[发明专利]一种柔性针穿刺路径评估方法及系统

摘要

本发明提供的柔性针穿刺路径评估方法和系统，包括评估子函数、权重向量和障碍物风险向量，评估子函数中基于路径样本数据对路径长度、弧段数和安全度无量纲归一化处理；权重向量作为评估子函数的系数，调节各子函数对评估函数计算结果的影响称度，在评估子函数归一化的基础上权重向量的各元素数值具有可对比性；障碍物风险向量作为安全度评估子函数的系数，用于设定环境中各障碍物的危险等级，从而影响安全度子函数的计算结果。路径评估函数由评估子函数加乘权重向量和障碍物风险向量叠加，评估函数计算结果数值越小，路径越优。医生根据环境特征和临床经验对权重向量和障碍物风险向量进行调节，从而影响路径选择结果，使规划路径更为合理。

主权项

1.一种柔性针穿刺路径评估方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤S10：规划所述柔性针的穿刺路径，所述柔性针的穿刺路径为：其中，表示弧Arc_i的起始点，n_i表示在弧Arc_i上的沿着前进方向单位切向量，r_i表示弧Arc_i的半径，l_i表示弧Arc_i的长度；步骤S20：准备可行路径样本；步骤S30：根据所述穿刺路径设置障碍物的风险等级n、障碍物风险向量A及安全距离D；其中，S＝A·G，A＝[aj]；G＝[gj]；j表示各障碍物的风险等级，j＝1,2...n；gj表示风险等级为j的障碍物中距样本路径距离小于安全距离D的数目；aj表示风险等级j对应的风险系数；步骤S40：计算每个样本的路径长度评估子函数FL，FL＝L/Lavg，其中L是路径的长度，Lavg是所有样本路径的长度L的平均值；安全评估子函数FS，FS＝S/Savg，其中，S是距样本路径距离小于安全距离的障碍物数目，Savg是所有样本路径的S的平均值；及弧段数评估函数FN，FN＝N/Navg，其中N是路径的弧段数，Navg是所有样本路径的N的平均值；步骤S50：构建路径评估函数F，所述F为所述路径长度评估子函数FL、安全评估子函数FS、弧段数评估函数FN的加权叠加；步骤S60：选取所述路径评估函数F最小的样本路径为最佳路径；在进行步骤S40后步骤S50前还包括下述步骤：设置权重向量W＝[w1 w2 w3]，其中，w1、w2、w3分别表示为路径长前度评估子函数FL、安全评估子函数FS及弧段数评估函数FN的权重系数；所述路径评估函数F，