本申請涉及醫(yī)療器械，具體而言，涉及一種導(dǎo)管機器人及其配準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：

1、微創(chuàng)醫(yī)療技術(shù)意圖減少在醫(yī)療程序期間損害的組織量，以減少患者恢復(fù)時間、不適感以及有害副作用?？梢酝ㄟ^解剖結(jié)構(gòu)中的自然孔口或通過一個或多個手術(shù)切口來執(zhí)行此類微創(chuàng)技術(shù)。例如解剖結(jié)構(gòu)是支氣管時，目前常用的肺部醫(yī)療手術(shù)是采用支氣管鏡技術(shù)，其流程是通過患者的自然腔道或通過一個或多個微創(chuàng)的手術(shù)切口伸入醫(yī)療器械，依靠支氣管鏡前端的攝像頭，在術(shù)中導(dǎo)航系統(tǒng)的配合下到達目標(biāo)組織位置，即病灶位置。

2、在術(shù)中導(dǎo)航過程中，需要根據(jù)患者術(shù)前的ct圖像建立解剖模型(虛擬支氣管3d模型)，由于患者術(shù)前拍攝的ct圖像是患者支氣管在某一個時刻的形狀，而在術(shù)中患者的支氣管容易受呼吸的影響，其大小和形狀都會發(fā)生動態(tài)的改變，此外導(dǎo)管的運動也會擠壓支氣管，導(dǎo)致支氣管也會發(fā)生彎曲等形變。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，有些處理方式只考慮了呼吸對支氣管形狀的影響，忽視了治療器械對支氣管的擠壓或帶動作用，由于在病灶附近支氣管較小，導(dǎo)致導(dǎo)管的運動會影響支氣管的形狀。如果病灶位于支氣管內(nèi)部或者與支氣管鏈接，支氣管的變形會帶動病灶一同運動，按照原有的規(guī)劃路徑進行穿刺活檢，失敗的機率會增加，活檢的陽性率會降低；還有的處理方法是通過實時獲取導(dǎo)管上多個傳感器的數(shù)據(jù)并計算導(dǎo)管的形狀以及對支氣管的影響，但是忽略了呼吸對支氣管以及病灶的影響，呼吸會引起支氣管的收縮與舒張、病灶的運動偏移，特別是當(dāng)病灶位于支氣管外部時，當(dāng)患者的呼吸幅度較大時如果仍按照規(guī)劃的路徑進行穿刺活檢，成功的機率也會降低。

4、因此，現(xiàn)有技術(shù)中均沒有考慮綜合考慮呼吸與器械的對支氣管形狀的影響，如果解剖模型與實際解剖結(jié)構(gòu)之間存在較大的差異，會影響醫(yī)生對導(dǎo)管與目標(biāo)組織之間方位、距離的判斷，對手術(shù)的成功率存在較大影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要提供一種導(dǎo)管機器人及其配準(zhǔn)方法，以解決術(shù)中導(dǎo)航過程中由于呼吸與導(dǎo)管的運動對解剖結(jié)構(gòu)形狀的影響問題，通過動態(tài)修改解剖模型，使得解剖模型更好地反應(yīng)患者解剖結(jié)構(gòu)的真實狀態(tài)，提高手術(shù)成功率。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N導(dǎo)管機器人，該導(dǎo)管機器人包括：

3、導(dǎo)管；

4、第一傳感器，設(shè)置于所述導(dǎo)管，用于感應(yīng)所述導(dǎo)管末端的位置；

5、第二傳感器，配置于患者體表，用于獲取所述患者的體表數(shù)據(jù)；及

6、控制裝置，與所述第一傳感器耦接，并被配置成用于：

7、獲取第一狀態(tài)下患者解剖結(jié)構(gòu)的第一醫(yī)學(xué)圖像并基于所述第一醫(yī)學(xué)圖像生成第一解剖模型；

8、獲取第二狀態(tài)下患者解剖結(jié)構(gòu)的第二醫(yī)學(xué)圖像并基于所述第二醫(yī)學(xué)圖像生成第二解剖模型；

9、獲取所述第二傳感器感應(yīng)的體表數(shù)據(jù)，基于所述體表數(shù)據(jù)確定當(dāng)前狀態(tài)的呼吸系數(shù)；

10、基于所述呼吸系數(shù)和所述第一解剖模型，獲取所述呼吸系數(shù)關(guān)聯(lián)的第三解剖模型，或者，基于所述呼吸系數(shù)和所述第二解剖模型，獲取所述呼吸系數(shù)關(guān)聯(lián)的第三解剖模型；

11、獲取所述第一傳感器在所述解剖結(jié)構(gòu)中感應(yīng)的多個實際路徑點，基于所述多個實際路徑點獲取模擬路徑點云；

12、獲取模型點云，所述模型點云包括所述第三解剖模型的管道中心線的多個骨架點和/或多個管道管壁的頂點；

13、配準(zhǔn)所述模擬路徑點云與所述模型點云。

14、第二方面，一種導(dǎo)管機器人，其特征在于，包括：

15、導(dǎo)管；

16、第一傳感器，設(shè)置于所述導(dǎo)管，用于感應(yīng)所述導(dǎo)管末端的位置；

17、第二傳感器，配置于患者體表，用于獲取所述患者的體表數(shù)據(jù)；及

18、控制裝置，與所述第一傳感器耦接，并被配置成用于：

19、獲取第一狀態(tài)下患者解剖結(jié)構(gòu)的第一醫(yī)學(xué)圖像并基于所述第一醫(yī)學(xué)圖像生成第一解剖模型；

20、獲取第二狀態(tài)下患者解剖結(jié)構(gòu)的第二醫(yī)學(xué)圖像并基于所述第二醫(yī)學(xué)圖像生成第二解剖模型；

21、獲取所述第二傳感器感應(yīng)的體表數(shù)據(jù)，基于所述體表數(shù)據(jù)確定當(dāng)前狀態(tài)的呼吸系數(shù)；

22、基于所述呼吸系數(shù)和所述第一解剖模型，獲取所述呼吸系數(shù)關(guān)聯(lián)的第三解剖模型，或者，基于所述呼吸系數(shù)和所述第二解剖模型，獲取所述呼吸系數(shù)關(guān)聯(lián)的第三解剖模型。

23、第三方面，本申請?zhí)峁┮环N導(dǎo)管機器人的配準(zhǔn)方法，包括：

24、獲取第一狀態(tài)下患者解剖結(jié)構(gòu)的第一醫(yī)學(xué)圖像并基于所述第一醫(yī)學(xué)圖像生成第一解剖模型；

25、獲取第二狀態(tài)下患者解剖結(jié)構(gòu)的第二醫(yī)學(xué)圖像并基于所述第二醫(yī)學(xué)圖像生成第二解剖模型；

26、獲取所述第二傳感器感應(yīng)的體表數(shù)據(jù)，基于所述體表數(shù)據(jù)確定當(dāng)前狀態(tài)的呼吸系數(shù)；

27、基于所述呼吸系數(shù)和所述第一解剖模型，獲取所述呼吸系數(shù)關(guān)聯(lián)的第三解剖模型，或者，基于所述呼吸系數(shù)和所述第二解剖模型，獲取所述呼吸系數(shù)關(guān)聯(lián)的第三解剖模型；

28、獲取所述第一傳感器在所述解剖結(jié)構(gòu)中感應(yīng)的多個實際路徑點，基于所述多個實際路徑點獲取模擬路徑點云；

29、獲取模型點云，所述模型點云包括所述第三解剖模型的管道中心線的多個骨架點和/或多個管道管壁的頂點；

30、配準(zhǔn)所述模擬路徑點云與所述模型點云。

31、第四方面，本申請?zhí)峁┮环N計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序被配置為由處理器加載并執(zhí)行實現(xiàn)如上述任一項實施例所述的方法的步驟。

32、本申請的導(dǎo)管機器人及其配準(zhǔn)方法，具有如下有益效果：

33、本申請通過消除由于呼吸以及導(dǎo)管的運動對解剖結(jié)構(gòu)以及目標(biāo)組織的影響，一方面能夠獲得動態(tài)精確的第三解剖模型，能夠提高配準(zhǔn)算法的精度，使得導(dǎo)管末端在解剖模型上顯示的位置與實際位置更為接近，更高的精度有益判斷導(dǎo)管末端和/或器械末端(如活檢針)與目標(biāo)組織(例如，病灶)之間的距離，減少手術(shù)中拍攝dr或是cbct的次數(shù)，減少醫(yī)生和病人攝入的輻射。另一方面，本申請還可以實時準(zhǔn)確地知道導(dǎo)管與解剖結(jié)構(gòu)的形狀，對后續(xù)導(dǎo)管的運動方向提供指引，更好地調(diào)整所述導(dǎo)管的角度，對齊目標(biāo)組織的中心，提高手術(shù)的成功率。

技術(shù)特征：

1.一種導(dǎo)管機器人，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管機器人，其特征在于，所述第一狀態(tài)包括吸氣狀態(tài)，所述第二狀態(tài)包括呼氣狀態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管機器人，其特征在于，所述第二傳感器至少為三個，所述體表數(shù)據(jù)包括所述第二傳感器在至少一個呼吸周期感應(yīng)的體表數(shù)據(jù)，所述確定當(dāng)前狀態(tài)的呼吸系數(shù)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)管機器人，其特征在于，所述第一面積包括第一狀態(tài)下所述第二傳感器圍合成的圖形的最大面積，所述第二面積包括第二狀態(tài)下所述第二傳感器圍合成的圖形的最小面積。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管機器人，其特征在于，所述獲取所述呼吸系數(shù)關(guān)聯(lián)的第三解剖模型，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)管機器人，其特征在于，所述縮放所述第一解剖模型或第二解剖模型包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)管機器人，其特征在于，所述將縮放后的第一解剖模型或第二解剖模型進行平移，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管機器人，其特征在于，所述基于所述多個實際路徑點獲取模擬路徑點云包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的導(dǎo)管機器人，其特征在于，所述模擬路徑點云還包括有效模擬路徑點云，所述配準(zhǔn)所述模擬路徑點云與所述模型點云包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管機器人，其特征在于，所述配準(zhǔn)所述模擬路徑點云與所述模型點云包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的導(dǎo)管機器人，其特征在于，所述解剖結(jié)構(gòu)包括支氣管，所述支氣管包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包括主支氣管區(qū)域，所述第二區(qū)域包括末端分支支氣管區(qū)域，所述配準(zhǔn)所述模擬路徑點云與所述模型點云包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管機器人，其特征在于，所述控制裝置還被配置成用于：

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的導(dǎo)管機器人，其特征在于，所述基于所述呼吸系數(shù)確定所述患者的呼吸狀態(tài)，并基于所述呼吸狀態(tài)使能或禁止所述導(dǎo)管在所述解剖結(jié)構(gòu)中的運動包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)管機器人，其特征在于，所述控制裝置還被配置成用于：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的導(dǎo)管機器人，其特征在于，所述基于所述呼吸系數(shù)確定所述患者的呼吸狀態(tài)，并基于所述呼吸狀態(tài)生成是否允許所述導(dǎo)管在所述解剖結(jié)構(gòu)中的運動的提示包括：

16.一種導(dǎo)管機器人，其特征在于，包括：

17.一種導(dǎo)管機器人的配準(zhǔn)方法，其特征在于，包括：

18.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序被配置為由處理器加載并執(zhí)行實現(xiàn)如權(quán)利要求17所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種導(dǎo)管機器人及其配準(zhǔn)方法，其特征在于，方法包括：基于第一狀態(tài)下的第一醫(yī)學(xué)圖像生成第一解剖模型；基于第二狀態(tài)下的第二醫(yī)學(xué)圖像生成第二解剖模型；獲取所述第二傳感器感應(yīng)的體表數(shù)據(jù)，基于所述體表數(shù)據(jù)確定當(dāng)前狀態(tài)的呼吸系數(shù)；基于所述呼吸系數(shù)和所述第一解剖模型，獲取所述呼吸系數(shù)關(guān)聯(lián)的第三解剖模型；獲取所述第一傳感器在所述解剖結(jié)構(gòu)中感應(yīng)的多個實際路徑點，基于所述多個實際路徑點獲取模擬路徑點云；獲取模型點云，所述模型點云包括所述第三解剖模型的管道中心線的多個骨架點和/或多個管道管壁的頂點；配準(zhǔn)所述模擬路徑點云與所述模型點云，從而使第三解剖模型更好地反應(yīng)患者解剖結(jié)構(gòu)的真實狀態(tài)，提高手術(shù)成功率。

技術(shù)研發(fā)人員：陳家興,高元倩
受保護的技術(shù)使用者：深圳市精鋒醫(yī)療科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2