基于电磁定位的活检系统及导航方法与流程

本发明涉及手术器械领域，具体涉及一种基于电磁定位的活检系统及导航方法。

背景技术：

1、活检枪是一种用于肾脏、肝脏、肺、乳腺、甲状腺、前列腺、胰腺、睾丸、子宫、卵巢、体表等多种器官的椎体肿瘤和不明肿瘤等的活组织取样、吸取细胞等用途的医疗器械。活检枪的使用方便医生对病人的病灶部位进行活体取样。

2、正确的诊断需要临床、影像及病理三结合，其中，病理诊断对治疗方案的选择起着关键作用。由于每个病人的病灶部位结构也是不尽相同，而且手术过程中也会随时出现不同的突发情况，如不同部位血管到病灶距离的远近，神经组织到病变部位的距离，这些因素都会要求采样操作精准和实时监控。

3、目前临床上活检时的导引方法有x线透视、超声、ct和mr等，其中，x线透视和ct导引对术者和患者存在一定的射线伤害、mr设备要求专用的材料。同时ct和mr可以实现规划，很难实现整个穿刺过程的实时监控。

4、超声引导技术能够实现实时监控，一种理想的活检过程是保持活检枪整体始终位于超声扫描的区域内，让医者可以在超声图像中看到活检枪的进针路径，现有技术中存在各种穿刺框架，这种框架可以同时固定住超声探头和诸如活检枪的长形器械，并限制器械只能在超声探头的扫描平面内移动。

5、在实际的活检术过程中，可能某一角度的超声扫描图像能够最佳地显示出取样目标及其周围需要规避的器官或组织，但并不适合在此角度下进行进针，比如可能是此角度无法规避重要器官或者对患者伤害较大。这就导致最佳的方案是在此角度获得超声图像，并需要从另一角度进针，此方案的难题是医者无法在超声图像中看到进针路径，也就增加了操作难度，医者需要根据个人经验确定是否能准确对目标取样。

技术实现思路

1、本申请提供了一种基于电磁定位的活检系统及导航方法，以至于克服现有技术中的无法实现精准穿刺的技术问题。

2、根据本申请实施例的一个方面，提供了一种基于电磁定位的活检导航方法，该方法包括：

3、获取活检枪中电磁传感器的第一空间位置信息，以及超声探头中电磁传感器的第二空间位置信息，所述活检枪与所述超声探头的超声平面为非共面状态；

4、根据所述第一空间位置信息确定所述活检枪的延长线与所述超声平面的交点，并基于所述空间位置信息和所述第二空间位置信息确定所述交点的空间位置信息；

5、根据所述第一空间位置信息和所述活检枪的固有参数，指示所述活检枪的尖端与所述交点的空间距离和/或所述活检枪预计被击发后其采样槽的第三空间位置信息。

6、可选地，基于电磁定位的活检导航方法还包括：根据所述第一空间位置信息、所述第三空间位置信息和所述活检枪的固有参数，在超声图像中显示所述活检枪的投影图像。

7、可选地，基于电磁定位的活检导航方法还包括：根据所述第一空间位置信息和所述活检枪的固有参数，指示所述活检枪预计被击发后其尖端与所述交点的空间距离。

8、可选地，基于电磁定位的活检导航方法还包括：根据所述活检枪预计被击发后其尖端的空间位置信息和所述第二空间位置信息，在超声图像中显示所述活检枪预计被击发后的枪体的投影图像。

9、可选地，基于电磁定位的活检导航方法还包括：根据所述交点的空间位置信息在超声图像中显示参考位置，所述参考位置用于指示当所述投影图像符合所述参考位置时，使得所述活检枪预计被击发后的其采样槽的第三空间位置信息包含所述交点的空间位置。

10、可选地，所述固有参数包括枪体长度，即活检枪中电磁传感器与尖端的距离；指示所述活检枪的尖端与所述交点的空间距离具体包括：

11、根据所述第一空间位置信息和所述枪体长度确定当前尖端的空间位置信息；

12、根据所述当前尖端的空间位置信息和所述交点的空间位置信息计算所述空间距离。

13、可选地，所述固有参数包括枪体长度、击发行程和采样槽相对于枪体的位置信息；指示所述活检枪预计被击发后其采样槽的第三空间位置信息具体包括：

14、根据所述第一空间位置信息和所述枪体长度确定当前尖端的空间位置信息；

15、根据所述击发行程和所述当前尖端的空间位置信息确定击发后尖端的空间位置信息；

16、根据击发后尖端的空间位置信息和所述采样槽相对于枪体的位置信息确定所述活检枪预计被击发后其采样槽的第三空间位置信息。

17、可选地，所述采样槽相对于枪体的位置信息包括采样槽一端与尖端的距离和采样槽长度；所述第三空间位置信息包括采样槽两端的空间位置信息。

18、可选地，所述第一空间位置信息和所述第二空间位置信息均包括三维位置信息以及电磁传感器与三维坐标轴的夹角；确定所述交点的空间位置信息包括：

19、利用如下方式得到所述超声平面上任一点在活检枪坐标系中的空间坐标：

20、= ，

21、其中、、为所述超声平面上任一点在活检枪坐标系中的三维空间坐标，、、为所述超声平面上任一点在超声探头坐标系中的三维空间坐标，为根据三维坐标转换关系得出的超声探头的电磁传感器和活检枪的电磁传感器姿态的旋转矩阵；

22、根据所述第一空间位置信息和所述超声平面上任一点在活检枪坐标系中的三维空间坐标确定所述交点的空间位置信息。

23、根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种基于电磁定位的活检系统，该系统包括：具有电磁传感器的活检枪、磁场发生器和计算终端；

24、所述磁场发生器用于产生磁场，所述活检枪中的电磁传感器和超声探头的电磁传感器通过感应所述磁场来提供空间位置信息；所述计算终端用于所述活检导航方法。

25、根据本发明提供的基于电磁定位的活检系统及导航方法，面对活检枪与超声平面不共面状态下进针的需求，利用电磁传感器和磁场获得活检枪和超声探头的空间位置信息，进而确定活检枪延长线与超声平面的交点，在超声图像中显示出交点位置，让医者通过调整交点位置使活检枪对准靶点即采样目标，进而根据活检枪的空间位置及其固有参数，计算出当前位置和朝向下的活检枪尖端与靶点的空间距离，从而使得医者能够实时地获悉活检枪尖端距靶点的远近，协助其选择击发活检枪的位置，降低操作难度，提高取样成功几率；

26、本方案还根据所述第一空间位置信息和活检枪的固有参数，计算出活检枪预计被击发后其采样槽的空间位置，从而使得医生能够实时地获悉靶点位置与采样槽空间位置是否相符，协助其选择择击发活检枪的位置，降低操作难度，提高取样成功几率。

技术特征：

1.一种基于电磁定位的活检导航方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固有参数包括枪体长度，即活检枪中电磁传感器与尖端的距离；指示所述活检枪的尖端与所述交点的空间距离具体包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固有参数包括枪体长度、击发行程和采样槽相对于枪体的位置信息；指示所述活检枪预计被击发后其采样槽的第三空间位置信息具体包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述采样槽相对于枪体的位置信息包括采样槽一端与尖端的距离和采样槽长度；所述第三空间位置信息包括采样槽两端的空间位置信息。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一空间位置信息和所述第二空间位置信息均包括三维位置信息以及电磁传感器与三维坐标轴的夹角；

10.一种基于电磁定位的活检系统，其特征在于，包括：具有电磁传感器的活检枪、磁场发生器和计算终端；

技术总结
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种基于电磁定位的活检系统及导航方法，该方法包括获取活检枪中电磁传感器的第一空间位置信息，以及超声探头中电磁传感器的第二空间位置信息，活检枪与所述超声探头的超声平面为非共面状态；根据第一空间位置信息确定活检枪的延长线与超声平面的交点，并基于第一空间位置信息和第二空间位置信息确定交点的空间位置信息；根据第一空间位置信息和活检枪的固有参数，指示活检枪的尖端与交点的空间距离和/或活检枪预计被击发后其采样槽的第三空间位置信息。本发明实现投影显示穿刺路径，并评估最终的采样位置，通过超声影像上的实时位置显示，帮助术者精准地到达采样位置，实现精准穿刺。

技术研发人员：胡猛,刘明,王淼,郑江山,郭栋
受保护的技术使用者：北京迈迪斯医疗技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13