介入器械的运动规划方法、系统、程序单元和存储介质与流程

本技术涉及一种医疗器械，尤其涉及一种介入器械的运动规划方法、系统、程序单元和存储介质。

背景技术：

1、介入治疗学是介入放射学的重要部分，它以影像诊断为基础，通过医学影像设备的引导，利用导管、穿刺针和其他介入器材，以达到治疗疾病的目的。

2、介入治疗涉及范围广，可以用来治疗血管性疾病，包括动静脉狭窄及闭塞性疾病、主动脉夹层、腹主动脉瘤、急性动脉出血性疾病、门脉高压、颅内血管疾病以及非血管性疾病，包括良、恶性肿瘤的治疗、原发性肝癌、肺癌、胰腺癌、子宫肌瘤等。

3、介入治疗相比外科手术大大降低了手术危险以及对器官、组织的损伤程度，达到局部治疗的目的。

4、在进行介入手术的过程中，需要依据不同的手术目的，在手术操作前需要规划介入器械的路线。现有技术一般采用医生根据经验确定介入器械的行进路线。

5、现有技术存在如下技术问题：

6、1、由于此类手术规划路线的操作对医生的要求高，所以限制了相应手术治疗方法的普及、并且不同的术者进行手术可能引入人为失误的风险因素。

7、2、由于一台手术所经过的组织结构/血管/腔体分叉路线错综复杂，即使较为成熟的医生在规划路线的过程中的时间较长。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种介入器械的运动规划方法、系统、程序单元和存储介质，以解决相关技术存在的问题，技术方案如下：

2、一种介入器械的运动规划方法，包括以下步骤：

3、s01：提取组织结构中的可移动通道；

4、s02：确定目标操作节点在可移动通道中的表征；

5、s03：根据所述表征规划介入器械的运动。

6、可选地，所述运动包括路径规划和轨迹规划；

7、所述路径规划为空间路径，为自初始操作节点到达目标操作节点位置的路线；

8、所述轨迹规划为时空路径，在时间维度上的表征为根据组织结构内运动状态规划介入器械的运动，在空间维度上的表征为自初始操作节点到达目标操作节点位置的路线。

9、可选地，所述时空路径具体为根据分析组织结构内运动得到内运动的循环周期，根据循环周期规划介入器械的运动。

10、可选地，所述确定起始点、目标操作节点在可移动通道中的表征包括位置，以及姿态、速度、加速度中的一种或多种。

11、可选地，步骤s01中，所述组织结构以空间模型表征，所述可移动通道为组织结构空间模型中最靠近内表面中心线的内轮廓。

12、可选地，所述组织结构为血管，所述可移动通道为血管内剔除掉损伤空间区域后的空间区域，所述损伤区域包括但不限于夹层、钙化、动脉瘤、斑块。

13、可选地，所述时空路径具体为根据分析组织结构内运动得到内运动的循环周期，根据循环周期规划介入器械的运动：

14、在血管平滑肌收缩状态下，血管管腔收窄时，控制介入器械停止或控制介入器械降低移动速度或控制介入器械降低加速度；

15、在血管平滑肌舒张状态下，血管管腔舒张时，控制介入器械启动或控制介入器械提高移动速度或控制介入器械提高加速度。

16、可选地，所述可移动通道中规划自初始操作节点到达目标操作节点位置的路线，包括以下步骤：

17、确定目标操作节点在可移动通道中的位置；

18、模拟所述介入器械在所述可移动通道中的运动轨迹，生成初始规划路径；

19、根据规划路径生成执行指令，直至所述介入器械完成目标操作节点的执行指令；其中，所述初始规划路径的起点为初始操作节点，所述初始规划路径的终点为所述目标操作节点。

20、可选地，还包括以下步骤：

21、获取根据所述初始规划路径确定的初始操作节点；

22、基于所述初始规划路径和所述初始操作节点所在关联路径节点的实时数据，生成形变场。

23、可选地，还包括：

24、根据所述形变场生成执行指令，包括以下步骤：

25、根据所述形变场生成第一运动数据；

26、判断是否存在预设时间段内获取的第二运动数据，若存在，则配置所述第一运动数据和所述第二运动数据的权重，生成执行指令。

27、可选地，所述组织结构以空间模型表征的生成步骤为：

28、确定进行组织结构模型数据融合的区域；

29、根据所述区域，提取所述区域对应待生成融合模型的数据；其中，所述待生成融合模型的数据包括预制数据和/或实时数据；

30、将所述预制数据和/或所述实时数据进行匹配，生成形变场；

31、根据生成所述形变场的数据，生成用于介入手术的融合模型。

32、可选地，生成所述待生成融合模型的数据的步骤，还包括：

33、通过设置目标组织部分的特性生成至少一个划分阈值；

34、根据所述至少一个划分阈值，将目标组织部分从所述待生成融合模型的数据中剥离出来，生成待划分图像；

35、利用基于阈值的区域增长算法将所述待划分图像划分区域；去除各区域中的无关像素，得到各区域的关注图像；

36、利用图割法，将所述各区域的关注图像拼接生成所述待生成融合模型的数据。

37、可选地，通过设置目标组织部分的特性生成两个划分阈值：

38、选择生长初始的种子点，在空间上对种子点周围邻域的像素进行搜索，选择相似像素生长，同时采用双阈值剔除无关像素；

39、在原始图像中选取阈值范围[s1,s2]，取该范围内的中间值作为种子点平均值，从而对区域生长相似性准则进行约束：

40、|n-nneed|＜μ|s1-s2|

41、其中n表示灰度，μ是用以控制像素相似度的可调节参数，n为任一点，nneed为种子点。

42、获取树s和树t，搜索树s和树t的树t的生长，找到汇点，扩展树s和树t的边缘点，收集孤立点，恢复搜索树。

43、可选地，还包括以下步骤：

44、通过设置目标组织部分的特性生成至少一个划分阈值，包括如下至少之一：

45、根据所述目标组织部分的形状特点确定所述划分阈值；

46、根据所述目标组织部分的损伤特征占目标组织部分的百分比设定所述划分阈值。

47、可选地，所述根据所述目标组织部分的形状特点确定所述划分阈值，具体为根据血管形状特点确定所述划分阈值；

48、所述根据所述目标组织部分的损伤特征占目标组织部分的百分比设定所述划分阈值中，具体为目标组织部分的钙化点占目标组织部分的百分比设定所述划分阈值；

49、所述根据血管形状特点确定所述划分阈值，用于提取血管区域；

50、所述目标组织部分的钙化点占目标组织部分的百分比设定所述划分阈值，用于在血管区域分割钙化点。

51、可选地，所述根据所述目标组织部分的损伤特征占目标组织部分的百分比设定所述划分阈值步骤：

52、在分割钙化点之前对图像进行拉伸预处理：

53、在[a,b]区间内做线性变换：

54、

55、其中图像灰度等级m；[d,c]为对[a,b]段灰度进行拉伸之后的灰度级；a，b，c，d是对原图进行灰度拉伸的调整因子；

56、预处理后再进行otsu分割，获得钙化点。

57、可选地，获取预制数据，生成融合模型，还包括以下步骤：

58、将所述预制地图数据根据腔体结构划分为至少一个数据块；

59、将所述数据块作为输入，通过多层卷积神经网络来获取图像的特征；

60、对所述特征进行筛选，将筛选后的特征组合生成融合模型。

61、一种介入器械的运动规划系统，包括

62、感知模块，用于提取组织结构中的可移动通道；

63、定位模块，用于确定目标操作节点在可移动通道中的表征；

64、路径规划模块，用于根据所述表征规划介入器械的运动。

65、一种计算机程序单元，所述计算机程序单元当由处理单元运行时适于执行根据所述的方法的步骤。

66、一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行如上述的方法。

67、上述技术方案中的优点或有益效果至少包括：

68、本发明通过规划介入器械运动路线的技术手段，解决了现有技术需要医生在全自动或半自动介入手术中，需要依靠个人经验为整台手术规划介入器械运动路线时存在的对医生要求高的技术问题，进而达到提高介入器械运动精准性，提高介入器械工作效率的技术效果。

69、上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本技术进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。