[发明专利]一种基于图搜索的介入手术路径规划方法、系统及电子设备

权利要求书

1.一种基于图搜索的介入手术路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a：获取血管的三维影像以及中心线数据；

步骤b：基于所述血管的三维影像以及中心线数据，采用图论算法构建血管拓扑结构的全局图；

步骤c：对所述全局图进行简化，得到基于全局图的稀疏图；

步骤d：通过路径搜索算法对所述稀疏图进行路径搜索，得到介入起始点与目标位置之间的最优路径，将该最优路径作为血管介入手术路径；

在所述步骤b中，所述采用图论算法构建血管拓扑结构的全局图具体包括：首先，基于血管三维影像建立血管拓扑结构分析，将血管结构的中心线表示成一系列带有位置坐标的点，将所述点按照位置关系分别顺序编号，构建一个n乘n的阵列，其中n表示从所述中心线提取的点的个数；其次，根据血管拓扑结构，用1和0表示所有点之间的连接关系，假设矩阵中的第x个点与第y个点相连，则在第x行、y列的数值以及第y行、x列的数值均为1，没有连接关系的位置的数值均为0，最终得到的阵列即为全局图；

在所述步骤c中，对所述全局图进行简化，得到基于全局图的稀疏图具体包括：将所述全局图中的所有端点与分支点提取出来，并重新编号，形成一个m乘m的新的阵列，其中m表示提取的端点和分支点的个数；当一个节点在通过一段单支血管与下一个节点相连时，在稀疏图中的相应位置标记为1，在与所有其他不相邻的位置标记0，稀疏图中的索引为y，则y＝x-z，其中z为此节点之前所有在血管单支上除了端点与分支点以外的其余所有节点的个数；

所述步骤d还包括：利用所述全局图计算出手术过程中所潜在的错误路径以及可能发生错误的区域，对错误路径和区域进行标记，在手术过程中判断导丝是否进入错误路径或区域，并在进入错误路径或区域时对医生进行提醒；

错误路径计算方法具体为：首先，根据全局图中每一行上值为1的位置个数来判断此点是否为分叉点，只有当值为1的个数大于等于三的时候才将该点视为分叉点，并且根据全局图中分叉点所在行中值为1的位置所在的列，进而找出与分叉点相邻的所有点，为此，可以先找出所有的分叉点与最优路径所经过的所有中心线采样点，找出重合的部分，即为最优路径所要经过的所有分叉点，再找出与这些分叉点相邻的所有点，并且从中筛除所有已经在最优路径所经过中心线采样点的点，所得到的即为在介入手术过程中所有可能发生错误的路径起始点，之后利用全局图找到与这些错误路径的起始点相邻的下一点(中心线采样点)，并遍历下去直到到达其他节点，并在全局图中采用不同颜色的线段对最优路径、错误路径、错误区域进行标记。

2.根据权利要求1所述的基于图搜索的介入手术路径规划方法，其特征在于，在所述步骤d中，所述通过路径搜索算法对稀疏图进行路径搜索具体为：先从血管结构的三维影像中得到介入起始点与目标位置；基于稀疏图，根据迪杰斯特拉算法从介入起始点开始分别对与所述介入起始点连接的各个节点进行权重的计算，在下一个点上计算与其相连的各个节点的权重，根据权重求出所有其他节点到介入起始点的最短距离，并据与稀疏图中节点间的连接关系，从介入起始点开始搜寻与其连接的最优点，再以所搜寻到的点作为新的起始点，搜寻与其连接的最优点，直到搜寻到目标位置的点为止，通过搜寻到的所有点即可得到介入起始点与目标位置之间的最优路径。