[发明专利]用于肺部CT引导穿刺辅助系统的路径逆向优化搜索方法

说明书

本发明涉及一种用于肺部CT引导穿刺辅助系统的路径逆向优化搜索方法，包括下列步骤：读取患者肺部CT图像；根据经过预处理后的患者CT图像进行患者体表、穿刺目标组织及其周围正常组织结构轮廓勾画；根据勾画结果进行患者穿刺目标组织的三维重建并计算其质心；以穿刺目标组织质心为起始点，沿各个划分线向患者体表进行逆向投射；选取初始穿刺路径备选路径；对肺部正常组织损伤所引起穿刺并发症的概率指数P、风险指数F和严重程度S赋值，选取穿刺风险值最小路径为备选穿刺路径；建立穿刺路径候选集合Ls和Lc，并依据穿刺目标中心坐标给出各个穿刺路径的患者体表穿刺入针点和穿刺针入针角度θ。

技术领域

本发明涉及一种穿刺路径逆向优化搜索方法。

背景技术

目前，我国肺癌的发病率和死亡率为双率第一，已严重危害到我国国民的身体健康和生命安全。肺部疾病除了恶性病变外，还多发生真菌感染、结节、间质性肺病、炎性假瘤和错构瘤等良性病变。针对肺部占位性疾病，单纯通过临床表现及影像学检查很难给出明确临床治疗方式。经皮肺部穿刺活技术可以对肺部占位性疾病进行活检，取得病理信息，为临床治疗提供病理依据，被认为是肺部疾病诊断的“金标准”。由于肺部临近心脏和动/静脉血管，因此经皮肺部穿刺需要借助临床影像(一般为CT扫描)来指导医师完成。

CT引导下的经皮肺部穿刺是通过术间CT扫描进行穿刺目标定位和穿刺针进针引导。为了实现安全精确的穿刺活检，临床操作过程中需要采取多次CT扫描确认穿刺针位置。这不仅延长了穿刺时间，增加了医护人员和患者受到的辐射剂量，更加大幅提高了患者发生出血和气胸的风险。已有临床研究成果均表明经皮肺部穿刺并发症的发生不仅与患者肺气肿等自身身体状况有关，更与临床操作医师穿刺点和穿刺路径的选取、穿刺操作的熟练度以及穿刺进针的次数密切相关。因此，临床上单纯依靠CT引导进行的手工经皮肺部穿刺，会因临床医师的人为定位偏差、操作经验等因素导致穿刺精度低，并引起患者出现严重的并发症。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种快速、准确、安全可靠的肺部肿物穿刺路径逆向优化搜索算法，为临床医师最终选定安全最优穿刺路径提供辅助信息。技术方案如下：

一种用于肺部CT引导穿刺辅助系统的路径逆向优化搜索方法，包括下列步骤：

(1)读取患者肺部CT图像，进行伪影、去噪等预处理；

(2)根据经过预处理后的患者CT图像进行患者体表、穿刺目标组织及其周围正常组织结构轮廓勾画；

(3)根据勾画结果进行患者穿刺目标组织的三维重建并计算其质心，以穿刺目标组织质心为坐标原点，以穿刺目标组织的矢状轴s、冠状轴c和垂直轴v为坐标轴，建立三维坐标系；

(4)以穿刺目标组织的质心为圆心，冠状轴c为起始，对水平面进行顺时针0°～360°角旋转划分；

(5)以穿刺目标组织质心为起始点，沿各个划分线向患者体表进行逆向投射，标记逆向投射线与肿瘤边缘t及患者体表b分别交于点v_ti和v_bi，i旋转角度取0～360间隔5；

(6)计算各个逆向投射线与肿瘤边缘交点v_ti到其与患者体表交点v_bi的直线距离L_vi，选取L_vi＜L_max的路径为初始穿刺路径备选路径，L_max为穿刺针可实现的最大进针长度；

(7)对肺部正常组织损伤所引起穿刺并发症的概率指数P、风险指数F和严重程度S赋值，计算步骤(6)中建立的各个初始穿刺路径备选路径穿刺风险值D，并选取穿刺风险值D_min最小路径为备选穿刺路径L_v0；

(8)质点分别沿垂直轴v上下等间隔移动，判断质点移动后是否在穿刺目标组织外，是则转至步骤(9)，否则跳转至第(5)步进行循环计算；