[发明专利]一种手术路径自动规划方法

说明书

本发明公开了一种具有普适性的手术路径自动规划方法，该方法针对外科手术，通过患者医学影像3D重建模型，定义手术器械活动的广义腔体空间，利用算法模型，形成以病灶为起点向体表寻找最佳路径的方案；该方法可迅速将高容量医疗中心的手术经验通过术中广义腔体空间数据库实现融合，建立广泛适用的术前智能化、自动化、个体化手术路径规划方案；在广义腔体空间反向搜索针对所有可能皮肤入路位置的手术路径的策略，可以自动规划路径最短、创伤最小、手术视野暴露良好以及能避开重要功能区的可行手术路径，以实现其普适性，适用于各种不同手术的自动路径规划，全面、立体地提升了医疗水平和医疗信息化水平。

技术领域

本发明属于外科手术的智能化路径模拟规划领域，具体涉及一种具有普适性的手术路径自动规划方法。

背景技术

传统手术路径规划，均是基于医生丰富的临床经验，在熟悉人体解剖结构和医学影像数据的基础上，抽象构思病灶和周围组织的相对关系，并由此确定具体的手术方案。这种方式极度依赖医生的知识和经验，为手术医生造成巨大的工作负担，同时，手术经验的差异也导致不同年资医生手术路径规划质量差异现状，限制了医疗技术的下沉和医疗资源的平衡。

随着计算机辅助手术规划以及大数据时代的发展，已经极大的改变了手术规划方式。早期的研究和文献已经公开了大量关于医学数据3D可视化、对病灶的量化和虚拟手术操作等方面的技术。例如：

公开日为2011年7月6日公开号为CN102117378A的中国发明专利文献，公开了一种基于三维多模影像的肝肿瘤综合手术规划模拟方法及其系统，该方法的主要步骤为：首先建立包含对象资料的数据库；再对对象的不同模式、单一模式不同期相的医学图像进行三维配准和融合；然后，对特定组织采用自动和半自动方法进行分割，并利用三维重建技术实现肝脏内及肝脏周围重要组织的三维建模，重建出具有沉浸和交互特性的腹部三维模型；之后，基于建模结果，参考诊疗指南，并结合对象资料，进行模拟前综合风险分析；最后，根据综合风险分析的结果，设计各种模拟手术方案，进行真实感强的手术模拟，规划手术路径，并对规划模拟结果进行风险和预后分析。该方法是通过多源医学影像数据，重建了肝肿瘤患者肝脏3D模型，可以实现对肝脏病灶体积、血流等的量化，并通过力反馈硬件在计算机上模拟切除病灶过程。

公开日为2012年9月12日公开号为CN102663416A的中国发明专利文献，公开了一种医学图像分割方法，该方法基于最小监督分类的三维内脏CT图像和其内部管状组织，制定肝实质、门静脉和肝静脉的图像分割方法，其应用统计和空间信息的方法，引入高可信点和基于灰度的快速行进的到达时间，获得分割结果，其假设在空间上相邻近的点是属于同一个人体器官，基于以上假设通过分类算法对图像进行分割计算，包括获得高斯混合分布模型参数的估计值，选取高可信点，计算出图像的灰度均值，用快速行进算法计算到达时间，得到三个组织分类的到达时间图像。该方法主要在于进一步提供了手术规划中内脏及其内部血管的分割方法，以提高分割精度。

公开日为2009年7月8日公开号为CN101477706A的中国发明专利文献，公开了一种基于医用图像的模拟手术规划方法，该方法首先在三维空间内生成一条可以变化的曲线，曲线上有几个操作点，然后通过操作点来控制调整曲线，并且可以在曲线上增加和减少操作点，最后根据规划好的曲线计算手术刀的切割角度，合理布置手术刀，方便以后的手术切割过程。该方法主要是通过在重建的患者3D模型内生成一条可以变化的曲线，通过人工操作调整曲线，根据规划好的曲线计算手术刀的切割角度，合理布置手术刀，方便以后的手术切割过程。

公开日为2015年12月16日公开号为CN105147362A的中国发明专利文献，公开了一种针对脑肿瘤切除手术，在通过人工识别避开颅内重要组织的条件下，准确将病灶投影在头皮上，并且选择手术入路最短的脑肿瘤手术切口及入路规划方法。