[发明专利]一种肺部穿刺手术术前穿刺路径规划方法及训练系统

权利要求书

1.一种肺部穿刺手术术前穿刺路径规划方法，其特征在于，包括：

使用CT扫描仪采集4D肺部CT图像；

基于所述CT图像以及获取的体外呼吸信号构建呼吸运动线性模型；

基于所述呼吸运动线性模型，采用数字重建渲染方法，构建肺部呼吸四维可视化模型；

根据所述肺部呼吸四维可视化模型显示病灶区域；

基于所述病灶区域确定穿刺进针点和目标点；

基于所述穿刺进针点和所述目标点，采用路径规划算法确定穿刺路径。

2.根据权利要求1所述的肺部穿刺手术术前穿刺路径规划方法，其特征在于，所述基于所述CT图像以及获取的体外呼吸信号构建呼吸运动线性模型，具体包括：

将4D肺部CT图像与体外信号一一对应，确定匹配点；

利用4D肺部CT弹性配准获取每一个配准点对于时间的三维形变位移；

对所述三维形变位移进行时间拟合获得体外呼吸信号拟合曲线和配准点拟合曲线；

对所述体外呼吸信号拟合曲线和所述配准点拟合曲线进行线性拟合，得到呼吸运动线性模型。

3.根据权利要求1所述的肺部穿刺手术术前穿刺路径规划方法，其特征在于，所述基于所述呼吸运动线性模型，采用数字重建渲染方法，构建肺部呼吸四维可视化模型，具体包括：

基于所述呼吸运动线性模型，确定每一个呼吸周期中各时刻的CT图像；

采用数字重建渲染方法对每一时刻的CT图像进行渲染，完成肺部呼吸四维可视化模型的构建。

4.根据权利要求1所述的肺部穿刺手术术前穿刺路径规划方法，其特征在于，所述目标点为所述病灶区域的形心。

5.一种肺部穿刺手术术前训练系统，其特征在于，所述训练系统应用于权利要求1-4任意一项所述的方法，所述训练系统包括：

人体肺部动态模型导入单元，用于将建肺部呼吸四维可视化模型导入至Unity中生成病房场景；

头戴式设备，用于佩戴在医生头上，当佩戴上所述头戴式设备后，所述病房场景会出现在佩戴者视野里；

操作手柄，用于进行训练操作；

VR执行单元，用于进行穿刺手术模拟训练。

6.根据权利要求5所述的肺部穿刺手术术前训练系统，其特征在于，VR执行单元包括：

准备模块，用于通过所述操作手柄选取所需要的手术器械；

穿刺模块，用于通过所述操作手柄沿着规划好的穿刺路径模拟肺部穿刺手术；

显示模块，用于显示穿刺过程的穿刺的深度、角度以及速率；

交互模块，用于通过提醒用户当前穿刺情况，并在穿刺深度和/或偏离度大于预设的偏差值时，发出警报。

7.根据权利要求6所述的肺部穿刺手术术前训练系统，其特征在于，所述显示模块还用于根据被患者及病灶部位的3D图像数据及空间位置，显示患者病灶部位周边预设范围内的虚拟生物组织信息。

8.根据权利要求5所述的肺部穿刺手术术前训练系统，其特征在于，所述显示模块还用于显示所述穿刺路径的尺寸信息，对所述穿刺路径尺寸信息通过不同的颜色进行表示。

9.根据权利要求5所述的肺部穿刺手术术前训练系统，其特征在于，所述显示模块还用于显示医生穿刺过程中与预设穿刺路径的偏离程度。

10.根据权利要求1所述的肺部穿刺手术术前训练系统，其特征在于，所述交互模块通过文字、语音、影像、图像之中的任意一种或多种方式提醒用户当前穿刺情况。