【技術實現步驟摘要】
本申請涉及能夠高效準確判斷水刀偏轉程度的方法及系統。
技術介紹
1、在水刀工作過程中，需要確保水刀在腔道內的準確位姿，具體地說，在準確的位姿下，也就是水刀未發生偏轉的情形，水刀及水刀所噴射的水射流圖像才可完整地顯示在超聲圖像上，這對于水刀手術是必要的，準確位姿可以保證工作過程中給手術操作者提供完整準確的信息并精準實施手術。但是，如果通常在布置水刀的過程中存在不可避免的偏轉，如果水刀實際所在的面相對于超聲圖像、例如矢狀面超聲圖像的成像平面存在偏轉，則水刀無法完整地顯示在該矢狀面超聲圖像上，進而水刀所噴射的水射流也偏離了該矢狀面超聲圖像，導致操作者無法在超聲圖像上獲得水刀及水射流的水柱的清晰、準確的信息，從而妨礙手術的進行。
2、因此，在水刀實際所在的面相對于超聲圖像、例如矢狀面超聲圖像的成像平面存在偏轉的情況下，需要獲取偏轉信息，例如偏轉的方向或角度、偏轉的距離等與偏轉程度有關的信息，并提示給操作者或提供給手術系統的控制單元，以使手術前能夠準確地進行水刀位姿的調整。
3、傳統的方法通過控制水刀噴水等方式，反復多次調整水刀的位姿包括水刀刀頭的方向，這個過程需要人工借助超聲圖像觀察偏轉程度并根據經驗判斷應如何調整水刀位姿使其能夠消除偏轉，直到水刀刀頭達到需要的初始位姿，過程耗時較長且反復多次的操作易對周圍組織造成傷害，這是不希望的；此外，也存在自動化程度低且完全依賴于操作者經驗的問題。
4、水刀的偏轉程度也可以通過光學或磁導航等外加裝置或識別標識的方式，但外加標識點或識別傳感器都需增加額外的裝置，如
5、水刀的偏轉程度還可以在實時超聲圖像中獲得，但實時三維超聲設備昂貴，實時二維超聲圖像需要操作者在矢狀面及橫斷面兩組圖像中進行反復切換觀察，通過肉眼識別、空間想象和經驗來預設最終的軌跡，仍然存在過程耗時較長、準確度相對較低，且頻繁移動超聲探頭會對腔道組織帶來損傷等技術問題。
6、因此，現有技術中，存在如何無需額外裝置即可高效、準確地對水刀偏轉程度進行識別的技術課題。
技術實現思路
1、為了實現上述目的，本申請的一個方案為，一種水刀的偏轉程度識別方法，所述水刀具備能夠噴射射流的刀孔，包含如下步驟：s1：圖像模板預設步驟，將所述水刀在超聲圖像中對應的矢狀面與其實際所在的面所成的角度作為偏轉角度，將所述水刀實際所在的面相對于其在超聲圖像中對應的矢狀面的偏轉角度所導致的、所述射流相對于所述矢狀面的距離作為偏移距離；預先獲取多個偏轉角度下所述水刀在所述矢狀面上對應的預設水刀圖像，形成預設水刀圖像模板集合；及/或，預先獲取多個偏移距離下所述射流在所述矢狀面上對應的預設射流圖像，形成預設射流圖像模板集合，其中以所述射流的中心線到所述矢狀面的垂直距離為所述偏移距離；
2、s2：圖像匹配步驟，獲取所述水刀在所述矢狀面上對應的實際水刀圖像，將所述實際水刀圖像與所述預設水刀圖像模板集合中的圖像模板進行匹配，及/或，獲取所述射流在所述矢狀面上對應的實際射流圖像，將所述實際射流圖像與所述預設射流圖像模板集合中的圖像模板進行匹配；
3、當匹配結果滿足預設的第一條件時，判定為所述水刀的偏轉程度可接受而無需對水刀的位姿進行調整；當匹配結果不滿足預設的第一條件時，判定為所述水刀的偏轉程度不可接受而需要對水刀的位姿進行調整。
4、根據前述的技術方案，通過圖像匹配來初步判斷水刀是否存在偏轉，以及偏轉程度是否可接受，以提高判斷的準確度和調整效率。
5、在一個優選的方式中，基于所述實際水刀圖像與所述預設水刀圖像模板集合的匹配結果獲取所述水刀的粗略偏轉角度，及/或，基于所述實際射流圖像與所述預設射流圖像模板集合的匹配結果，獲取所述射流的粗略偏移距離；
6、所述第一條件為，所述粗略偏轉角度小于預設的第一偏轉角度閾值，及/或，所述粗略偏移距離小于預設的第一偏移距離閾值。
7、根據本專利技術，在粗略偏轉角度和粗略偏移距離同時滿足條件的情況下判定為水刀位姿不需要調整，能夠有效地避免誤操作。
8、在一個優選的方式中，當匹配結果不滿足所述第一條件時，進入偏轉角度計算步驟：
9、在匹配結果滿足預設的第二條件的情況下，基于所述粗略偏轉角度及/或所述粗略偏移距離，獲取所述水刀的偏轉角度。
10、在一個優選的方式中，在匹配結果不滿足所述第二條件的情況下，獲取與所述矢狀面垂直的至少一個橫斷面的超聲圖像，至少基于該至少一個橫斷面的超聲圖像中所述水刀的成像點的位置，確定所述水刀的偏轉角度。
11、根據前述的技術方案，通過水刀的粗略偏轉角度及射流的粗略偏移距離就足以精確地判定水刀的偏轉角度的情況下，僅通過矢狀面圖像就能夠計算水刀的偏轉角度。通過水刀的粗略偏轉角度及射流的粗略偏移距離不足以精確地判定水刀的偏轉角度的情況下，引入橫斷面圖像來計算水刀的偏轉角度。
12、在一個優選的方式中，所述第二條件為，所述粗略偏轉角度小于預設的第二偏轉角度閾值，及/或所述粗略偏移距離小于預設的第二偏移距離閾值；或者，所述第二條件為，將所述粗略偏轉角度和所述粗略偏移距離進行加權而得到的所述水刀的偏轉程度小于預設的偏轉程度閾值。
13、在一個優選的方式中，在所述偏轉角度計算步驟中，預先建立所述預設水刀圖像模板集合、所述預設射流圖像模板集合之間的映射關系；
14、在匹配結果滿足預設的第二條件的情況下時，判斷所述實際水刀圖像、所述實際射流圖像是否符合所述映射關系；如符合則判定為所述粗略偏轉角度為高可信度，否則判定為所述粗略偏轉角度為低可信度。
15、根據本專利技術，在偏轉角度的判斷為高可信度的情況下，能夠減少水刀的調整次數，減輕患者的負擔。在偏轉角度的判斷為低可信度的情況下，能夠分步逼近正確的水刀位姿，確保調整的準確度。
16、在一個優選的方式中，在所述偏轉角度計算步驟中，在匹配結果不滿足所述第二條件的情況下，
17、若匹配結果滿足預設的第三條件，則獲取間隔設置的第一橫斷面、第二橫斷面的超聲圖像，所述水刀在所述第一橫斷面、所述第二橫斷面對應的超聲圖像中分別呈現為第一成像點、第二成像點；基于所述第一成像點、所述第二成像點的位置，確定所述水刀在物理空間坐標系中對應的直線方程；
18、若匹配結果不滿足所述第三條件，則僅獲取一個橫斷面的超聲圖像，基于所述水刀在該橫斷面對應的超聲圖像中的成像點的位置和所述刀孔在所述矢狀面圖像中的成像點的位置，確定所述水刀在物理空間坐標系中對應的直線方程；
19、所述第三條件為：所述粗略偏轉角度大于預設的第三偏轉角度閾值，及/或，所述粗略偏移距離大于預設的第三偏移距離閾值。
20、根據前述本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種水刀的偏轉程度識別方法，所述水刀具備能夠噴射射流的刀孔，其特征在于，包含如下步驟：
2.根據權利要求1所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征在于，
3.根據權利要求2所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征在于，
5.根據權利要求3所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征在于，
6.根據權利要求3所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征在于，
7.根據權利要求3-6中任一項所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征在于，
8.根據權利要求7所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征在于，
9.根據權利要求7所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征在于：
10.根據權利要求7所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征在于：
11.根據權利要求10所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征在于：
12.一種水刀的偏轉程度識別系統，其特征在于：
【技術特征摘要】
1.一種水刀的偏轉程度識別方法，所述水刀具備能夠噴射射流的刀孔，其特征在于，包含如下步驟：
2.根據權利要求1所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征在于，
3.根據權利要求2所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征在于，
5.根據權利要求3所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征在于，
6.根據權利要求3所述的水刀的偏轉程度識別方法，其特征...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳文波，史策，趙靜，
申請(專利權)人：北京智愈醫療科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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