[发明专利]三维路径规划方法、装置、设备和存储介质

说明书

本发明公开一种三维路径规划方法、装置、设备和存储介质，应用于医学行针轨迹规划技术领域。方法包括：获得硬针的穿刺目标位置和刺入位置，根据刺入位置确定目标区域，以及根据穿刺目标位置和刺入位置确定初始区域；根据穿刺目标位置和初始区域规划初始搜索路径，获得初始搜索节点；对初始搜索节点进行扩展确定状态节点对应的搜索区域；基于初始搜索路径和搜索区域规划目标搜索路径；判断目标搜索路径是否到达目标区域，获得判断结果；在判断结果表明所述目标搜索路径到达目标区域的情况下，将目标搜索路径作为硬针穿刺的三维路径规划，本发明采用的方案能大大提高穿刺路径的成功率，减少对人体造成的伤害。

技术领域

本发明涉及医学行针轨迹规划技术领域，特别涉及一种三维路径规划方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

目前穿刺过程的路径都是外科医生凭借自己的穿刺经验及人体解剖学观察手动计划的近似穿刺数据，在穿刺过程中，不断使用扫描仪扫描，通过反复实验调整对穿刺针位置和角度重新定位，这样重复多次最终到达目标位置。此过程需要对患者进行反复扫描，此外，穿刺针会长时间留在人体内部，如果穿刺不成功，必须再次穿刺，对人体造成很大伤害。因此，设计和规划准确的穿刺路径对穿刺手术意义重大。如何解决该问题，目前尚无有效解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种三维路径规划方法、装置、设备和存储介质。

本发明实施例的技术实施例是这样实现的：

本发明实施例提供一种三维路径规划方法，应用于包括硬针穿刺的场景，所述方法包括：

获得所述硬针的穿刺目标位置和刺入位置，根据所述刺入位置确定目标区域，以及根据所述穿刺目标位置和所述刺入位置确定初始区域；

根据所述穿刺目标位置和所述初始区域规划初始搜索路径，获得初始搜索节点；对所述初始搜索节点进行扩展确定状态节点对应的搜索区域；

基于所述初始搜索路径和所述搜索区域规划目标搜索路径；

判断所述目标搜索路径是否到达所述目标区域，获得判断结果；在所述判断结果表明所述目标搜索路径到达所述目标区域的情况下，将所述目标搜索路径作为硬针穿刺的三维路径规划。

在上述方案中，所述方法还包括：

在所述判断结果表明所述目标搜索路径没有到达所述目标区域的情况下，将所述状态节点按预设方向进行扩展确定新节点对应的扩展区域；所述预设方向表征所述状态节点朝向所述目标区域的方向；

根据所述目标搜索路径和所述扩展区域规划新搜索路径；

判断所述新搜索路径是否到达所述目标区域，在所述新搜索路径到达所述目标区域的情况下，将所述新搜索路径作为硬针穿刺的三维路径规划。

在上述方案中，所述根据所述穿刺目标位置和所述刺入位置确定初始区域，包括：

获得初始穿刺角度和初始穿刺步长；

根据所述穿刺目标位置、所述刺入位置、所述初始穿刺角度和所述初始穿刺步长确定圆锥体；

将所述圆锥体的底部区域作为所述初始区域。

在上述方案中，所述根据所述穿刺目标位置和所述初始区域规划初始搜索路径，获得初始搜索节点，包括：

将所述穿刺目标位置作为扩展树的根节点；

基于所述根节点和所述初始区域通过搜素随机树RRT算法规划可行路径；

根据A星算法确定所述可行路径中的最优路径；

判断所述最优路径是否成功避开障碍物；在所述最优路径成功避开障碍物的情况下，将所述最优路径作为初始搜索路径；