本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種宮頸癌組織間插植針重建方法。

背景技術(shù)：

1、宮頸癌是女性生殖系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率和死亡率較高。傳統(tǒng)的治療方法如手術(shù)切除、放射治療和化療存在局限性，手術(shù)切除對患者創(chuàng)傷較大，放療和化療對正常組織有較強的副作用。組織間插植針技術(shù)通過將放射性同位素或藥物植入病變組織，實現(xiàn)局部高效治療，逐漸應(yīng)用于宮頸癌的治療。

2、然而，傳統(tǒng)插植針技術(shù)在插入路徑規(guī)劃和定位方面存在一定的困難，醫(yī)生依靠經(jīng)驗和二維影像進(jìn)行插植針的插入，容易導(dǎo)致插入路徑不準(zhǔn)確，進(jìn)而損傷正常組織和器官。此外，插植針插入的深度和角度難以精確控制，影響治療效果和安全性，因此亟需一種宮頸癌組織間插植針重建方法來解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種宮頸癌組織間插植針重建方法，通過使用ct或mri影像設(shè)備獲取高分辨率三維影像數(shù)據(jù)，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(cnn)算法精準(zhǔn)識別病變組織，并生成三維模型，通過a*路徑規(guī)劃算法計算最佳插入路徑，確保插植針精確避開重要器官和血管，準(zhǔn)確到達(dá)病變區(qū)域；采用智能超聲波清洗器和高溫高壓滅菌器對插植針進(jìn)行無菌處理，防止感染；利用手術(shù)機器人輔助精確插入，通過實時成像設(shè)備和機器視覺技術(shù)結(jié)合pid控制算法實時調(diào)整插植針的插入方向和速度，內(nèi)置傳感器監(jiān)測插植針狀態(tài)，確保插植針在治療過程中的高精度和穩(wěn)定性，從而顯著提高宮頸癌治療的精準(zhǔn)性和安全性，減少手術(shù)風(fēng)險，提高治療效果和成功率。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種宮頸癌組織間插植針重建方法，所述重建方法包括以下步驟：

3、s1：術(shù)前使用ct進(jìn)行影像定位，采用cnn算法進(jìn)行自動識別和分割，使用a*算法路徑規(guī)劃算法計算最佳插入路徑；

4、s2：插植針的智能清潔與消毒過程，使用智能超聲波清洗器和高溫高壓滅菌器；

5、s3：使用手術(shù)機器人輔助插入，結(jié)合機器視覺技術(shù)和pid控制算法進(jìn)行實時監(jiān)測和調(diào)整；

6、s4：使用手術(shù)機器人自帶的固定裝置固定插植針，內(nèi)置傳感器自動檢測固定效果；

7、s5：使用注射泵和微流控系統(tǒng)，通過插植針的中空通道精準(zhǔn)輸送藥物，采用模糊邏輯控制算法調(diào)節(jié)輸送參數(shù)，手術(shù)機器人控制；

8、s6：手術(shù)機器人緩慢拔出插植針后進(jìn)行消毒和包扎，術(shù)后觀察患者恢復(fù)情況；

9、在一個優(yōu)選的實施方式中：在進(jìn)行術(shù)前智能影像定位的具體步驟如下：s101、使用ct設(shè)備獲取患者宮頸部位的三維影像數(shù)據(jù)：其中，i(x,y,z)為三維影像數(shù)據(jù)，fi(x,y,z)為第i次掃描數(shù)據(jù)，每個位置點(x,y,z)的影像數(shù)據(jù)皆通過多次掃描累加得到；s102、利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)cnn算法對影像進(jìn)行自動識別和分割，識別病變組織：卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動分割算法表示為：y＝f(w·x+b)，其中，y為輸出結(jié)果，w為權(quán)重矩陣，x為輸入數(shù)據(jù)影像，b為偏置，f為激活函數(shù)；通過cnn模型，對影像中的病變組織進(jìn)行分割，接著根據(jù)分割結(jié)果，生成病變組織的三維模型，三維重建算法表示為：v＝{(x,y,z)∣f(x,y,z)＝t}，其中，v為等值面點集，t為閾值，通過設(shè)定一個閾值t，將病變組織的三維信息提取出來，生成等值面點集，從而形成病變組織的三維模型；s103、基于三維模型，使用a*路徑規(guī)劃算法計算最佳插入路徑：f(n)＝g(n)+e(n)，其中，f(n)為節(jié)點n的估計代價，g(n為從起點到節(jié)點n的實際代價，e(n)為從節(jié)點n到目標(biāo)節(jié)點的估計代價，a*算法通過同時考慮實際代價和估計代價，得到從起點到目標(biāo)最優(yōu)路徑，在患者體表標(biāo)記出插入點，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，包括深度和角度；

10、在一個優(yōu)選的實施方式中：插植針的準(zhǔn)備與消毒具體步驟如下：s201、根據(jù)智能路徑規(guī)劃結(jié)果，選擇插植針，規(guī)格的選擇根據(jù)病變組織的大小、深度進(jìn)行選擇，檢查插植針的完整性和功能，確保無缺陷和損壞，通過顯微鏡檢查確保針頭無缺口、無變形；s202、將插植針置于智能超聲波清洗器中進(jìn)行自動清洗，去除表面污垢，超聲波清洗器通過高頻聲波振動，使污垢從插植針表面脫落，使用高溫高壓滅菌器對插植針進(jìn)行自動消毒，確保其無菌狀態(tài)，滅菌器通過高溫高壓蒸汽，殺滅微生物，確保插植針的無菌狀態(tài)。

11、在一個優(yōu)選的實施方式中：使用手術(shù)機器人輔助插入的具體操作步驟為：s301、將手術(shù)機器人安裝在患者體表的標(biāo)記點上，固定穩(wěn)定，手術(shù)機器人根據(jù)規(guī)劃位置和角度進(jìn)行操作，將插植針置于手術(shù)機器人中，通過程序自動調(diào)整角度和深度，使插植針對準(zhǔn)目標(biāo)位置通過逆運動學(xué)算法，用于計算機器人各關(guān)節(jié)的運動角度：θi＝f-1(x,y,z)，其中，θi為第i個關(guān)節(jié)的角度，x,y,z為目標(biāo)位置坐標(biāo)，逆運動學(xué)算法根據(jù)目標(biāo)位置，計算各個關(guān)節(jié)的運動角度，確保插植針精確到達(dá)目標(biāo)位置；s302、使用超聲實時成像設(shè)備監(jiān)測插植針的插入過程，實時成像設(shè)備提供插植針的當(dāng)前位置和方向：p(t)＝{(x(t),y(t),z(t))∣t∈[0,t]}，其中，p(t)為插植針在時間t的位置軌跡，通過跟蹤插植針的實時位置，確保插植針沿預(yù)定軌跡插入，結(jié)合機器視覺技術(shù)，實時調(diào)整插植針的插入方向和速度，確保其精確到達(dá)病變組織，機器視覺算法結(jié)合pid控制算法實時調(diào)整：其中，e(t)為當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的誤差，kp、ki、kd分別為比例、積分、微分系數(shù)，pid控制算法根據(jù)誤差進(jìn)行調(diào)整，確保插植針準(zhǔn)確跟蹤預(yù)定路徑。

12、在一個優(yōu)選的實施方式中：插植針的固定與調(diào)試的具體步驟如下：s401、插入到預(yù)定深度后，使用手術(shù)機器人自帶的固定裝置將插植針固定在患者體表，防止其在治療過程中移動，使用固定裝置內(nèi)置的傳感器，自動檢測固定效果，確保插植針的穩(wěn)定性，傳感器可以檢測到插植針的微小移動，確保其完全固定；s402、使用實時成像設(shè)備再次檢查插植針的位置和穩(wěn)定性，確保其處于最佳治療位置，通過成像設(shè)備提供的反饋，驗證插植針的準(zhǔn)確位置，如需調(diào)整插植針的位置和角度，手術(shù)機器人自動進(jìn)行微調(diào)，微調(diào)可以根據(jù)成像設(shè)備的反饋，進(jìn)行精確的角度和深度調(diào)整。

13、在一個優(yōu)選的實施方式中：藥物輸送和治療具體操作步驟如下：s501、藥物輸送設(shè)備通過精密蠕動泵和微流控芯片進(jìn)行，其中，精密蠕動泵是一種控制流速的流體輸送裝置，微流控芯片是一種基本操作單元集成到一塊微米尺度芯片上的設(shè)備，自動完成分析全過程的設(shè)備，通過手術(shù)機器人對精密蠕動泵控制，電機驅(qū)動活塞，以設(shè)定的速率推送藥物，使用閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制：v＝a·d，其中，v為藥物體積，a為注射器橫截面積，d為活塞移動距離，通過閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制活塞的移動距離，繼而控制藥物的輸送量，接著利用微流控芯片，通過微泵控制藥物流速，利用微通道實現(xiàn)精確輸送，使用傳感器實時監(jiān)測流量：q＝δp·c，其中，q為流量，δp為壓差，c為流量系數(shù)，微流控系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)壓差，控制藥物的流速，實現(xiàn)精確的藥物輸送；s502、根據(jù)治療方案，準(zhǔn)備所需的治療藥物，確保其劑量和濃度符合要求，將藥物裝入注射泵和微流控系統(tǒng)中，確保藥物輸送通道暢通，通過系統(tǒng)自檢功能，確保無堵塞和泄漏，s503、通過插植針的中空通道，向病變組織精準(zhǔn)輸送治療藥物：其中，q(t)為時間t時輸送的藥物量，r(τ)為時間τ時的輸送速率，通過控制r(τ)的變化，實現(xiàn)藥物輸送速率的精確控制，使用手術(shù)機器人控制注射泵或微流控系統(tǒng)，實時調(diào)節(jié)藥物輸送的速度和劑量，確保藥物均勻分布在病變區(qū)域，基于模糊邏輯的控制算法，用于動態(tài)調(diào)整輸送參數(shù)：其中，wi為模糊權(quán)重，ui為對應(yīng)的控制輸出，模糊邏輯控制算法通過對不同控制輸出的加權(quán)組合，實現(xiàn)藥物輸送的動態(tài)調(diào)整。

14、在一個優(yōu)選的實施方式中：術(shù)后處理與觀察的具體操作如下：s601、治療完成后，手術(shù)機器人緩慢拔出插植針，防止對組織的二次傷害，在拔出過程中，使用止血紗布壓迫插入點，防止出血；s602、對插植針插入點進(jìn)行消毒，防止感染，使用無菌消毒液進(jìn)行徹底消毒，使用無菌敷料包扎插入點，確保其清潔和干燥，敷料具有透氣性，防止傷口感染；s603、術(shù)后對患者進(jìn)行觀察，記錄其恢復(fù)情況和治療效果，定期檢查插入點的愈合情況，根據(jù)患者的反應(yīng)，安排隨訪和進(jìn)一步治療，并根據(jù)恢復(fù)情況調(diào)整后續(xù)治療方案。

15、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點：本發(fā)明提供了一種智能化、高效、安全的宮頸癌組織間插植針重建方法，通過使用ct或mri影像設(shè)備獲取高分辨率三維影像數(shù)據(jù)，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(cnn)算法精準(zhǔn)識別病變組織，并生成三維模型，通過a*路徑規(guī)劃算法計算最佳插入路徑，確保插植針精確避開重要器官和血管，準(zhǔn)確到達(dá)病變區(qū)域；采用智能超聲波清洗器和高溫高壓滅菌器對插植針進(jìn)行無菌處理，防止感染；利用手術(shù)機器人輔助精確插入，通過實時成像設(shè)備和機器視覺技術(shù)結(jié)合pid控制算法實時調(diào)整插植針的插入方向和速度，內(nèi)置傳感器監(jiān)測插植針狀態(tài)，確保插植針在治療過程中的高精度和穩(wěn)定性，從而顯著提高宮頸癌治療的精準(zhǔn)性和安全性，減少手術(shù)風(fēng)險，提高治療效果和成功率。