包裹所述二維病灶區(qū)域的初始安全區(qū)域；

13、在所述初始安全區(qū)域的輪廓超出所述目標對象的輪廓時，將所述初始安全區(qū)域中超出部分的輪廓替換為所述目標對象的輪廓，得到多個二維的安全治療區(qū)域；

14、基于多個所述二維的安全治療區(qū)域，生成三維的安全治療區(qū)域。

15、在其中一個實施例中，所述病灶區(qū)域為三維病灶區(qū)域；所述確定包裹目標對象的病灶區(qū)域的安全治療區(qū)域，包括：

16、獲取所述三維病灶區(qū)域表面每一輪廓點的單位法向量、以及各所述輪廓點沿著所述單位法向量移動的第二距離；

17、將各所述輪廓點沿著所述單位法向量移動所述第二距離，得到各所述輪廓點移動后的目標點；

18、基于各所述目標點，得到包裹所述目標對象的三維病灶區(qū)域的安全治療區(qū)域。

19、在其中一個實施例中，獲取各所述輪廓點沿著所述單位法向量移動的第二距離，包括：

20、預(yù)設(shè)每一所述輪廓點沿著所述單位法向量移動的初始移動距離；

21、基于所述初始移動距離、各所述輪廓點的三維坐標、以及各所述輪廓點的單位法向量，分別確定每一所述輪廓點沿著對應(yīng)的單位法向量移動后的臨時點的三維坐標；

22、確定由所述臨時點的三維坐標和所述輪廓點的單位法向量構(gòu)成的目標射線；

23、在所述目標射線與所述目標對象的輪廓的交點數(shù)量為偶數(shù)時，調(diào)整所述初始移動距離，直至所述目標射線與所述目標對象的輪廓的交點數(shù)量為奇數(shù)，得到各所述輪廓點對應(yīng)的第二距離。

24、在其中一個實施例中，所述在所述安全治療區(qū)域中確定多個穿刺靶點，包括：

25、根據(jù)所述安全治療區(qū)域，確定針對所述目標對象的所述病灶區(qū)域的綜合安全區(qū)域；所述綜合安全區(qū)域為二維區(qū)域；

26、按照所述綜合安全區(qū)域的尺寸信息，對所述綜合安全區(qū)域進行分塊處理，得到多個子區(qū)域，并獲取介入消融設(shè)備的消融距離；

27、在各所述子區(qū)域的輪廓中，分別以所述子區(qū)域的任一輪廓點為第一穿刺靶點，并根據(jù)所述消融距離和所述第一穿刺靶點的位置確定下一穿刺靶點，直至穿刺靶點均勻遍布所述子區(qū)域。

28、在其中一個實施例中，所述在各所述子區(qū)域的輪廓中，分別以所述子區(qū)域的任一輪廓點為第一穿刺靶點，并根據(jù)所述消融距離和所述第一穿刺靶點的位置確定下一穿刺靶點，直至穿刺靶點均勻遍布所述子區(qū)域，包括：

29、在各所述子區(qū)域中，分別以所述子區(qū)域的任一輪廓點為第一穿刺靶點；

30、基于第一穿刺靶點的位置和所述消融距離，在所述子區(qū)域中確定候選穿刺靶點；所述候選穿刺靶點與所述第一穿刺靶點之間的距離小于等于所述消融距離；

31、在所述候選穿刺靶點與所述目標對象的規(guī)避位置重合的情況下，調(diào)整所述候選穿刺靶點，直至調(diào)整后的候選穿刺靶點與所述規(guī)避位置不重合，將調(diào)整后的候選穿刺靶點確定為下一個穿刺靶點。

32、在其中一個實施例中，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時，還實現(xiàn)以下步驟：

33、在所述超聲探頭與所述穿刺板處于正交的情況下，通過與所述超聲探頭連接的定位傳感器獲取傳感器坐標、所述定位傳感器在對應(yīng)的空間坐標系下的第一矩陣及第二矩陣；所述第一矩陣為根據(jù)所述傳感器坐標轉(zhuǎn)換確定的矩陣；所述第二矩陣用于表征所述定位傳感器與所述超聲探頭的第一位置轉(zhuǎn)換關(guān)系；

34、根據(jù)所述傳感器坐標、所述第一矩陣和/或所述第二矩陣，確定所述二維坐標系與所述超聲探頭連接的定位傳感器對應(yīng)的空間坐標系之間的第二位置轉(zhuǎn)換關(guān)系；

35、所述當(dāng)任意一個目標映射點位于所述橫斷面圖像中所述矢狀面的成像區(qū)域時，在第二顯示區(qū)域顯示位于所述矢狀面的成像區(qū)域上的所述目標映射點在所述矢狀面圖像中的相對位置，包括：

36、根據(jù)所述第二位置轉(zhuǎn)換關(guān)系，確定位于所述矢狀面的成像區(qū)域上的所述目標映射點在所述二維坐標系中的坐標數(shù)據(jù)；

37、根據(jù)所述坐標數(shù)據(jù)和所述配準變換矩陣，確定位于所述矢狀面的成像區(qū)域上的所述目標映射點在所述三維坐標系下的目標坐標數(shù)據(jù)；

38、根據(jù)所述目標坐標數(shù)據(jù)，在所述第二顯示區(qū)域顯示位于所述矢狀面的成像區(qū)域的相對位置上的所述目標映射點在所述矢狀面圖像中的相對位置。

39、在其中一個實施例中，所述根據(jù)所述傳感器坐標、所述第一矩陣和/或所述第二矩陣，確定所述二維坐標系與所述超聲探頭連接的定位傳感器對應(yīng)的空間坐標系之間的第二位置轉(zhuǎn)換關(guān)系，包括以下任意一種：

40、第一種：獲取所述目標映射點在所述二維坐標系下的第一坐標，并根據(jù)所述第一矩陣、所述第二矩陣及所述第一坐標，確定所述目標映射點在所述空間坐標系下的第二坐標；根據(jù)所述第一坐標和所述第二坐標，建立所述第二位置轉(zhuǎn)換關(guān)系；

41、第二種：根據(jù)所述第一矩陣、所述第二矩陣及所述橫斷面圖像的尺寸，得到所述橫斷面圖像的頂點在所述空間坐標系下的頂點坐標；根據(jù)所述第一坐標和所述頂點坐標，確定所述目標映射點在所述空間坐標系下的所述第二坐標；根據(jù)所述第一坐標和所述第二坐標，建立所述第二位置轉(zhuǎn)換關(guān)系。

42、在其中一個實施例中，所述根據(jù)所述第二位置轉(zhuǎn)換關(guān)系，確定位于所述矢狀面的成像區(qū)域上的所述目標映射點在所述二維坐標系中的坐標數(shù)據(jù)，包括：

43、更新所述定位傳感器在所述空間坐標系下的所述第二矩陣為第三矩陣；所述第三矩陣用于表征所述定位傳感器與旋轉(zhuǎn)后的所述超聲探頭的第三位置轉(zhuǎn)換關(guān)系；

44、根據(jù)位于所述矢狀面的成像區(qū)域上的所述目標映射點的所述第二坐標和所述第三矩陣，利用所述第二位置轉(zhuǎn)換關(guān)系，確定位于所述矢狀面的成像區(qū)域上的所述目標映射點在更新后的橫斷面圖像對應(yīng)的二維坐標系下的坐標數(shù)據(jù)。

45、第二方面，本技術(shù)還提供了一種穿刺引導(dǎo)系統(tǒng)，包括：如上述的計算機設(shè)備、超聲探頭、介入消融設(shè)備、穿刺板以及導(dǎo)航單元；所述導(dǎo)航單元包括定位傳感器；所述超聲探頭、所述介入消融設(shè)備、所述穿刺板以及所述導(dǎo)航單元均與所述計算機設(shè)備通訊連接。

46、第三方面，本技術(shù)還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)。所述計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述的計算機設(shè)備的處理器所執(zhí)行的步驟。

47、上述實現(xiàn)穿刺引導(dǎo)的計算機設(shè)備及系統(tǒng)，通過確定包裹目標對象的病灶區(qū)域的安全治療區(qū)域；在安全治療區(qū)域中確定多個穿刺靶點，當(dāng)存在病灶超出確定的目標對象的病灶區(qū)域之外時，可以在包裹病灶區(qū)域的安全治療區(qū)域中確定多個穿刺靶點，以引導(dǎo)介入消融設(shè)備進行穿刺和/或消融。并且，響應(yīng)于超聲探頭的旋轉(zhuǎn)操作，在超聲探頭的旋轉(zhuǎn)過程中，可以實時更新橫斷面圖像、映射點及矢狀面的成像區(qū)域等信息。當(dāng)任意一個目標映射點與矢狀面的成像區(qū)域重合時，可以在第二顯示區(qū)域顯示位于矢狀面的成像區(qū)域上的目標映射點在矢狀面圖像的相對位置；從而實現(xiàn)同一目標映射點可以在橫斷面圖像和矢狀面圖像中同時顯示。一方面，可以精準確定每一次穿刺的穿刺位置，精準性和穩(wěn)定性相對較高，減少因穿刺位置不準確導(dǎo)致多次穿刺的現(xiàn)象發(fā)生；另一方面，每一次穿刺無需反復(fù)移動超聲探頭觀察穿刺位置，在上一次穿刺后可以直接旋轉(zhuǎn)超聲探頭至下一個目標映射點進行穿刺，簡化操作，節(jié)省時間且提高穿刺效率。