[发明专利]穿刺路径规划方法、系统、存储介质及穿刺机器人系统

权利要求书

1.一种穿刺路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：根据实际手术需求获取穿刺目标点；

步骤S2：基于穿刺目标点生成至少一个推荐穿刺起始区域；

步骤S3：从推荐穿刺起始区域选取备选穿刺起始点；

步骤S4：以备选穿刺起始点和穿刺目标点的连线作为备选穿刺路径,筛选符合路径约束条件的备选穿刺路径作为导航路径。

2.根据权利要求1所述的穿刺路径规划方法，其特征在于，该方法还包括模型训练步骤；

在所述模型训练步骤中，收集数组同一患者的病灶区域数据、体表数据以及手术规划路径数据；

根据病灶区域的边界信息和器脏特征信息对病灶区域进行区域划分，得到病灶区域划分结果；

根据体表区域的边界信息和骨骼特征信息对体表区域进行区域划分，得到体表区域划分结果；

根据手术规划路径数据、病灶区域划分结果以及体表区域划分结果，得到穿刺起始区域生成模型；

在所述步骤S2中，将病灶区域数据、体表数据输入穿刺起始区域生成模型，得到多级推荐穿刺起始区域；

每级推荐穿刺起始区域包括作为备选穿刺起始点的连续多个体表点；

穿刺起始区域生成模型根据历史路径规划数据对推荐穿刺起始区域的生成进行调整。

3.根据权利要求1所述的穿刺路径规划方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：

步骤S3.1：根据推荐穿刺起始区域排序，选取推荐穿刺起始区域；对于已经选取过的推荐穿刺起始区域打上已选取标记；

步骤S3.2：根据选取的推荐穿刺起始区域得到推荐穿刺起始区域的区域中心；以推荐穿刺起始区域的中心点作为推荐穿刺起始区域的区域中心，或者在只有一个推荐穿刺起始区域的情况下，以穿刺目标点竖直方向相交的体表点作为推荐穿刺起始区域的区域中心；

步骤S3.3：对推荐穿刺起始区域中的备选穿刺起始点进行排序；根据推荐穿刺起始区域中的备选穿刺起始点和区域中心的距离关系，得到备选穿刺起始点排序；

步骤S3.4：基于备选穿刺起始点排序，选取备选穿刺起始点。

4.根据权利要求1所述的穿刺路径规划方法，其特征在于，在所述步骤S4中，路径约束条件包括备选穿刺路径的形变区域内无预设组织；形变区域为包括备选穿刺路径各个位置形变范围的区域的集合；预设组织包括血管或骨骼。

5.根据权利要求1所述的穿刺路径规划方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下步骤：

步骤S4.1：通过超声探头获取备选穿刺路径周边区域的超声数据，基于超声数据得到备选穿刺路径上的组织运动数据，或者把备选穿刺起始点的组织运动数据作为备选穿刺路径各个位置的组织运动数据，组织运动数据包括备选穿刺路径各个位置的运动轨迹；

步骤S4.2：根据组织运动数据确定形变区域；把运动轨迹投影在备选穿刺路径的法平面，得到投影轨迹；基于投影轨迹，确定包含投影轨迹的形变范围。

6.根据权利要求1所述的穿刺路径规划方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：

步骤S5：以所得到的首条导航路径作为推荐导航路径，对应的备选穿刺起始点作为推荐穿刺起始点；

步骤S6：以推荐导航路径执行手术时，实时获取针尖的位置，当针尖的位置偏离形变区域时，进行手术示警。

7.一种穿刺路径规划系统，其特征在于，包括如下模块：

模块M1：根据实际手术需求获取穿刺目标点；

模块M2：基于穿刺目标点生成至少一个推荐穿刺起始区域；

模块M3：从推荐穿刺起始区域选取备选穿刺起始点；

模块M4：以备选穿刺起始点和穿刺目标点的连线作为备选穿刺路径，筛选符合路径约束条件的备选穿刺路径，作为导航路径。