穿刺路径规划方法、系统、计算机设备与流程

本技术涉及医学图像处理，特别是涉及一种穿刺路径规划方法、系统、计算机设备、存储介质。

背景技术：

1、医学影像(ct、超声等)引导肝肿瘤局部治疗，是在影像引导下经皮介入病灶，其需要避开肋骨、肝脏大血管以尽可能的减少对正常组织的损伤，因此，准确地规划穿刺路径是治疗顺利实施的关键。

2、在传统手术中，术前医生需要根据患者扫描图像和经验大致确定所需的穿刺次数、入针点和穿刺深度。目前临床上缺乏定量规划方法来对穿刺范围进行严格的计算和规划，易造成穿刺范围过大或不完全，且在穿刺时高度依赖手术医师的经验，受经验和空间想象力等人为因素的限制，治疗中常因穿刺布置不合理、插入不准确而导致残癌发生。

3、因此，相关技术中存在穿刺路径规划效率低的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决上述问题的穿刺路径规划方法、系统、计算机设备、存储介质。

2、第一方面，本技术提供了一种穿刺路径规划方法，所述方法包括：

3、获取由若干个体素构造的目标对象，根据所述目标对象内部的待穿刺结构中目标穿刺靶点，确定候选入针点集合；所述若干个体素包括表面体素和内部体素，所述候选入针点集合中各候选入针点对应的体素属于所述表面体素，各所述候选入针点与所述目标穿刺靶点之间具有对应的候选穿刺路径；

4、确定各所述候选穿刺路径对应的路径关联信息；所述路径关联信息包括所述候选穿刺路径与所述目标对象内部的穿刺风险结构之间的相隔距离、所述候选穿刺路径的路径长度；

5、结合所述相隔距离和所述路径长度，以及预设的路径搜索参数，构建路径选取函数；

6、根据所述路径选取函数，从各所述候选穿刺路径中搜索出目标穿刺路径，并将所述目标穿刺路径对应的所述候选入针点作为目标入针点。

7、在其中一个实施例中，所述获取由若干个体素构造的目标对象，根据所述目标对象内部的待穿刺结构中目标穿刺靶点，确定候选入针点集合，包括：

8、获取目标患者的医学图像数据，生成所述目标患者对应的目标渲染图像；所述目标渲染图像用于表征基于所述医学图像数据构建的目标对象；

9、以所述待穿刺结构中的目标穿刺靶点为透视投影中心，所述穿刺风险结构为透视投影对象，建立透视投影模型；

10、采用所述透视投影模型，确定所述候选入针点集合。

11、在其中一个实施例中，所述采用所述透视投影模型，确定所述候选入针点集合，包括：

12、采用所述透视投影模型，得到各靶点射源光线对应的光线碰撞结果；所述靶点射源光线为基于所述目标穿刺靶点，以及所述待穿刺结构所处位置进行全方向散射得到的光线，所述光线碰撞结果用于表征所述靶点射源光线与所述穿刺风险结构和/或所述表面体素的碰撞结果；

13、按照预设分区条件，根据各所述靶点射源光线对应的光线碰撞结果，从所述目标对象的表面体素中确定可行入针体素，作为所述候选入针点；所述预设分区条件为针对所述目标对象的表面体素是否符合穿刺要求的约束条件，各所述候选入针点对应的候选穿刺路径基于各所述可行入针体素对应的靶点射源光线路径得到；

14、根据各所述候选入针点得到所述候选入针点集合。

15、在其中一个实施例中，所述路径关联信息还包括所述候选穿刺路径针对所述待穿刺结构的特征角度，所述结合所述相隔距离和所述路径长度，以及预设的路径搜索参数，构建路径选取函数，包括：

16、按照预设选取条件，根据所述相隔距离、所述路径长度、所述特征角度，以及预设权重信息，构建第一函数项；所述预设选取条件为针对所述相隔距离、所述路径长度、所述特征角度的约束条件；

17、根据预设的路径搜索参数，采用所述第一函数项构建基于量子退火算法的所述路径选取函数；所述路径搜索参数包括用于指示路径搜索计算的迭代参数。

18、在其中一个实施例中，所述按照预设选取条件，根据所述相隔距离、所述路径长度、所述特征角度，以及预设权重信息，构建第一函数项，包括：

19、获取所述预设权重信息；所述预设权重信息包括针对所述相隔距离的第一权重系数、针对所述路径长度的第二权重系数，以及针对所述特征角度的第三权重系数；

20、按照所述预设选取条件，根据所述相隔距离和所述第一权重系数、所述路径长度和所述第二权重系数、所述特征角度和所述第三权重系数，得到所述第一函数项。

21、在其中一个实施例中，所述根据所述路径选取函数，从各所述候选穿刺路径中搜索出目标穿刺路径，包括：

22、以任一候选入针点为目标搜索点，基于所述任一候选入针点对应的候选穿刺路径，根据所述路径选取函数计算所述目标搜索点对应的路径分析结果；

23、从多个所述路径分析结果中搜索出最优的路径分析结果，并将所述最优的路径分析结果对应的候选穿刺路径，作为所述目标穿刺路径。

24、在其中一个实施例中，所述预设分区条件包括以下任一项或多项：

25、所述候选穿刺路径不接触且不贯穿所述穿刺风险结构、所述候选穿刺路径的路径长度小于预设针长度阈值、所述候选穿刺路径经过所述待穿刺结构的距离长度大于预设距离阈值。

26、第二方面，本技术还提供了一种穿刺路径规划系统，所述系统包括：

27、候选入针点集合确定模块，用于获取由若干个体素构造的目标对象，根据所述目标对象内部的待穿刺结构中目标穿刺靶点，确定候选入针点集合；所述若干个体素包括表面体素和内部体素，所述候选入针点集合中各候选入针点对应的体素属于所述表面体素，各所述候选入针点与所述目标穿刺靶点之间具有对应的候选穿刺路径；

28、路径关联信息确定模块，用于确定各所述候选穿刺路径对应的路径关联信息；所述路径关联信息包括所述候选穿刺路径与所述目标对象内部的穿刺风险结构之间的相隔距离、所述候选穿刺路径的路径长度；

29、路径选取函数构建模块，用于结合所述相隔距离和所述路径长度，以及预设的路径搜索参数，构建路径选取函数；

30、路径搜索模块，用于根据所述路径选取函数，从各所述候选穿刺路径中搜索出目标穿刺路径，并将所述目标穿刺路径对应的所述候选入针点作为目标入针点。

31、第三方面，本技术还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的穿刺路径规划方法的步骤。

32、第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的穿刺路径规划方法的步骤。

33、上述一种穿刺路径规划方法、系统、计算机设备、存储介质，通过获取由若干个体素构造的目标对象，根据目标对象内部的待穿刺结构中目标穿刺靶点，确定候选入针点集合，若干个体素包括表面体素和内部体素，候选入针点集合中各候选入针点对应的体素属于表面体素，各候选入针点与目标穿刺靶点之间具有对应的候选穿刺路径，然后确定各候选穿刺路径对应的路径关联信息，路径关联信息包括候选穿刺路径与目标对象内部的穿刺风险结构之间的相隔距离、候选穿刺路径的路径长度，进而结合相隔距离和路径长度，以及预设的路径搜索参数，构建路径选取函数，根据路径选取函数，从各候选穿刺路径中搜索出目标穿刺路径，并将目标穿刺路径对应的候选入针点作为目标入针点，实现了穿刺路径自动定量规划，可以基于穿刺靶点确定满足强约束条件的可行入针点位置，进而根据各候选穿刺路径的路径关联信息，可以筛选出满足弱约束条件的最优穿刺路径，能够准确有效地规划穿刺路径，提升了穿刺路径规划效率。