穿刺路径规划方法、医学图像采集系统、设备及介质与流程

1.本发明实施例涉及医疗技术领域，尤其涉及一种穿刺路径规划方法、医学图像采集系统、设备及介质。


背景技术：

2.目前，乳腺穿刺活检治疗方法依赖于非固定的二维的手持超声图像，或者具有放射性的乳腺钼靶图像的影像信息进行穿刺针引导。
3.基于乳腺钼靶图像的影像信息进行穿刺针引导时，在扫描过程中固定了乳腺区域，理论上可以实现精准的定位和路径规划，但是，由于钼靶扫描的放射性，容易对病人和医护人员造成额外的伤害。并且，钼靶扫描与穿刺手术并非同时进行的，因此由于乳房区域的移动会导致空间定位不准确的问题。
4.二维的手持超声图像不具有放射性，可以在穿刺过程中实时的进行手术引导。但是，由于乳房区域的不固定性，该方法需要依赖医生的操作经验。并且，二维超声成像过程中包括噪声，会导致在穿刺引导的过程中，穿刺路径不精准，穿刺深度不明确的问题，容易对于病人造成二次伤害。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种穿刺路径规划方法、医学图像采集系统、设备及介质，以实现穿刺路径的准确规划的技术效果。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种穿刺路径规划方法，应用于医学图像采集系统，所述医学图像采集系统包括：穿刺路径引导装置、扫描装置和设置于所述扫描装置的扫描探头上的穿刺路径规划装置，所述穿刺路径规划装置包括：穿刺枪、第一基板、第二基板以及设置于所述第一基板和所述第二基板之间的支撑架；其中，所述穿刺枪包括穿刺针，所述第一基板和所述第二基板平行设置；所述第一基板上设置有至少一个第一孔洞；所述第二基板上设置有至少一个第二孔洞；
7.所述方法由所述穿刺路径引导装置执行，包括：
8.基于所述扫描装置采集目标对象的初始医学图像；其中，所述穿刺路径规划装置的第一基板贴近所述目标对象；
9.根据所述初始医学图像确定所述穿刺针的目标穿刺位置，根据所述目标穿刺位置确定所述第一基板上与所述目标穿刺位置相对应的目标第一区域，并确定所述目标第一区域中的目标第一孔洞；其中，所述目标第一区域包括所述第一基板中的至少一个第一孔洞；
10.基于所述目标穿刺位置，所述目标第一孔洞以及所述第二基板，确定所述第二基板上与所述目标第一孔洞相对应的目标第二孔洞；
11.基于所述目标第一孔洞和所述目标穿刺位置，确定目标深度；
12.基于所述目标第一孔洞，所述目标第二孔洞以及所述目标深度，生成所述穿刺针的目标穿刺路径的引导信息。
13.第二方面，本发明实施例还提供了一种医学图像采集系统包括：穿刺路径引导装置、扫描装置和设置于所述扫描装置的扫描探头上的穿刺路径规划装置，所述穿刺路径规划装置包括：穿刺枪、第一基板、第二基板以及设置于所述第一基板和所述第二基板之间的支撑架；其中，所述穿刺枪包括穿刺针，所述第一基板和所述第二基板平行设置；所述第一基板上设置有至少一个第一孔洞；所述第二基板上设置有至少一个第二孔洞；
14.所述穿刺路径引导装置包括：
15.初始医学图像采集模块，用于基于所述扫描装置采集目标对象的初始医学图像；其中，所述穿刺路径规划装置的第一基板贴近所述目标对象；
16.目标第一孔洞确定模块，用于根据所述初始医学图像确定所述穿刺针的目标穿刺位置，根据所述目标穿刺位置确定所述第一基板上与所述目标穿刺位置相对应的目标第一区域，并确定所述目标第一区域中的目标第一孔洞；其中，所述目标第一区域包括所述第一基板中的至少一个第一孔洞；
17.目标第二孔洞确定模块，用于基于所述目标穿刺位置，所述目标第一孔洞以及所述第二基板，确定所述第二基板上与所述目标第一孔洞相对应的目标第二孔洞；
18.目标深度确定模块，用于基于所述目标第一孔洞和所述目标穿刺位置，确定目标深度；
19.目标穿刺路径确定模块，用于基于所述目标第一孔洞，所述目标第二孔洞以及所述目标深度，生成所述穿刺针的目标穿刺路径的引导信息。
20.第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
21.一个或多个处理器；
22.存储装置，用于存储一个或多个程序，
23.当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明实施例任一所述的穿刺路径规划方法。
24.第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例任一所述的穿刺路径规划方法。
25.本发明实施例的技术方案，通过扫描装置采集目标对象的初始医学图像，根据初始医学图像确定穿刺针的目标穿刺位置，根据目标穿刺位置确定第一基板上与目标穿刺位置相对应的目标第一区域，并确定目标第一区域中的目标第一孔洞，基于目标穿刺位置，目标第一孔洞以及第二基板，确定第二基板上与目标第一孔洞相对应的目标第二孔洞，进而，基于目标第一孔洞和目标穿刺位置，确定目标深度，基于目标第一孔洞，目标第二孔洞以及目标深度，生成穿刺针的目标穿刺路径的引导信息，解决了由于人体组织移动导致的空间定位不准确的问题以及由于系统噪声导致的穿刺路径不精确的问题，实现了穿刺路径的准确规划的技术效果。
附图说明
26.为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
27.图1为本发明实施例一所提供的一种穿刺路径规划方法的流程示意图；
28.图2为本发明实施例一所提供的一种穿刺路径规划装置的结构示意图；
29.图3为本发明实施例二所提供的一种穿刺路径规划方法的流程示意图；
30.图4为本发明实施例三所提供的一种医学图像采集系统的结构示意图；
31.图5为本发明实施例三所提供的一种穿刺路径引导装置的结构示意图；
32.图6为本发明实施例三所提供的第一种第一孔洞和第二孔洞的结构示意图；
33.图7为本发明实施例三所提供的第二种第一孔洞和第二孔洞的结构示意图；
34.图8为本发明实施例三所提供的第三种第一孔洞和第二孔洞的结构示意图；
35.图9为本发明实施例三所提供的第一基板位置编码的示意图；
36.图10为本发明实施例三所提供的第一基板和第二基板上设置的固定架的结构示意图；
37.图11为本发明实施例三所提供的穿刺枪的结构示意图；
38.图12为本发明实施例三所提供的穿刺枪穿过第一孔洞和第二孔洞的示意图；
39.图13为本发明实施例三所提供的扫描探头与第一基板和第二基板的连接示意图；
40.图14为本发明实施例四所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
42.实施例一
43.图1为本发明实施例一所提供的一种穿刺路径规划方法的流程示意图，本实施例可适用于在进行穿刺之前进行穿刺路径规划的情况，该方法可以由医学图像采集系统的穿刺路径引导装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的形式实现，该硬件可以是电子设备，可选的，电子设备可以是pc端等。
44.在介绍本发明实施例的技术方案之前，先介绍一下本发明实施例中使用的穿刺路径规划装置的具体结构。图2为本发明实施例一所提供的一种穿刺路径规划装置的结构示意图。
45.如图2所示，穿刺路径规划装置包括：穿刺枪101，其中，穿刺枪101包括穿刺针1011。该装置还包括：第一基板102，第二基板103以及设置与第一基板和第二基板之间的支撑架104。
46.其中，第一基板102和第二基板103平行设置，第一基板102上设置有至少一个第一孔洞1021，第二基板103上这只有至少一个第二孔洞1031。
47.其中，穿刺枪101是进行穿刺时使用的穿刺设备，例如可以是活检枪等。穿刺枪101通常包括手持部分以及穿刺时进入人体的穿刺针1011。第一基板102和第二基板103可以是相对设置的带有孔洞的平面板，以便于后续根据第一基板102和第二基板103确定穿刺路径。第一孔洞1021是第一基板102上的孔洞，其形状和数量可以根据实际穿刺时的需求进行选择。第二孔洞1031是第二基板103上的孔洞，其形状和数量可以根据实际穿刺时的需求进行选择。
48.需要说明的是，第一基板102和第二基板103的材质在本实施例中不做具体限定，可以是任意不损伤人体的硬质材料。
49.还需要说明的是，第一基板102和第二基板103的形状和大小可以根据实际使用时连接的其他装置的大小进行设置，在本实施例中不做具体限定。
50.示例性的，第一基板102和第二基板103相对的面可以设置为正方形或圆角矩形等。第一基板102和第二基板103的具体尺寸可以根据实际需求进行设置。例如，以第一基板102和第二基板103相对的面为正方形为例，其边长可以是10厘米。第一基板102和第二基板103的高度或者说厚度为5毫米。
51.可选的，第一基板102和第二基板103设置的位置和/或角度可以通过旋钮螺栓或步进电机所对应的传输带等进行调整。
52.其中，支撑架104可以理解为用于固定第一基板102和第二基板103支撑结构。可选的，支撑架104由至少一根支撑杆组成的。支撑杆的具体数量可以根据需求进行设定，例如，可以根据第一基板102和第二基板103的形状、支撑杆的材质以及固定之后第一基板102和第二基板103的稳定性等因素进行确定，在此并不对其数量进行限定。另外，在本发明实施例中也不对支撑杆的设置方式做具体限定，支撑杆的设置方式也可以根据需求进行设定，在不影响穿刺的前提下，满足用户的稳固性要求即可。例如，支撑杆的数量可以是4个，可分别设置于第一基板102和第二基板103的四个顶角处，或者，如图2所示的方式设置于第一基板102和第二基板103的边缘处。
53.可选地，支撑架104也可以是环形支撑结构，其中，环形支撑结构不遮挡第一孔洞1021和第二孔洞1031，环形支撑结构可以保证第一基板102和第二基板103之间连接的稳定性，支撑架104还可以是其他起到连接第一基板102和第二基板103作用的任意支撑结构。
54.需要说明的是，为了便于调节第一基板102和第二基板103之间的距离，支撑架104可以设置为可升降调节的结构。示例性的，第一基板102和第二基板103之间的距离可以设置为大于等于5厘米且小于等于8厘米等。
55.如图1所述，本实施例的方法具体包括如下步骤：
56.s110、基于扫描装置采集目标对象的初始医学图像。
57.其中，穿刺路径规划装置的第一基板贴近目标对象，穿刺路径规划装置的第二基板贴近扫描装置。目标对象可以是被扫描的患者等。初始医学图像可以是通过扫描装置对目标对象进行扫描得到的医学图像，例如：超声图像等。
58.具体的，可以通过扫描装置上的扫描探头对目标对象的人体组织内部情况进行扫描，并将扫描得到的图像显示在医学图像采集系统上，可以将该图像作为初始医学图像。
59.s120、根据初始医学图像确定穿刺针的目标穿刺位置，根据目标穿刺位置确定第一基板上与目标穿刺位置相对应的目标第一区域，并确定目标第一区域中的目标第一孔洞。
60.其中，目标穿刺位置可以是穿刺针需要穿刺到的目标对象的目标位置。目标第一区域可以是目标穿刺位置所对应的区域，目标第一区域包括第一基板中的至少一个第一孔洞。目标第一孔洞可以是目标第一区域中的一个第一孔洞，用于后续确定穿刺路径。
61.具体的，通过对初始医学图像进行图像处理可以确定目标对象中需要进行穿刺处置的位置，并将该位置作为目标穿刺位置。进而，将目标穿刺位置向第一基板的方向进行投
影，可以确定与目标穿刺位置相对应的目标第一区域。并且，可以从目标第一区域中选择一个第一孔洞作为目标第一孔洞。
62.需要说明的是，穿刺路径规划装置的第二基板安装在扫描装置的扫描探头上，并且，第二基板位于扫描探头和第一基板的中间。由于初始医学图像所对应的人体组织区域是扫描探头向目标对象投影所对应的区域，初始医学图像与扫描探头的位置相对应，也就是扫描探头的位置与第一基板的位置和第二基板的位置相对应，因此，初始医学图像可以与第一基板的位置相对应。
63.s130、基于目标穿刺位置，目标第一孔洞以及第二基板，确定第二基板上与目标第一孔洞相对应的目标第二孔洞。
64.其中，目标第二孔洞可以是第二基板上的第二孔洞，用于后续确定穿刺路径。
65.具体的，目标穿刺位置和目标第一孔洞可以确定穿刺方向。但是，由于目标穿刺位置位于目标对象内部，因此，只根据目标第一孔洞难以固定穿刺针的穿刺方向。通过穿刺路径引导装置可以确定目标穿刺位置和目标第一孔洞所在的直线，并将该直线与第二基板相交的第二孔洞作为目标第二孔洞。后续可以经由目标第一孔洞和目标第二孔洞确定穿刺方向。
66.s140、基于目标第一孔洞和目标穿刺位置，确定目标深度。
67.其中，目标深度可以是穿刺针需要穿入目标对象中的深度。
68.具体的，由于第一基板与目标对象的皮肤组织相贴合，那么，目标第一孔洞与目标穿刺位置之间的距离就可以作为后续穿刺针穿入目标对象中的深度，即目标深度。
69.s150、基于目标第一孔洞，目标第二孔洞以及目标深度，生成穿刺针的目标穿刺路径的引导信息。
70.其中，引导信息可以是语音信息，文字信息，动画信息等，引导信息中可以包括目标第一孔洞，目标第二孔洞以及目标深度。目标穿刺路径可以是穿刺针穿至目标穿刺位置所对应的路径信息。
71.具体的，在确定目标第一孔洞，目标第二孔洞以及目标深度之后，可以根据上述信息生成引导信息，用于引导医生确定目标穿刺路径。
72.需要说明的是，引导信息中可以包含穿刺方向以及穿刺深度的相关信息。根据目标第一孔洞和目标第二孔洞可以确定穿刺方向，根据目标深度可以确定穿刺深度。例如：引导信息可以是“以第二基板上编码c1
×
d1处的目标第二孔洞为起点，经由第一基板上编码d1
×
e1处的目标第一孔洞为中点，穿入目标深度。”73.本发明实施例的技术方案，通过扫描装置采集目标对象的初始医学图像，根据初始医学图像确定穿刺针的目标穿刺位置，根据目标穿刺位置确定第一基板上与目标穿刺位置相对应的目标第一区域，并确定目标第一区域中的目标第一孔洞，基于目标穿刺位置，目标第一孔洞以及第二基板，确定第二基板上与目标第一孔洞相对应的目标第二孔洞，进而，基于目标第一孔洞和目标穿刺位置，确定目标深度，基于目标第一孔洞，目标第二孔洞以及目标深度，生成穿刺针的目标穿刺路径的引导信息，解决了由于人体组织移动导致的空间定位不准确的问题以及由于系统噪声导致的穿刺路径不精确的问题，实现了穿刺路径的准确规划的技术效果。
74.实施例二
75.图3为本发明实施例二所提供的一种穿刺路径规划方法的流程示意图，本实施例在上述各实施例的基础上，针对目标深度的确定方式可参见本实施例的技术方案。其中，与上述各实施例相同或相应的术语的解释在此不再赘述。
76.如图3所述，本实施例的方法具体包括如下步骤：
77.s210、基于扫描装置采集目标对象的初始医学图像。
78.s220、根据初始医学图像确定穿刺针的目标穿刺位置。
79.具体的，对初始医学图像进行图像处理可以确定目标对象中需要进行穿刺处置的目标穿刺位置。
80.可选的，可以根据下述步骤确定穿刺针的目标穿刺位置：
81.步骤一、将初始医学图像输入至预先训练完成的卷积神经网络确定与所述初始医学图像相对应的至少一个分割图像。
82.其中，预先训练完成的卷积神经网络是基于样本医学图像与样本医学图像对应的至少一个分割图像训练得到的，用于对医学图像进行分割处理，以便确定病变区域。样本医学图像可以是预先采集的医学图像，用于训练卷积神经网络。分割图像可以是医学图像的多个区域图像，每个区域图像可以包含病变区域或不包含病变区域。
83.具体的，可以先通过样本医学图像与样本医学图像对应的至少一个分割图像对初始卷积神经网络进行训练，得到预先训练完成的卷积神经网络。进而，可以将初始医学图像输入至预先训练完成的卷积神经网络中，对初始医学图像进行处理，得到与初始医学图像相对应的至少一个分割图像。
84.需要说明的是，在训练初始卷积神经网络的过程中，可以通过蒙特卡洛马尔科夫链随机采样方法(markov chain monte carlo，mcmc)确定包含病变区域的样本医学图像，以在训练卷积神经网络的过程中，提高网络的训练效果。在训练初始卷积神经网络的过程中，还可以采用包含病变区域以及不包含病变区域的全部样本医学图像对初始卷积神经网络进行训练，此种情况下，也可以得到预先训练完成的卷积神经网络。因此，是否使用mcmc对样本医学图像进行采样处理，在本实施例中不做具体限定。
85.步骤二、基于图像形态学方法去除各分割图像中的假阳性区域，得到目标穿刺区域。
86.其中，图像形态学方法是指处理图像形状特征的图像处理技术。假阳性区域可以是非病变的区域。目标穿刺区域可以是去除假阳性区域后，包括病变部分的区域。
87.具体的，通过图像形态学方法可以对各分割图像进行处理，例如：通过开闭运算去除部分假阳性区域，使用灰度阈值去除部分假阳性区域等。将去除假阳性区域后剩余的区域，作为目标穿刺区域。
88.步骤三、根据目标穿刺区域确定目标穿刺位置。
89.具体的，由于目标穿刺区域包含病变区域，则可以将目标穿刺区域中的任一位置作为目标穿刺位置。
90.为了更准确和安全的目标穿刺位置，可选的，可以通过下述方式确定目标穿刺位置：
91.确定目标穿刺区域的外接区域，基于外接区域确定目标穿刺位置。
92.其中，外接区域可以是目标穿刺区域的外接矩形区域等。
93.具体的，由于目标穿刺区域可能是形状不规则的区域，为了便于确定目标穿刺位置，则可以将目标穿刺区域的外接矩形区域作为规则的外接区域。进而，可以在外接区域中选择合适的位置作为目标穿刺位置。
94.可选的，为了使提高目标穿刺位置的安全性，可以预先设置规避条件，例如：规避重要的血管区域，重要的器官组织区域等。根据预先设置的规避条件，可以从外接区域中，选择出合适的位置作为目标穿刺位置。
95.需要说明的是，确定目标穿刺位置还可以是当检测到用户在初始医学图像中手动选择的位置，接收该位置并将待位置作为目标穿刺位置。其中，用户在初始医学图像中手动选择的位置，可以包括：用户在初始医学图像中圈定目标穿刺位置，或通过三维坐标的方式选定目标穿刺位置等。
96.s230、根据目标穿刺位置确定第一基板上与目标穿刺位置相对应的目标第一区域，并确定目标第一区域中的目标第一孔洞。
97.具体的，将目标穿刺位置向第一基板的方向进行投影，可以确定与目标穿刺位置相对应的目标第一区域。并且，可以从目标第一区域中选择一个第一孔洞作为目标第一孔洞。
98.可选的，可以通过下述方式准确的确定目标第一区域：
99.步骤一、根据目标穿刺位置确定目标入针位置。
100.其中，目标入针位置可以是与目标穿刺位置相对应的，位于目标对象表面的位置，用于后续穿刺针穿入的位置。
101.具体的，可以预先设置穿刺避让条件，例如：穿刺路径需要避开重要的血管区域，重要的器官组织区域等。根据穿刺避让条件，可以确定从目标穿刺位置至目标对象表面的路径，该路径与目标对象的表面的交点可以作为目标入针位置。
102.步骤二、根据目标穿刺位置和目标入针位置投影确定第一基板上与目标穿刺位置相对应的目标第一区域。
103.具体的，将从目标穿刺位置至目标入针位置的方向作为投影方向，将目标穿刺位置作为投影起点，从目标穿刺位置，经由目标入针位置，向第一基板上投影，确定投影区域为目标第一区域。
104.需要说明的是，后续可以将与目标第一区域中心最近的第一孔洞作为目标第一孔洞。还可以为了使目标第一区域中包括至少一个第一孔洞，将投影区域进行扩大，例如：使目标第一区域中包括9个第一孔洞，将其中一个第一孔洞作为后续使用的目标第一孔洞。
105.s240、基于目标穿刺位置，目标第一孔洞以及第二基板，确定第二基板上与目标第一孔洞相对应的目标第二孔洞。
106.可选的，可以通过下述步骤准确的确定目标第二孔洞：
107.步骤一、根据目标穿刺位置与目标第一孔洞确定第一直线。
108.具体的，由于根据空间中的两点可以确定一条直线，因此，可以根据目标穿刺位置与目标第一孔洞确定一条直线作为第一直线。
109.步骤二、将第一直线与第二基板的交点所对应的孔洞作为第二基板上与目标第一孔洞相对应的目标第二孔洞。
110.具体的，在确定第一直线后，可以进一步确定第一直线与第二基板的交点，并将第
二基板上与该交点距离最近的第二孔洞作为目标第二孔洞。
111.s250、确定与目标第一孔洞相对应的起始三维坐标信息以及与目标穿刺位置相对应的目标三维坐标信息。
112.其中，起始三维坐标信息可以是目标第一孔洞的三维坐标信息。目标三维坐标信息可以是目标穿刺位置的三维坐标信息。
113.具体的，根据在物理空间中预先建立的空间坐标系，可以分别确定目标第一孔洞和目标穿刺位置在物理空间中的三维坐标信息，例如：起始三维坐标信息为(x
k1
，y
k1
，z
k1
)，目标三维坐标信息为(x
u
，y
u
，z
u
)。
114.需要说明的是，在物理空间中预先建立的空间坐标系，可以是靠近初始医学图像所对应的扫描区域建立的空间坐标系，也可以是在空间中任意位置建立的空间坐标系，具体建立方式在本实施例中不做具体限定。
115.s260、根据起始三维坐标信息以及目标三维坐标信息，确定目标深度。
116.具体的，由于第一基板与目标对象的皮肤组织相贴合，那么，目标第一孔洞与目标穿刺位置之间的距离就可以作为后续穿刺针穿入目标对象中的深度，即目标深度。
117.可选的，空间中两点的三维坐标信息可以确定两点之间的距离，因此，可以基于下述公式确定目标深度：
[0118][0119]
其中，d表示目标深度，起始三维坐标信息为(x
k1
，y
k1
，z
k1
)，目标三维坐标信息为(x
u
，y
u
，z
u
)。
[0120]
s270、基于目标第一孔洞，目标第二孔洞以及目标深度，生成穿刺针的目标穿刺路径的引导信息。
[0121]
具体的，在确定目标第一孔洞，目标第二孔洞以及目标深度之后，可以根据上述信息生成引导信息，用于引导医生确定目标穿刺路径。
[0122]
可选的，后续医生可以根据引导信息确定目标穿刺路径，具体可以是：以目标第二孔洞为起始点，并以目标第一孔洞为中间点，根据起始点和中间点确定目标穿刺方向；基于目标穿刺方向，确定穿刺针与皮肤的交点为目标起点；基于目标起点以及目标深度确定目标终点；基于目标起点和目标终点确定目标穿刺路径。
[0123]
简言之，医生可以根据引导信息提示的目标第一孔洞，目标第二孔洞以及目标深度，将穿刺针从目标第二孔洞传入，经由目标第一孔洞，传入皮下目标深度处，完成穿刺针的穿刺。
[0124]
本发明实施例的技术方案，通过扫描装置采集目标对象的初始医学图像，根据初始医学图像确定穿刺针的目标穿刺位置，根据目标穿刺位置确定第一基板上与目标穿刺位置相对应的目标第一区域，并确定目标第一区域中的目标第一孔洞，基于目标穿刺位置，目标第一孔洞以及第二基板，确定第二基板上与目标第一孔洞相对应的目标第二孔洞，进而，确定与目标第一孔洞相对应的起始三维坐标信息以及与目标穿刺位置相对应的目标三维坐标信息，根据起始三维坐标信息以及目标三维坐标信息，确定目标深度，基于目标第一孔洞，目标第二孔洞以及目标深度，生成穿刺针的目标穿刺路径的引导信息，解决了由于人体组织移动导致的空间定位不准确的问题以及由于系统噪声导致的穿刺路径不精确的问题，实现了穿刺路径的准确规划的技术效果。
[0125]
实施例三
[0126]
图4为本发明实施例三所提供的一种医学图像采集系统的结构示意图，该系统包括：穿刺路径引导装置30、扫描装置和设置于所述扫描装置20的扫描探头201上的穿刺路径规划装置10。
[0127]
图5为本发明实施例三所提供的一种穿刺路径引导装置的结构示意图，该装置包括：初始医学图像采集模块310，目标第一孔洞确定模块320，目标第二孔洞确定模块330，目标深度确定模块340和目标穿刺路径确定模块350。
[0128]
其中，初始医学图像采集模块，用于基于所述扫描装置采集目标对象的初始医学图像；其中，所述穿刺路径规划装置的第一基板贴近所述目标对象；目标第一孔洞确定模块，用于根据所述初始医学图像确定所述穿刺针的目标穿刺位置，根据所述目标穿刺位置确定所述第一基板上与所述目标穿刺位置相对应的目标第一区域，并确定所述目标第一区域中的目标第一孔洞；其中，所述目标第一区域包括所述第一基板中的至少一个第一孔洞；目标第二孔洞确定模块，用于基于所述目标穿刺位置，所述目标第一孔洞以及所述第二基板，确定所述第二基板上与所述目标第一孔洞相对应的目标第二孔洞；目标深度确定模块，用于基于所述目标第一孔洞和所述目标穿刺位置，确定目标深度；目标穿刺路径确定模块，用于基于所述目标第一孔洞，所述目标第二孔洞以及所述目标深度，生成所述穿刺针的目标穿刺路径的引导信息。
[0129]
可选的，目标第一孔洞确定模块，用于将所述初始医学图像输入至预先训练完成的卷积神经网络确定与所述初始医学图像相对应的至少一个分割图像；其中，所述预先训练完成的卷积神经网络是基于样本医学图像与所述样本医学图像对应的至少一个分割图像训练得到的；基于图像形态学方法去除各分割图像中的假阳性区域，得到目标穿刺区域；根据所述目标穿刺区域确定目标穿刺位置。
[0130]
可选的，目标第一孔洞确定模块，用于确定所述目标穿刺区域的外接区域，基于所述外接区域确定目标穿刺位置。
[0131]
可选的，目标第一孔洞确定模块，用于根据所述目标穿刺位置确定目标入针位置；根据所述目标穿刺位置和所述目标入针位置投影确定所述第一基板上与所述目标穿刺位置相对应的目标第一区域。
[0132]
可选的，目标第二孔洞确定模块，用于根据所述目标穿刺位置与所述目标第一孔洞确定第一直线；将所述第一直线与所述第二基板的交点所对应的孔洞作为第二基板上与所述目标第一孔洞相对应的目标第二孔洞。
[0133]
可选的，目标深度确定模块，用于确定与所述目标第一孔洞相对应的起始三维坐标信息以及与所述目标穿刺位置相对应的目标三维坐标信息；根据所述起始三维坐标信息以及所述目标三维坐标信息，确定目标深度。
[0134]
可选的，目标深度确定模块，用于基于下述公式确定所述目标深度：
[0135][0136]
其中，d表示所述目标深度，所述起始三维坐标信息为(x
k1
，y
k1
，z
k1
)，所述目标三维坐标信息为(x
u
，y
u
，z
u
)。
[0137]
图6为本发明实施例三所提供的第一孔洞和第二孔洞的结构示意图，如图6所示，可选的，第一孔洞1021和/或第二孔洞1031为圆形孔洞。
[0138]
需要说明的是，由于穿刺针1011是由圆柱形的针体以及锥形的针尖构成，因此，将第一孔洞1021和第二孔洞1031设置为圆形孔洞可以便于穿刺针1011穿过。
[0139]
可选的，如图7所示，第一孔洞1021和/或第二孔洞1031为椭圆形孔洞。
[0140]
可选的，如图8所示，第一孔洞1021和/或第二孔洞1031为多边形孔洞，图8中以正方形为例。
[0141]
需要说明的是，第一孔洞1021和第二孔洞1031的孔洞形状可以相同也可以不同。若第一孔洞1021和第二孔洞1031的孔洞形状相同，则便于后续根据第一基板102和第二基板103确定穿刺路径。若第一孔洞1021和第二孔洞1031的孔洞形状不同，则后续根据第一基板102和第二基板103确定穿刺路径时，需要进行相应的调节。例如，第一孔洞1021的形状为圆形，第二孔洞1031的形状为椭圆形等。
[0142]
可选的，第一孔洞1021的数量与第二孔洞1031的数量相等，第一孔洞1021和第二孔洞1031的排布方式相同。
[0143]
具体的，若第一孔洞1021的数量与第二孔洞1031的数量相等，则可以将各第一孔洞1021与各第二孔洞1031相对排布，即排布方式相同。
[0144]
若第一孔洞1021和第二孔洞1031的排布方式相同，则便于根据各孔洞的排布确定第一基板102上需要使用第一孔洞1021和第二基板103上需要使用的第二孔洞1031。
[0145]
可选地，若第一孔洞1021的数量与第二孔洞1031的数量也可以不相等。类似的，第一孔洞1021和第二孔洞1031的排布方式也可以不相同。后续确定所需要的使用的第一孔洞1021和所需要的使用的第二孔洞1031时，可以根据孔洞数量和孔洞的排布方式进行计算确定。
[0146]
可选的，第一孔洞1021按照预设间隔均匀排布，第二孔洞1031按照预设间隔均匀排布。
[0147]
具体的，为了便于对第一基板102上的各第一孔洞1021进行位置编码和位置确定以及对第二基板103上的各第二孔洞1031进行位置编码和位置确定，可以将第一孔洞1021按照预设间隔均匀排布，第二孔洞1031按照预设间隔均匀排布。
[0148]
示例性的，第一孔洞1021按照2毫米的间隔均匀排布，第二孔洞1031按照2毫米的间隔均匀排布。
[0149]
可以理解的是，为了使穿刺路径规划的更加准确，使用穿刺针进行穿刺时更便于控制，可以在第一孔洞1021以及第二孔洞1031能够容纳穿刺针1011穿过的前提下，第一孔洞1021以及第二孔洞1031的面积越小越小，第一孔洞1021以及第二孔洞1031排布的越紧密越好。可选地，可以在第二孔洞1031能够容纳穿刺针1011穿过的前提下，进行最紧密的排布。
[0150]
需要说明的是，第一基板102上的各第一孔洞1021的位置编码方式可以是：将第一孔洞1021按照3
×
3的大小进行划分，并对各行各列使用英文字母进行排列，如图9所示。根据上述位置编码方式，图9中实心标注的第一孔洞1021的位置编码为c1
×
d1，表示第c1行第d1列的第一孔洞1021。
[0151]
还可以，根据上述位置编码方式对第二基板103上的各第二孔洞1031进行位置编码。
[0152]
还需要说明的是，还可以使用其他位置编码方式对第一基板102上的各第一孔洞
1021和第二基板103上的各第二孔洞1031进行位置编码，例如：使用顺序升序数字进行编码等。
[0153]
图10为本发明实施例三所提供的第一基板和第二基板上设置的固定架的结构示意图，如图10所示，可选的，第一基板102和/或第二基板103边缘处设置有至少一个固定架105。
[0154]
具体的，通过在第一基板102和/或第二基板103边缘处设置的至少一个固定架105可以将第一基板102和第二基板103固定在其他协同使用的装置上，例如：扫描装置的扫描探头上等。
[0155]
图10中所示的固定架105的设置方式为在第一基板102和第二基板103的四个角上分别安装。还可以是固定架105只在第一基板102的四个角上分别安装或固定架105只在第二基板103的四个角上分别安装。
[0156]
需要说明的是，固定架105还可以安装在第一基板102和/或第二基板103的边上，固定架105也可以是与第一基板102和/或第二基板103大小匹配的环形固定结构，还可以是任意安装在第一基板102和/或第二基板103上，以使第一基板102和/或第二基板103能够与其他装置相连接，并且不影响穿刺路径规划装置使用的结构。
[0157]
还需要说明的是，若不使用固定架105，也可以使用电磁连接等方式将第一基板102和第二基板103与其他装置连接。
[0158]
若在第一基板102和第二基板103上安装固定架105，则后续可以将第一基板102或第二基板103安装在其他装置上，此时，第一基板102和第二基板103无先后顺序。若只在第一基板102上安装固定架105，则可以将第一基板102安装在其他装置上，此时，第一基板102位于第二基板103与其他装置之间。若只在第二基板103上安装固定架105，则可以将第二基板103安装在其他装置上，此时，第二基板103位于第一基板102与其他装置之间。
[0159]
图11为本发明实施例三所提供的穿刺枪的结构示意图，如图11所示，可选的，穿刺枪101的穿刺针1011上标注有刻度值。
[0160]
具体的，根据穿刺针1011上的刻度值，可以便于确定穿刺进入人体组织时所对应的深度值，以避免穿刺方向正确，穿刺深度不正确而导致的穿刺失败，对人体造成不必要伤害的情况。
[0161]
可选地，第一孔洞1021的面积和第二孔洞1031的面积可以相等也可以不相等。
[0162]
可以理解的是，第一孔洞1021和第二孔洞1031用于定位穿刺枪101的穿刺针1011的穿刺路径，穿刺针1011需贯穿第一孔洞1021和第二孔洞1031再进行穿刺操作。即，第一孔洞1021和第二孔洞1031可容纳穿刺针1011穿过。示例性的，若第一孔洞1021和第二孔洞1031的形状均为圆形，则第一孔洞1021和第二孔洞1031的直径均大于穿刺针1011的直径。若第一孔洞1021和第二孔洞1031的形状均为椭圆形，则第一孔洞1021和第二孔洞1031的短轴的长度均大于穿刺针1011的直径。
[0163]
图12为本发明实施例三所提供的穿刺枪穿过第一孔洞和第二孔洞的示意图，其中，实心孔洞表示确定出的穿刺路径所对应的第一基板102上的第一孔洞1021和第二基板103上的第二孔洞1031。穿刺针1011穿过第一基板102和第二基板103上的实心孔洞，以固定穿刺方向。
[0164]
如图4所示的医学图像采集系统，可选地，将穿刺路径规划装置10安装在扫描装置
20的扫描探头201上，可以是将穿刺路径规划装置10中的第一基板102或第二基板103安装在扫描探头201上。
[0165]
具体的，将穿刺路径规划装置10安装在扫描装置20的扫描探头201上，可以在超声系统通过扫描装置20进行扫描来采集图像时，穿刺路径规划装置10实时根据扫描装置20的扫描结果确定穿刺路径，即确定穿刺方向和穿刺深度。
[0166]
需要说明的是，将穿刺路径规划装置10安装在扫描装置20的扫描探头201上的原因在于：超声系统通过扫描装置20进行扫描，扫描装置20的扫描探头201压住待穿刺部位对应的人体皮肤，以对待穿刺部位进行扫描，将穿刺路径规划装置10安装在扫描探头201上可以使穿刺路径规划装置10对应的人体皮下组织与扫描装置20扫描得到的超声图像相对应，以避免移动扫描装置20或人体组织发生形变时导致的穿刺路径规划装置10所规划的穿刺路径不准确的问题。
[0167]
还需要说明的是，为了提高穿刺路径规划装置10与扫描装置20的适配度，并且，穿刺路径规划装置10能够覆盖扫描区域，第一基板102和第二基板103的形状可以与扫描探头201一致。可选地，第一基板102和第二基板103的面积大于或等于扫描探头201的面积。
[0168]
可选地，第一基板102和第二基板103与扫描探头201可以在形状和面积上均相同，以使穿刺路径规划装置10能够正好适配扫描装置20的扫描探头201。
[0169]
图13为本发明实施例三所提供的扫描探头与第一基板和第二基板的连接示意图。其中，第一基板102和/或第二基板103边缘处设置有至少一个固定架105，扫描探头201与第一基板102和第二基板103通过至少一个固定架105连接。
[0170]
具体的，如图13所示，通过至少一个固定架105可以将扫描探头201与第二基板103连接，由于第二基板103和第一基板102通过支撑架104连接，所以，可以将扫描探头201与第一基板102和第二基板103通过至少一个固定架105连接。需要说明的是，还可以是将至少一个固定架105安装在第一基板102上，以完成扫描探头201与第一基板102和第二基板103的连接。
[0171]
可选地，固定架105可以是设置在第一基板102或第二基板103边缘上的卡扣结构，还可以是设置在第一基板102或第二基板103边缘上的电磁结构，以便于穿刺路径规划装置的安装和拆卸。
[0172]
可以理解的是，扫描探头201可以与第一基板102或第二基板103上通过至少一个固定架105连接，以与第一基板102和第二基板103连接。另外，扫描装置上也可以设置有固定件，以将扫描探头201与第一基板102或第二基板103固定连接。
[0173]
需要说明的是，第一基板102和第二基板103可以沿扫描探头201的扫描方向排布。或者，第一基板102和第二基板103与扫描探头201的探头平面平行设置。
[0174]
本发明实施例的技术方案，通过扫描装置采集目标对象的初始医学图像，根据初始医学图像确定穿刺针的目标穿刺位置，根据目标穿刺位置确定第一基板上与目标穿刺位置相对应的目标第一区域，并确定目标第一区域中的目标第一孔洞，基于目标穿刺位置，目标第一孔洞以及第二基板，确定第二基板上与目标第一孔洞相对应的目标第二孔洞，进而，基于目标第一孔洞和目标穿刺位置，确定目标深度，基于目标第一孔洞，目标第二孔洞以及目标深度，生成穿刺针的目标穿刺路径的引导信息，解决了由于人体组织移动导致的空间定位不准确的问题以及由于系统噪声导致的穿刺路径不精确的问题，实现了穿刺路径的准
确规划的技术效果。
[0175]
本发明实施例所提供的穿刺路径引导装置可执行本发明任意实施例所提供的穿刺路径规划方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0176]
值得注意的是，上述穿刺路径引导装置所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明实施例的保护范围。
[0177]
实施例四
[0178]
图14为本发明实施例四所提供的一种电子设备的结构示意图。图14示出了适于用来实现本发明实施例实施方式的示例性电子设备40的框图。图14显示的电子设备40仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0179]
如图14所示，电子设备40以通用计算设备的形式表现。电子设备40的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元401，系统存储器402，连接不同系统组件(包括系统存储器402和处理单元401)的总线403。
[0180]
总线403表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(isa)总线，微通道体系结构(mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(vesa)局域总线以及外围组件互连(pci)总线。
[0181]
电子设备40典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备40访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
[0182]
系统存储器402可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(ram)404和/或高速缓存存储器405。电子设备40可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统406可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图14未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图14中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如cd
‑
rom,dvd
‑
rom或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线403相连。系统存储器402可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
[0183]
具有一组(至少一个)程序模块407的程序/实用工具408，可以存储在例如系统存储器402中，这样的程序模块407包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块407通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
[0184]
电子设备40也可以与一个或多个外部设备409(例如键盘、指向设备、显示器410等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备40交互的设备通信，和/或与使得该电子设备40能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口411进行。并且，电子设备40还可以通过网络适配器412与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器412通过总线403与电子设备40的其它模块通信。应当明白，尽管图14中未示出，可以结合电子设备40使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限
于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0185]
处理单元401通过运行存储在系统存储器402中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的穿刺路径规划方法。
[0186]
实施例五
[0187]
本发明实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种穿刺路径规划方法，应用于医学图像采集系统，所述医学图像采集系统包括：穿刺路径引导装置、扫描装置和设置于所述扫描装置的扫描探头上的穿刺路径规划装置，所述穿刺路径规划装置包括：穿刺枪、第一基板、第二基板以及设置于所述第一基板和所述第二基板之间的支撑架；其中，所述穿刺枪包括穿刺针，所述第一基板和所述第二基板平行设置；所述第一基板上设置有至少一个第一孔洞；所述第二基板上设置有至少一个第二孔洞；
[0188]
所述方法由所述穿刺路径引导装置执行，包括：
[0189]
基于所述扫描装置采集目标对象的初始医学图像；其中，所述穿刺路径规划装置的第一基板贴近所述目标对象；
[0190]
根据所述初始医学图像确定所述穿刺针的目标穿刺位置，根据所述目标穿刺位置确定所述第一基板上与所述目标穿刺位置相对应的目标第一区域，并确定所述目标第一区域中的目标第一孔洞；其中，所述目标第一区域包括所述第一基板中的至少一个第一孔洞；
[0191]
基于所述目标穿刺位置，所述目标第一孔洞以及所述第二基板，确定所述第二基板上与所述目标第一孔洞相对应的目标第二孔洞；
[0192]
基于所述目标第一孔洞和所述目标穿刺位置，确定目标深度；
[0193]
基于所述目标第一孔洞，所述目标第二孔洞以及所述目标深度，生成所述穿刺针的目标穿刺路径的引导信息。
[0194]
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd
‑
rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0195]
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0196]
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0197]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明实施例操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c ，还包括常规的过程式程序设计语言——诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0198]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。