一种支气管镜导管进入分支的时机预测方法及设备与流程

本技术涉及医疗器械导航，特别涉及一种支气管镜导管进入分支的时机预测方法及设备。

背景技术：

1、在将支气管镜导管经气道推送至目标位置时，由于支气管呈复杂的树状分叉结构，因此导管在接近气道分叉处时，需要准确判断何时开始转向并进入目标分支。针对支气管镜导管进入分支，相关技术主要依赖术者经验、路径显示或局部视觉印象判断进入时机，容易导致过早转向易贴壁偏航、过晚转向错过目标分支入口。

2、因此，如何解决上述技术缺陷已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种支气管镜导管进入分支的时机预测方法及设备，能够准确预测支气管镜导管进入分支的时机，避免过早转向易贴壁偏航、过晚转向错过目标分支入口。

2、为解决上述技术问题，本技术提供了一种支气管镜导管进入分支的时机预测方法，包括：

3、获取主支气道与目标分支之间的分支夹角、导管相对目标分支的姿态偏差、目标分支入口相对导管视野中心的方位偏差以及导管尖端至分叉口中心的剩余距离；

4、根据所述分支夹角、所述姿态偏差以及所述方位偏差确定所需转向角；所需转向角用于表示导管从当前位置进入目标分支需要完成的姿态调整量；

5、根据所述所需转向角确定可转向窗口；可转向窗口为导管在到达分叉口前，既能完成目标分支入口对准、又不触发贴壁或错过入口风险的时间区间或距离区间；

6、根据所述剩余距离到所述可转向窗口的中心的距离确定窗口匹配度；

7、根据所述姿态偏差、所述方位偏差确定姿态匹配度；

8、根据所述窗口匹配度、所述姿态匹配度确定几何预测得分；

9、若所述几何预测得分达到预设几何触发阈值且所述剩余距离位于所述可转向窗口内，则生成候选进入时刻并将所述候选进入时刻添加至候选集；

10、从所述候选集中选取最佳进入起始时刻。

11、在一些实施例中，还包括：

12、确定几何预测置信度、图像观测置信度以及运动状态置信度；

13、根据所述几何预测置信度、所述图像观测置信度以及所述运动状态置信度确定时机置信度；

14、根据所述时机置信度与第一阈值、第二阈值输出建议；其中，若所述时机置信度大于等于第一阈值且所述剩余距离位于所述可转向窗口内，则输出进入建议；若所述时机置信度大于等于第二阈值小于等于所述第一阈值，则输出减速建议或预对准建议或继续观察建议。

15、在一些实施例中，根据所述时机置信度与第一阈值、第二阈值输出建议前还包括：

16、对所述时机置信度进行时间递推更新，以根据时间递推更新得到的时机置信度与第一阈值、第二阈值输出建议。

17、在一些实施例中，还包括：

18、当满足预设触发条件中的任意一项，则优先执行减速以及保持视野稳定；所述预设触发条件包括：所述剩余距离落入所述可转向窗口且所述时机置信度小于所述第一阈值；几何预测入口方位与图像观测入口方位差值大于预设阈值；所述姿态偏差超过预设可补偿范围；推进速度超过预设安全上限；连续多个周期所述最佳进入起始时刻发生跳变。

19、在一些实施例中，根据所需转向角确定可转向窗口包括：

20、根据所述所需转向角与允许最大转向角速度确定完成所述所需转向角的最小时间；

21、根据所述最小时间确定最小前置距离；

22、根据所述最小前置距离与安全余量距离确定所述可转向窗口。

23、在一些实施例中，从所述候选集中选取最佳进入起始时刻包括：

24、计算风险项与风险惩罚系数的乘积；

25、以所述几何预测得分与所述乘积的差值最大对应的候选进入时刻作为所述最佳进入起始时刻。

26、在一些实施例中，确定几何预测置信度包括：

27、根据所述窗口匹配度与所述姿态匹配度确定所述几何预测置信度。

28、在一些实施例中，确定图像观测置信度包括：

29、根据目标分支入口轮廓与预测入口形态一致性、图像质量或入口边缘清晰度以及相邻帧入口面积变化情况确定所述图像观测置信度。

30、在一些实施例中，确定运动状态置信度包括：

31、根据相邻周期推进速度变化量以及相邻周期姿态偏差变化量确定所述运动状态置信度。

32、为解决上述技术问题，本技术还提供了一种电子设备，包括：

33、存储器，用于存储计算机程序；

34、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述的支气管镜导管进入分支的时机预测方法的步骤。

35、为解决上述技术问题，本技术还提供了一种支气管镜导管进入分支的时机预测装置，包括：

36、获取单元，用于获取主支气道与目标分支之间的分支夹角、导管相对目标分支的姿态偏差、目标分支入口相对导管视野中心的方位偏差以及导管尖端至分叉口中心的剩余距离；

37、第一确定单元，用于根据所述分支夹角、所述姿态偏差以及所述方位偏差确定所需转向角；所需转向角用于表示导管从当前位置进入目标分支需要完成的姿态调整量；

38、第二确定单元，用于根据所述所需转向角确定可转向窗口；可转向窗口为导管在到达分叉口前，既能完成目标分支入口对准、又不触发贴壁或错过入口风险的时间区间或距离区间；

39、第三确定单元，用于根据所述剩余距离到所述可转向窗口的中心的距离确定窗口匹配度；

40、第四确定单元，用于根据所述姿态偏差、所述方位偏差确定姿态匹配度；

41、第五确定单元，用于根据所述窗口匹配度、所述姿态匹配度确定几何预测得分；

42、生成单元，用于若所述几何预测得分达到预设几何触发阈值且所述剩余距离位于所述可转向窗口内，则生成候选进入时刻并将所述候选进入时刻添加至候选集；

43、选取单元，用于从所述候选集中选取最佳进入起始时刻。

44、为解决上述技术问题，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的支气管镜导管进入分支的时机预测方法的步骤。

45、本技术所提供的支气管镜导管进入分支的时机预测方法，包括：获取主支气道与目标分支之间的分支夹角、导管相对目标分支的姿态偏差、目标分支入口相对导管视野中心的方位偏差以及导管尖端至分叉口中心的剩余距离；根据所述分支夹角、所述姿态偏差以及所述方位偏差确定所需转向角；所需转向角用于表示导管从当前位置进入目标分支需要完成的姿态调整量；根据所述所需转向角确定可转向窗口；可转向窗口为导管在到达分叉口前，既能完成目标分支入口对准、又不触发贴壁或错过入口风险的时间区间或距离区间；根据所述剩余距离到所述可转向窗口的中心的距离确定窗口匹配度；根据所述姿态偏差、所述方位偏差确定姿态匹配度；根据所述窗口匹配度、所述姿态匹配度确定几何预测得分；若所述几何预测得分达到预设几何触发阈值且所述剩余距离位于所述可转向窗口内，则生成候选进入时刻并将所述候选进入时刻添加至候选集；从所述候选集中选取最佳进入起始时刻。

46、可见，本技术所提供的支气管镜导管进入分支的时机预测方法，通过获取主支气道与目标分支的分支夹角以及导管相对目标分支的姿态偏差，并融合方位偏差计算出所需转向角，进而确定出可转向窗口，从而将模糊的经验判断转化为精确的时空边界，从根源上规避了转向时机过早或过晚带来的物理风险。另外，本技术根据剩余距离到所述可转向窗口的中心的距离确定窗口匹配度，根据姿态偏差、方位偏差确定姿态匹配度，根据窗口匹配度、姿态匹配度确定几何预测得分；在几何预测得分达到预设几何触发阈值且剩余距离位于所述可转向窗口内，才生成候选进入时刻，这样可以有效剔除了因图像噪声或单一距离估算误差导致的误触发风险，极大提升了时机判定的可靠性。最终，本技术通过对候选集进行优化选取，能够收敛并输出最佳进入起始时刻，在导管接近分叉口的全过程中，能够前瞻性地、持续动态地给出一个最佳进入起始时刻，减少人为试探与经验偏差。

47、本技术所提供的支气管镜导管进入分支的时机预测装置、设备以及计算机可读存储介质均具有上述技术效果。