一种支气管电磁导航系统的制作方法

技术特征：
1.一种支气管电磁导航系统，其特征在于，包括影像数据处理模块、磁场目标定位模块和导航路径规划模块，所述影像数据处理模块用于导入ct影像数据，并根据所述ct影像数据生成若干呼吸深度下的三维支气管模型；所述磁场目标定位模块用于根据实时获取的磁场下的呼吸深度，从所述三维支气管模型中选取相应的适配三维支气管模型，并根据所述适配三维支气管模型对支气管内的目标物进行定位；所述导航路径规划模块基于所述适配三维支气管模型，根据目标物的定位信息和目标位置，规划出目标物的行进路径。2.如权利要求1所述的一种支气管电磁导航系统，其特征在于，所述呼吸深度由呼吸向量矩阵表示，所述呼吸向量矩阵由呼吸向量在冠面的投影向量构成，所述呼吸向量根据体表磁传感器的三维坐标得到。3.如权利要求2所述的一种支气管电磁导航系统，其特征在于，获取所述呼吸向量的方法具体包括以下步骤：s1，在身体表面贴放若干体表磁传感器；s2，以其中一个体表磁传感器的三维坐标为基准，根据其余体表磁传感器的三维坐标，得到所述其余体表磁传感器的向量。4.如权利要求3所述的一种支气管电磁导航系统，其特征在于，所述体表磁传感器为6个，取其中一个体表磁传感器的三维坐标为向量起点，其余5个体表磁传感器的三维坐标为向量终点，向量起点与各向量终点的连线组成5个呼吸向量。5.如权利要求1所述的一种支气管电磁导航系统，其特征在于，所述磁场目标定位模块用于根据实时获取的磁场下的呼吸深度，从所述三维支气管模型中选取相应的适配三维支气管模型，并根据所述适配三维支气管模型，对支气管内的目标物进行定位，具体包括以下步骤：a1，输入当前呼吸周期时长、当前呼吸单周期的波形和代表磁场下呼吸深度的磁场呼吸向量矩阵；a2，将所述当前呼吸周期时长与历史平均呼吸周期时长相比较，判别呼吸周期是否稳定，当呼吸周期稳定时，执行步骤a3，否则，返回步骤a1；a3，计算所述当前呼吸单周期的波形与历史平均呼吸波形之间的匹配度，当所述匹配度大于预设的匹配度阈值时，执行步骤a4，否则，返回步骤a1；a4，根据所述磁场呼吸向量矩阵计算呼吸相似系数，判别呼吸相似系数是否大于呼吸相似系数预设值，若大于，则获取所述磁场呼吸向量矩阵对应的适配三维支气管模型，并根据所述适配三维支气管模型获取支气管内的目标物的三维坐标；否则返回步骤a1。6.如权利要求5所述的一种支气管电磁导航系统，其特征在于，步骤a3中的匹配度通过相关系数表达，相关系数计算公式为：其中，
公式中，γ
xy
为匹配度，x
i
是当前单周期呼吸波形的周期时长，y
i
是历史平均单周期呼吸波形的周期时长，m是用于计算平均周期时长所用到的周期的个数。7.如权利要求5所述的一种支气管电磁导航系统，其特征在于，步骤a4中的呼吸相似系数计算公式为：其中，公式中，为体表磁传感器的呼吸向量对应的投影向量，mg
breath
为磁场呼吸向量矩阵，为所述影像数据处理模块通过图像处理获得的呼吸向量矩阵的均值；为磁场下获得呼吸向量矩阵的均值，是磁场下获得的呼吸向量，m是指呼吸向量的个数，m＝1,2,3,4或5；n是投影向量维度，n＝1或2。8.如权利要求1-7任一所述的一种支气管电磁导航系统，其特征在于，所述导航路径规划模块根据所述适配三维支气管模型确定目标物需要到达的位置，并规划出目标物的行进路径，具体包括以下步骤：501，选定取样目标位置；502，将适配三维支气管模型转换为树图表达；503，在所述树图表达中，将节点之间以及节点与末梢之间进行路径表达；504，搜寻与所述选定取样目标位置最近的树节点或末梢；505，根据所述选定取样目标位置和所述最近的树节点或末梢，求解穿刺点位置；506，从穿刺点位置向所述最近的树节点或末梢延伸，得到初始段规划路径，从所述初始段规划路径依次向上一级父节点延伸拼接，形成目标物的行进路径。
9.如权利要求8所述的一种支气管电磁导航系统，其特征在于，所述影像数据处理模块用于导入ct影像数据，并根据所述ct影像数据生成若干呼吸深度下的三维支气管模型，具体实现方法包括以下步骤：b1，建立ct影像数据与代表呼吸深度的呼吸向量矩阵之间的对应关系；b2，根据相似性，对呼吸向量矩阵按照呼吸深度进行分类，相应的，所述ct影像数据按照呼吸深度进行分类；所述对呼吸向量矩阵进行分类采用聚类的方法；b3，根据所述ct影像数据，建立各呼吸深度下对应的三维支气管模型。10.如权利要求9所述的一种支气管电磁导航系统，其特征在于，步骤b3中，根据所述ct影像数据，建立各呼吸深度下对应的三维支气管模型，具体包括以下步骤：b31，以一定的间距，获取人体肺部多帧ct图像，所述多帧ct图像为平行于人体横截面的切片图像，并且所述切片图像具有一定的厚度；b32，将获取的人体肺部多帧ct图像按照原有的空间位置关系以及预设的参考点进行配准校对；b33，从每张ct图像中识别出支气管的截面图，并且将配准后的人体肺部多帧ct图像按照原有的空间位置关系进行拼接，根据每张支气管的截面坐标，以及相邻ct图像拼接的相对位置关系，得到三维的支气管模型。

技术总结
本发明涉及医疗器械的磁场中目标物定位技术领域，特别是涉及一种支气管电磁导航系统。系统包括影像数据处理模块、磁场目标定位模块和导航路径规划模块，影像数据处理模块用于导入CT影像数据，并根据CT影像数据生成若干呼吸深度下的三维支气管模型；磁场目标定位模块用于根据实时获取的呼吸深度，从预先建立的三维支气管模型中选取相应的适配三维支气管模型，并根据适配三维支气管模型对支气管内的目标物进行定位；导航路径规划模块基于所述适配三维支气管模型，根据目标物的定位信息和目标位置，规划出目标物的行进路径。基于本系统，即使肺部的各部分随着呼吸实时进行变化，仍能实现肺部各支气管分支精准导航，导航精度高，定位准确。定位准确。定位准确。


技术研发人员：杨勇
受保护的技术使用者：成都科莱弗生命科技有限公司
技术研发日：2021.06.29
技术公布日：2022/2/23