基于CT图像的肺穿刺术路径规划系统

• 作者: 冯如然 唐翎 俄木依欣 张茜倩 张劲 仲建全 何凌
• 来源期刊: 机器人
• 学科: 工学
• 关键词: 肺穿刺 路径规划 临床约束条件 自适应凝聚层次聚类 多目标优化 手术机器人 CT图像分割
• 年，卷（期）: 2022,（6）
• 所属期刊栏目: 论文与报告
• 页码范围: 694-707
• 页数: 13页
• 分类号: TP24
• 语种: 中文
• DOI: 10.13973/j.cnki.robot.210315

摘要

为了解决传统肺穿刺手术路径规划方法手术并发症风险大、受医师熟练度影响大、无法量化分析手术路径风险等特有的临床问题，设计了一套肺穿刺术最优路径规划方案。首先，基于胸部CT图像对胸部重要器官进行图像分割。然后，将手术风险量化为3个约束性条件和6个目标性条件，用于衡量手术路径的优劣与风险。3个约束性条件为穿刺深度、重要器官避障、入刺角度，6个目标性条件为胸壁厚度、肺内穿刺长度、重要器官之间的距离、路径延长线与重要器官之间的距离、皮肤入刺角、胸膜入刺角。最后，设计自适应凝聚层次聚类算法将路径聚类为“簇”，并利用多目标优化方案对聚类中心点进行量化分析，确定肺穿刺最优路径。实验结果表明，自动规划得到的最优路径经医生确认均符合手术要求，且计算得到的最优路径在医生排序中排名均为前3，证明了本文路径规划方法的合理性与有效性，满足肺穿刺手术路径规划临床需求，可以为医生提供有效的3维可视化穿刺路径指导。