用于腔镜手术导航的导航语义地图构建方法及计算设备与流程

本申请涉及腔镜手术导航，具体涉及一种用于腔镜手术导航的导航语义地图构建方法及计算设备。

背景技术：

1、在腔镜手术、机器人辅助手术等微创手术场景中，操作者通常需要在有限视野下完成病灶定位、组织分离、血管处理、切缘规划等操作。由于腔镜视野主要显示器官或组织表面的实时图像，待手术区域内部的血管、腔道、病灶以及相邻重要组织结构难以被直接观察，操作者需要结合术前医学影像和自身经验判断内部解剖关系。

2、为辅助操作者理解待手术区域的内部结构，相关技术中通常基于术前医学影像对目标结构进行分割，并进一步构建三维可视化模型。通过三维模型可以显示目标结构的空间形态和相对位置，使操作者能够在术前规划或术中参考过程中观察病灶、血管、腔道等结构之间的位置关系。

3、然而，相关技术中的三维模型通常侧重于结构显示或解剖标注，对腔镜手术导航中的精细化规划和风险评估支持不足。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请实施例提供一种用于腔镜手术导航的导航语义地图构建方法及计算设备，能够将术前医学影像数据转换为能够供腔镜手术导航调用的导航语义地图，以满足腔镜手术导航过程中对目标结构、手术语义、距离关系和操作风险的调用需求，辅助医生识别关键解剖结构和高风险区域，为手术路径规划和术中操作提供导航参考。

2、第一方面，本申请实施例提供一种用于腔镜手术导航的导航语义地图构建方法，包括：获取待手术区域的术前医学影像数据；基于术前医学影像数据，确定每个目标结构的结构分割数据；待手术区域包括多个目标结构；基于结构分割数据，构建语义标签地图；语义标签地图中的各空间位置关联有手术语义标签；基于结构分割数据，构建表征各空间位置至每个目标结构边界距离的安全距离场；基于语义标签地图、安全距离场和预设风险评估规则，构建表征各空间位置操作风险的操作风险场；基于结构分割数据、语义标签地图、安全距离场和操作风险场，构建导航语义地图；导航语义地图被配置为：响应查询指令，基于查询的空间位置和/或目标结构，输出目标结构的形态信息、空间位置对应的手术语义标签、安全距离场和操作风险场中的至少一种。

3、采用本申请实施例提供的用于腔镜手术导航的导航语义地图构建方法，能够通过结构分割数据确定目标结构的空间范围，通过语义标签地图关联空间位置与手术语义标签，通过安全距离场表示空间位置至目标结构边界的距离，并通过操作风险场表示空间位置对应的操作风险，使导航语义地图能够统一组织目标结构的形态信息、手术语义信息、距离信息和风险信息，便于腔镜手术导航过程中进行目标结构查询、空间位置查询、距离查询和风险查询。这样，下游导航系统无需重新执行分割、距离计算和风险计算即可调用对应导航信息，以辅助医生识别关键解剖结构和高风险区域，并为手术路径规划、候选操作区域评价和术中操作提供导航参考，从而提高腔镜手术导航的信息获取效率和精细化程度，有助于降低关键组织误伤风险。

4、第二方面，本申请实施例提供一种计算设备，包括处理器和存储器，存储器中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例提供的用于腔镜手术导航的导航语义地图构建方法。

5、采用本申请实施例提供的计算设备，能够通过处理器执行存储器中存储的计算机程序，以基于术前医学影像数据构建导航语义地图，使计算设备能够为腔镜手术导航提供目标结构的形态信息、手术语义标签、距离信息和操作风险信息，辅助医生识别关键解剖结构和高风险区域，并为手术路径规划和术中操作提供导航参考。

1.一种用于腔镜手术导航的导航语义地图构建方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述结构分割数据，构建语义标签地图，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述结构分割数据，构建表征各空间位置至每个所述目标结构边界距离的安全距离场，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标结构包括血管结构、腔道结构、实质组织和病灶组织；所述构建所述安全距离场之后，还包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述语义标签地图、所述安全距离场和预设风险评估规则，构建表征各空间位置操作风险的操作风险场，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述操作风险包括血管损伤风险、腔道损伤风险、组织损失风险和切缘风险，所述基于各空间位置对应的操作风险，构建所述操作风险场，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述结构分割数据、所述语义标签地图、所述安全距离场和所述操作风险场，构建导航语义地图，包括：

9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述术前医学影像数据为多组，每组所述术前医学影像数据对应相同或者不同的目标结构；所述基于所述术前医学影像数据，确定多个目标结构的结构分割数据，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对多组所述初始分割结果进行配准融合至目标坐标系，得到所述目标结构的结构分割数据，包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述对转换后的多组所述初始分割结果进行标签融合，得到所述目标结构的结构分割数据，包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基于所述分割置信度、所述主分割结果和所述辅助分割结果，确定同一空间位置的融合标签，包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述基于所述空间位置预设邻域内所述主分割结果与所述辅助分割结果，确定所述融合标签，包括：

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

16.一种计算设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现权利要求1至15中任一项所述的用于腔镜手术导航的导航语义地图构建方法。