乳腺全自動(dòng)活檢穿刺方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種適配于各種俯臥式乳腺顯像的全自動(dòng)活檢穿刺方法及裝置，所述方法包括：用乳腺固定罩固定乳腺，通過醫(yī)學(xué)影像采集所述乳腺固定罩內(nèi)乳腺的三維圖像，定位所述三維圖像中的病灶，調(diào)節(jié)灰度值識(shí)別出所述乳腺的邊界，通過最優(yōu)化算法計(jì)算從所述病癥到所述邊界的最優(yōu)穿刺路徑；配準(zhǔn)所述乳腺的物理空間與所述三維圖像，生成控制信息，控制機(jī)械穿刺系統(tǒng)進(jìn)行穿刺手術(shù)。本發(fā)明操作簡單效率高。
【專利說明】乳腺全自動(dòng)活檢穿刺方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種適配于各種俯臥式乳腺顯像的全自動(dòng)活檢穿刺方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一。早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷、早期治療是減少乳腺癌的發(fā)病率、減低死亡率的關(guān)鍵。利用乳腺鑰靶攝X線攝影檢查技術(shù)進(jìn)行普查表明，正常人群有2% -4%為不可觸及性乳腺病變NPBL(Non-Palpable Breast Lesions)，其中20% -30%為惡性病變。
[0003]但對(duì)于微小病灶(〈10mm)，乳腺鑰靶攝X線攝影檢查技術(shù)難以完全對(duì)其做出準(zhǔn)確診斷。據(jù)權(quán)威調(diào)查得知，在IOmm以下尺度上發(fā)現(xiàn)乳腺腫瘤，能延長患者壽命5~10年。而臨床上，通過經(jīng)皮穿刺活檢的方式，可對(duì)微小病灶進(jìn)行準(zhǔn)確診斷。
[0004]經(jīng)皮穿刺活檢手術(shù)是一種從患者體內(nèi)取出病變組織，進(jìn)行病理學(xué)檢查以明確診斷的的微創(chuàng)手術(shù)，可以有效診斷送檢病例。因創(chuàng)傷小、疼痛輕、手術(shù)并發(fā)癥少、恢復(fù)快及費(fèi)用低等特點(diǎn)，越來越受到醫(yī)生和病人的歡迎。
[0005]對(duì)于NPBL，直接通過外科手術(shù)進(jìn)行活檢的難度很大。隨著醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，很多本領(lǐng)域的技術(shù)人員開始采用結(jié)合醫(yī)學(xué)影像技術(shù)和經(jīng)皮穿刺微創(chuàng)手術(shù)的方式，來對(duì)乳腺腫瘤進(jìn)行準(zhǔn)確診斷。具體方法是，利用圖像引導(dǎo)(如X線、超聲、磁共振成像等)進(jìn)行定位，來改善穿刺手術(shù)的精度，結(jié)合外科手術(shù)對(duì)乳腺病變組織進(jìn)行微創(chuàng)活檢手術(shù)，以獲取可靠的病理組織學(xué)標(biāo)本，從而對(duì)乳腺病變組織進(jìn)行明確診斷。
[0006]傳統(tǒng)的醫(yī)療影像檢測手段，包括先進(jìn)的X線放射成像、計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CT (Computed Tomography)、超聲成像、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)、X線乳腺放射成像和骨掃描成像等在乳腺癌早期診斷中起著非常重要的作用，可極大地提高對(duì)乳腺癌診斷和治療效果。但是這些影像學(xué)技術(shù)都是結(jié)構(gòu)成像，基于腫瘤在解剖結(jié)構(gòu)、組織血流灌注的改變來觀察病灶，以間接達(dá)到對(duì)乳癌診斷、鑒別診斷和療效觀察。繼傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)之后，正電子發(fā)射斷層成像(Positron Emission Tomography, PET)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)(Single-Photon Emission Computed Tomography, SPECT),作為乳腺癌早期診斷掃描技術(shù)，在乳腺疾病診斷方面得到越來越多關(guān)注和應(yīng)用。它們屬于功能成像，在獲取人體或動(dòng)物的某些器官或病灶的功能信息方面有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，獲得的數(shù)據(jù)更有價(jià)值。更值得關(guān)注的是，近年來PEM掃描儀作為一種乳腺專用正電子發(fā)射斷層掃描儀已經(jīng)成為國際上正電子發(fā)射成像技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，美、歐、日等許多大學(xué)及核科學(xué)研究機(jī)構(gòu)均開展了 PEM技術(shù)和樣機(jī)的研究工作。PEM可以通過斷層掃描重建出乳腺的三維圖像，并具有較高分辨率，可以檢測到微小(<10_)的乳腺病變，故而在其引導(dǎo)下穿刺活檢的精確度也會(huì)得到再次提高。
[0007]雖然，醫(yī)學(xué)影像技術(shù)是一種簡便易行、無創(chuàng)以及能明確顯示受檢組織解剖位置的檢測手段。在醫(yī)學(xué)影像的引導(dǎo)下，經(jīng)皮穿刺活檢手術(shù)的精確度可得到大大提高。但是常常因乳腺缺少確切的參照標(biāo)志而無法為外科手術(shù)活檢提供準(zhǔn)確的定位。特別是當(dāng)通過醫(yī)學(xué)影像技術(shù)檢查，檢查結(jié)果顯示為間接征象時(shí)，更難以通過這些影像技術(shù)為手術(shù)活檢作出精確的定位。
[0008]目前臨床中的經(jīng)皮穿刺活檢手術(shù)通常是由醫(yī)生利用醫(yī)學(xué)影像所得到的圖像信息，以及臨床經(jīng)驗(yàn)確定皮膚進(jìn)針點(diǎn)和病灶，然后手動(dòng)進(jìn)針，直到針尖命中。因此，臨床中的手動(dòng)穿刺手術(shù)，由于現(xiàn)有技術(shù)及手持活檢設(shè)備的局限性，存在穿刺角度受限、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性不高、過于依賴醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)等問題。而傳統(tǒng)搭載于醫(yī)學(xué)影像設(shè)備上的活檢設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，活檢角度，運(yùn)動(dòng)方式都欠佳，尤其是對(duì)于一些精度較高的可探測俯臥式自然下垂乳腺的影像設(shè)備，目前還沒有相應(yīng)的高效便捷安全的設(shè)備對(duì)乳腺進(jìn)行準(zhǔn)確的穿刺活檢。
[0009]有鑒于此，現(xiàn)有技術(shù)有待改進(jìn)和提聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的之一是提供一種乳腺的全自動(dòng)活檢穿刺方法。另一目的是提供一種應(yīng)用于乳腺全自動(dòng)活檢穿刺方法的穿刺裝置。
[0011]本公開的其他目的、特性和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過本公開的實(shí)踐而習(xí)得。
[0012]根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供一種乳腺的全自動(dòng)活檢穿刺方法，包括:用乳腺固定罩固定乳腺，通過醫(yī)學(xué)影像采集所述乳腺固定罩內(nèi)乳腺的三維圖像，定位所述三維圖像中病灶，調(diào)節(jié)灰度值 識(shí)別出所述乳腺的邊界，通過最優(yōu)化算法計(jì)算從所述病癥到所述邊界的最優(yōu)穿刺路徑；配準(zhǔn)所述乳腺的物理空間與所述三維圖像，生成控制信息，控制機(jī)械穿刺系統(tǒng)進(jìn)行穿刺手術(shù)。
[0013]根據(jù)本公開的另一方面，提供一種應(yīng)用乳腺全自動(dòng)活檢穿刺方法的全自動(dòng)活檢穿刺裝置，包括:乳腺固定罩，用于固定俯臥式乳腺；醫(yī)學(xué)影像裝置，用于采集所述乳腺及所述乳腺固定罩的三維圖像；控制系統(tǒng)，用于根據(jù)所述三維圖像產(chǎn)生所述乳腺的直線最優(yōu)穿刺路徑，配準(zhǔn)所述乳腺的物理空間位置數(shù)據(jù)與所述三維圖像，并產(chǎn)生控制信息；機(jī)械穿刺裝置，在所述控制信息的控制下對(duì)所述乳腺固定罩內(nèi)的乳腺進(jìn)行穿刺手術(shù)。
[0014]例如，所述乳腺固定罩用于固定單側(cè)俯臥式自然下垂的乳腺，包括:本體、定位物，所述定位物設(shè)置于所述醫(yī)學(xué)影像裝置的視野內(nèi)，作為空間標(biāo)志物用于空間定位。所述的活檢穿刺裝置，其特征在于，所述定位物為可定位的圖案和定位標(biāo)記物其中至少之一，所述可定位的圖案設(shè)置于所述本體上，為具有位置預(yù)定的多個(gè)柵格、多個(gè)圓環(huán)、多個(gè)圓孔、多個(gè)三角形、多個(gè)多邊形其中至少之一的圖案。某一實(shí)施例中，該標(biāo)記物可于所述醫(yī)學(xué)影像裝置中顯像，所述可定位的圖案設(shè)置于所述本體上。
[0015]例如，醫(yī)學(xué)影像裝置是PEM、PET、CT, MRI或SPECT中的至少一種。
[0016]例如，控制系統(tǒng)包括:穿刺路徑計(jì)算模塊，醫(yī)生通過醫(yī)學(xué)影像來識(shí)別勾畫穿刺區(qū)，調(diào)節(jié)灰度值識(shí)別出乳腺的邊界，根據(jù)所述病灶和所述邊界信息，采用最優(yōu)化算法計(jì)算所述直線最優(yōu)穿刺路徑；空間配準(zhǔn)模塊，配準(zhǔn)所述三維圖像與所述乳腺的物理空間數(shù)據(jù)而得到配準(zhǔn)位置信息；控制模塊，根據(jù)所述直線最優(yōu)穿刺路徑以及所述配準(zhǔn)位置信息產(chǎn)生控制信息，并發(fā)送至機(jī)械穿刺系統(tǒng)，以控制所述機(jī)械穿刺系統(tǒng)動(dòng)作。
[0017]例如，所述控制系統(tǒng)還包括:安全模塊，當(dāng)檢測到穿刺深度超過一預(yù)設(shè)深度時(shí)，發(fā)出警報(bào)或卡死所述機(jī)械穿刺裝置，以保障整個(gè)穿刺過程的安全；人機(jī)交互模塊，所述人機(jī)交互模塊可接收外部指令并反饋至所述控制系統(tǒng)。
[0018]例如,所述機(jī)械穿刺系統(tǒng)包括:穿刺機(jī)構(gòu)，包括活檢針和活檢槍，所述活檢槍固定所述活檢針并控制所述活檢針的運(yùn)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括手臂、傳動(dòng)裝置和旋轉(zhuǎn)裝置，所述穿刺機(jī)構(gòu)固定連接于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于移動(dòng)所述穿刺機(jī)構(gòu)進(jìn)行穿刺手術(shù)。
[0019]例如，所述活檢針可直接或間接的設(shè)置于手臂上，實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)或擺動(dòng)。手臂固定設(shè)置于傳動(dòng)裝置和旋轉(zhuǎn)裝置上，實(shí)現(xiàn)活檢針的滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明手術(shù)時(shí)間短，進(jìn)針角度多，給病人造成的疼痛低，操作簡單效率高。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單小巧，運(yùn)動(dòng)方式靈活，可多角度穿刺。該穿刺活檢方法的掃描和活檢采用相同的體位，避免了常規(guī)活檢乳腺在受壓拍片時(shí)的病灶位置與平臥手術(shù)臺(tái)上時(shí)差異很大，導(dǎo)致的定位不準(zhǔn)確。其機(jī)械自動(dòng)化的設(shè)計(jì)，具有更高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，并能降低醫(yī)生的勞動(dòng)強(qiáng)度，可以大大緩解醫(yī)生在手術(shù)過程中由疲憊手抖引起的穿刺不準(zhǔn)確現(xiàn)象，進(jìn)而提高精確度，減少穿刺次數(shù)，同時(shí)提高病人的舒適度。該裝置對(duì)醫(yī)生的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)要求較低，便于大中小醫(yī)院的普及使用。因此，本發(fā)明具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1示意性示出本發(fā)明實(shí)施例的乳腺全自動(dòng)活檢穿刺裝置的乳腺固定罩。
[0022]圖2示意性示出本發(fā)明實(shí)施例的乳腺全自動(dòng)活檢穿刺裝置的控制系統(tǒng)的方框圖。
[0023]圖3A和3B示意性示出本發(fā)明實(shí)施例的乳腺全自動(dòng)活檢穿刺裝置的機(jī)械穿刺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
[0024]圖4示意性示出本發(fā)明實(shí)施例的乳腺全自動(dòng)活檢穿刺裝置的機(jī)械穿刺系統(tǒng)與乳腺固定罩的結(jié)構(gòu)簡圖及動(dòng)作示意圖。
[0025]圖5示意性示出本發(fā)明實(shí)施例的乳腺全自動(dòng)活檢穿刺方法流程圖。
[0026]圖6示意性示出圖5中本發(fā)明實(shí)施例的乳腺全自動(dòng)活檢穿刺方法中的步驟S107的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施例將在以下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實(shí)施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及附圖在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例的乳腺全自動(dòng)活檢穿刺裝置，包括乳腺固定罩1、醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)、控制系統(tǒng)3、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和機(jī)械穿刺系統(tǒng)2。
[0029]下面結(jié)合附圖具體介紹本發(fā)明實(shí)施例的乳腺全自動(dòng)活檢穿刺裝置。
[0030]乳腺固定罩I用于固定乳腺，以便醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)對(duì)乳腺進(jìn)行圖像采集，以及控制系統(tǒng)3對(duì)乳腺的病灶進(jìn)行直接定位，進(jìn)而方便控制機(jī)械穿刺系統(tǒng)對(duì)乳腺進(jìn)行活檢穿刺手術(shù)，避免乳腺的偏移。 [0031]如圖1所示，乳腺固定罩I用于固定單側(cè)俯臥式自然下垂的乳腺，包括本體11、可定位的圖案122或定位標(biāo)記物121。本體11形成有用于容置乳腺的容置空間13，用于容置乳腺。設(shè)定位標(biāo)記物121置于乳腺固定罩I的本體11上的最低點(diǎn)處，而可定位的圖案122設(shè)置于乳腺固定罩I的本體11上，但本發(fā)明不以此為限，定位標(biāo)記物121除了可以設(shè)置在本體11的最低點(diǎn)處外，還可以設(shè)置于本體11或醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)視野內(nèi)的其他位置，用作乳腺的坐標(biāo)參考點(diǎn)，以便于穿刺時(shí)的用作空間標(biāo)志物。在一具體實(shí)施例中，定位標(biāo)記物121可于所述醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)中成像，但本發(fā)明不以此為限。
[0032]可定位的圖案122設(shè)置于所述本體11上，用于空間定位，可以為柵格狀的圖案，且圖案中的各柵格的位置預(yù)定，但本發(fā)明并不以此為限，該可定位的圖案122還可以為環(huán)狀、圓孔狀、三角形、多邊形等其他形狀的圖案。
[0033]在某些實(shí)施例中，乳腺固定罩I的開口部設(shè)有可卡接于配套設(shè)備的連接結(jié)構(gòu)，該連接結(jié)構(gòu)的大小和形狀與配套設(shè)備相匹配，且活動(dòng)設(shè)置于配套成像設(shè)備，該配套設(shè)備例如為醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)，在進(jìn)行活檢手術(shù)時(shí)，乳腺固定罩I可通過該連接結(jié)構(gòu)卡接于醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)而直接固定定位，以便機(jī)械穿刺系統(tǒng)2對(duì)乳腺進(jìn)行活檢穿刺，避免乳腺的偏移。
[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，乳腺固定罩I還包括膠狀物(未示出)，該膠狀物可將整個(gè)乳腺固定罩I粘在乳腺上。在一個(gè)實(shí)施例中，乳腺固定罩I還包括背帶/肩帶(未示出)，該背帶/肩帶可將乳腺固定罩I捆綁在人身體上，保證乳腺固定而不會(huì)移位。在一個(gè)實(shí)施例中，在乳腺固定罩I的本體11的內(nèi)表面最低點(diǎn)處還設(shè)置有保護(hù)乳頭的裝置。
[0035]在本發(fā)明實(shí)施例中，通過乳腺固定罩I上的定位標(biāo)記物121或可定位的圖案122可將位于乳腺固定罩I中的乳腺的物理空間與醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)所采集的乳腺的三維圖像對(duì)應(yīng)起來。在一具體實(shí)施例中，可以定位標(biāo)記物121作為坐標(biāo)參考點(diǎn)，根據(jù)乳腺固定罩I上位置已知的環(huán)狀、圓孔 狀、三角形、多邊形或柵格狀圖案，從而方便建立乳腺的實(shí)際物理空間與乳腺的圖像空間之間的配準(zhǔn)，但本發(fā)明不以此為限，定位標(biāo)記物121或可定位的圖案122還可分別單獨(dú)執(zhí)行定位功能。
[0036]醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)，利用乳腺固定罩I對(duì)患者的乳腺進(jìn)行固定后，用于掃描固定后的患者乳腺，用于采集乳腺固定罩I及其內(nèi)的乳腺的三維圖像，得到能顯示病灶點(diǎn)的圖像，以便手動(dòng)、自動(dòng)勾畫病灶，從而使用該三維圖形引導(dǎo)活檢手術(shù)。在得到乳腺的三維圖像后，醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)還將該三維圖像傳輸給控制系統(tǒng)3，以便控制系統(tǒng)3對(duì)該三維圖像進(jìn)行后續(xù)處理。在一實(shí)施例中，控制系統(tǒng)，設(shè)置于醫(yī)學(xué)影像裝置的計(jì)算機(jī)終端設(shè)備中，但本發(fā)明不以此為限。在圖像掃描過程中，患者采取俯臥位，乳腺自然下垂，將待檢測一側(cè)的乳腺固定于乳腺固定罩I內(nèi)，掃描過程中保持身體不動(dòng)。本發(fā)明實(shí)例中的醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)采用PEM，但本發(fā)明并不以此為限，也可以采用PET、MR1、CT或SPECT等核醫(yī)學(xué)分子功能影像系統(tǒng)中的至少一種。
[0037]圖2示意性示出本發(fā)明實(shí)施例的乳腺全自動(dòng)活檢穿刺裝置的控制系統(tǒng)3的方框圖。
[0038]如圖2所示，控制系統(tǒng)3，包括人機(jī)交互模塊31、穿刺路徑計(jì)算模塊32、空間配準(zhǔn)模塊33、控制模塊34以及安全模塊35。控制系統(tǒng)3用于根據(jù)醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)所采集的三維圖像產(chǎn)生乳腺的直線最優(yōu)穿刺路徑，并根據(jù)乳腺的物理空間位置與所述三維圖像得到的配準(zhǔn)位置信息，以及根據(jù)所述的配準(zhǔn)位置信息以及所述直線最優(yōu)穿刺路徑產(chǎn)生控制信息，并將該控制信息發(fā)送至機(jī)械穿刺系統(tǒng)2，以控制機(jī)械穿刺系統(tǒng)2動(dòng)作。其中，人機(jī)交互模塊31可接收外部指令，并將該外部指令反饋給所述控制模塊34。在一實(shí)施例中，該外部指令包括選取所述三維圖像中的特定區(qū)域作為乳腺的病灶。例如，人機(jī)交互模塊31可接收醫(yī)生在乳腺的三維醫(yī)學(xué)圖像中自主勾畫出其中的可疑病灶，并將該勾畫出的可疑病灶信息發(fā)送給控制模塊34。根據(jù)醫(yī)生勾畫的人工可疑病灶，控制模塊會(huì)自動(dòng)搜索匹配，然后人機(jī)交互模塊31將相近灰度值的地方自動(dòng)圈出來，作為對(duì)應(yīng)的欲穿刺區(qū)域，可以避免醫(yī)生漏勾畫病灶或誤差較大的問題。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，醫(yī)生還可以對(duì)控制系統(tǒng)3自動(dòng)選擇的可疑病灶進(jìn)行修改，以自由修改欲穿刺區(qū)域并最終確定穿刺區(qū)域。
[0039]穿刺路徑計(jì)算模塊32，用于根據(jù)所述三維圖像中的病灶計(jì)算從乳腺邊界到所述欲穿刺區(qū)域的直線最優(yōu)穿刺路徑。
[0040]具體地，醫(yī)生確定穿刺區(qū)域后，穿刺路徑計(jì)算模塊32自動(dòng)計(jì)算并輸出穿刺區(qū)域靶點(diǎn)坐標(biāo)。在進(jìn)行活檢穿刺手術(shù)時(shí)，即對(duì)該靶點(diǎn)進(jìn)行采樣和檢測。需要注意的是，在選取的感興趣區(qū)域內(nèi)，控制系統(tǒng)3都可自動(dòng)計(jì)算出所選取區(qū)域中靶點(diǎn)及其坐標(biāo)(X0，y0，z0)信息，并且根據(jù)醫(yī)生自主改動(dòng)或挑選欲穿刺的靶點(diǎn)，控制系統(tǒng)3也會(huì)輸出對(duì)應(yīng)的位置信息，為此使得本發(fā)明可完成自動(dòng)化或半自動(dòng)化穿刺。
[0041]穿刺路徑計(jì)算模塊32根據(jù)預(yù)設(shè)閾值，自動(dòng)識(shí)別出乳腺的邊界及計(jì)算出所述邊界的位置信息。其中，所述預(yù)設(shè)閾值是根據(jù)整個(gè)圖像的灰度直方圖確定，例如為23，但本發(fā)明不以此為限，還可以根據(jù)具體情況設(shè)置為其他值?？梢匀藶楦淖?，而不一定是固定不變的。例如，通過人機(jī)交互模塊31接收用戶設(shè)定的新的預(yù)設(shè)閾值，然后將該新的預(yù)設(shè)閾值傳輸至控制模塊34，控制模塊34將預(yù)設(shè)閾值改變?yōu)樵撚脩粼O(shè)定的該新的預(yù)設(shè)閾值，繼續(xù)進(jìn)行乳腺邊界識(shí)別?？傊?，通過調(diào)節(jié)灰度值定位出乳腺邊界及邊界的位置信息，得到乳腺的邊界位置坐標(biāo)(a i, β i, Y i)，i e自然數(shù)。 [0042]此外，根據(jù)三維圖像中的靶點(diǎn)信息和乳腺固定罩上的參考點(diǎn)，穿刺路徑計(jì)算模塊32還利用最優(yōu)化算法，計(jì)算從靶點(diǎn)到邊界的直線最優(yōu)穿刺路徑。根據(jù)三維圖像中的靶點(diǎn)位置信息和乳腺固定罩上的坐標(biāo)參考點(diǎn)、各柵格頂點(diǎn)的位置信息，計(jì)算從靶點(diǎn)(x0，y0，z0)到乳腺邊界(ai，β?, yi)的直線最優(yōu)穿刺路徑。限制條件是在可以進(jìn)針的范圍，直線路徑，避開柵格的邊、避開乳暈位置、離胸壁在一個(gè)安全的距離、求最優(yōu)的路徑以及路徑的長度。
[0043]本發(fā)明某一實(shí)施例，以祀點(diǎn)(x0，y0，z0)為起始點(diǎn)，邊界上的各柵格頂點(diǎn)為終點(diǎn)，先求出一個(gè)最短路徑的柵格頂點(diǎn)，然后在它附近尋找一個(gè)最優(yōu)穿刺點(diǎn)。優(yōu)化算法可以采用現(xiàn)有的最優(yōu)化算法，比如迪科斯徹(dijkstra)算法、蟻群算法、模擬退火算法、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等，或者采用各算法相結(jié)合的方式。在此不再贅述。
[0044]該直線最優(yōu)穿刺路徑包括:實(shí)施活檢穿刺手術(shù)時(shí)的進(jìn)針點(diǎn)、進(jìn)針方向和進(jìn)針距離，即邊界點(diǎn)位置、邊界點(diǎn)至靶點(diǎn)的路徑方向以及該路徑的長度。
[0045]空間配準(zhǔn)模塊33，利用乳腺固定罩I上設(shè)置的定位標(biāo)記物或定位圖案，配準(zhǔn)三維圖像與乳腺的物理空間數(shù)據(jù)而得到的配準(zhǔn)位置信息。某一實(shí)施例中，以乳腺固定罩I的定位標(biāo)記物121作為坐標(biāo)參考點(diǎn)，結(jié)合乳腺固定罩I上位置已知的環(huán)狀或柵格狀圖案，使用配準(zhǔn)算法配準(zhǔn)乳腺的三維圖像與乳腺的實(shí)際物理空間數(shù)據(jù)，得到的配準(zhǔn)位置信息。
[0046]其中，配準(zhǔn)本身以現(xiàn)有的方式利用在最簡單的構(gòu)成中基于校正坐標(biāo)系的適當(dāng)配準(zhǔn)方法進(jìn)行。本領(lǐng)域的技術(shù)人員從醫(yī)學(xué)成像的圖像處理中已知大量用于此目的的配準(zhǔn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圖像空間和物理空間精確配準(zhǔn)。其中配準(zhǔn)常用的配準(zhǔn)算法例如為Powell法、下山單純形法、Arent法、Levenberg-Marguadrt法、Newton-Raphson迭代法、隨機(jī)搜索法、梯度下降法、遺傳算法、模擬退火法、幾何hash法或半窮盡搜索法其中之一，在此不再贅述。
[0047]再次，將上述直線最優(yōu)穿刺路徑和上述的配準(zhǔn)位置信息輸入傳輸控制模塊34中，控制模塊34根據(jù)上述直線最優(yōu)穿刺路徑和上述的配準(zhǔn)位置信息產(chǎn)生控制信息，該控制信息用于控制所述機(jī)械穿刺系統(tǒng)動(dòng)作，以對(duì)乳腺進(jìn)行活檢穿刺手術(shù)。具體地，該控制信息包括機(jī)械穿刺系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)路線和軌跡。在一實(shí)施例中，醫(yī)生也可對(duì)該控制信息做出調(diào)整，確定出最終的機(jī)械穿刺系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)路線和軌跡。如果手術(shù)過程中沒有異常情況，就一直執(zhí)行之前的命令，直到完成整個(gè)穿刺活檢手術(shù)。如果手術(shù)過程中有任何其他情況，醫(yī)生可以隨時(shí)通過控制模塊34終止之前的命令，并重新發(fā)出指令，及時(shí)調(diào)整。
[0048]此外，控制模塊34的輸出端配置有一數(shù)模轉(zhuǎn)化裝置，控制模塊34發(fā)出控制機(jī)械穿刺系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作的控制信息，該控制信息通過數(shù)模轉(zhuǎn)化裝置被轉(zhuǎn)化模擬控制信息。
[0049]數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，將所述控制信息轉(zhuǎn)換為模擬控制信息并將所述模擬控制信息發(fā)送至所述機(jī)械穿刺系統(tǒng)。具體地，數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊的輸出端連接機(jī)械穿刺系統(tǒng)，數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊的輸入端接收制模塊34發(fā)出的控制信息，并將該控制信息轉(zhuǎn)化為模擬控制信息后傳給機(jī)械穿刺系統(tǒng)。機(jī)械穿刺系統(tǒng)就可按順序精確的執(zhí)行控制命令，來完成穿刺手術(shù)。
[0050]安全模塊35，能夠根據(jù)一預(yù)設(shè)穿刺深度閾值發(fā)出警報(bào)，具體地，當(dāng)安全模塊檢測到穿刺深度超過該預(yù)設(shè)穿刺深度閾值時(shí)，發(fā)出警報(bào)。在一實(shí)施例中，安全模塊35還能在穿刺深度超過另一預(yù)設(shè)深度值時(shí)，自動(dòng)卡死機(jī)械穿刺系統(tǒng)2，以終止手術(shù)，保障整個(gè)穿刺過程的安全。其中，該另一預(yù)設(shè)深度值大于或等于該預(yù)設(shè)穿刺深度閾值。警報(bào)與卡死功能可同時(shí)設(shè)置于安全模塊35，也可單獨(dú)設(shè)置。此外，安全模塊35還能隨時(shí)在人工控制下卡死，以隨時(shí)終止手術(shù)。
[0051]機(jī)械穿刺系統(tǒng)2，用于在控制系統(tǒng)3的控制下，自動(dòng)完成活檢穿刺手術(shù)。在進(jìn)行活檢手術(shù)的過程中，患者采取與圖像掃描過程中同樣的俯臥體位，乳腺自然下垂，將待檢測一側(cè)的乳腺固定于乳腺固定罩I內(nèi)，活檢穿刺過程中保持身體不動(dòng)。以此避免了常規(guī)活檢手術(shù)中，患者平臥手術(shù)臺(tái)上而造成與乳腺在掃描拍片時(shí)的穿刺位置差異過大，導(dǎo)致穿刺定位不準(zhǔn)確的問題。
[0052]如圖3A、圖3B和圖4所示，機(jī)械穿刺系統(tǒng)2包括本體20、底座3、電機(jī)4、傳動(dòng)裝置
6、穿刺機(jī)構(gòu)7、旋轉(zhuǎn)裝置8、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5、送檢臺(tái)9以及保護(hù)罩(未示出)。其中，本體20設(shè)置于所述底座3上。底座3用于支撐機(jī)械穿刺系統(tǒng)2。電機(jī)4設(shè)置于本體20,用于為機(jī)械穿刺系統(tǒng)2提供驅(qū)動(dòng)力，但本發(fā)明不以此為限，為機(jī)械穿刺系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)力的機(jī)構(gòu)還可以為其他裝置。
[0053]在底座盤3上開有同心圓的環(huán)形導(dǎo)線槽，環(huán)形導(dǎo)線槽中放入分別電源引線，電機(jī)與電源引線之間用具有彈性的銅片鏈接，用于為電機(jī)4提供供電，其中，該電機(jī)4可為同步電機(jī)，但本發(fā)明不以此為限。
[0054]在一實(shí)施例中，本體20具有一支柱201，且支柱201的下端可設(shè)置一滑輪，以方便本體20于平行于底座3的水平面繞Z軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0055]在一實(shí)施例中，保護(hù)罩為圓筒狀，連接底座3以及送檢臺(tái)9,可支撐送檢臺(tái)9,能為保護(hù)罩內(nèi)的部件提供保護(hù)作用。 [0056]在一實(shí)施例中，送檢臺(tái)9為中部中空的圓環(huán)片，用于卡持乳腺固定罩I。其中，乳腺固定罩I的開口部卡接于醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)床體或者送檢臺(tái)9，且乳腺固定罩I與床體或送檢臺(tái)9之間為活動(dòng)連接。在進(jìn)行活檢手術(shù)時(shí)，乳腺固定罩I可通過醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)床體或者送檢臺(tái)9卡接于機(jī)械穿刺系統(tǒng)2而直接固定定位，以便機(jī)械穿刺系統(tǒng)2對(duì)乳腺進(jìn)行活檢穿刺，避免乳腺的偏移。
[0057]在一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5，包括弧形臂51、大手臂52、小手臂53、傳動(dòng)裝置6以及旋轉(zhuǎn)裝置8。穿刺機(jī)構(gòu)7固定連接于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5用于移動(dòng)穿刺機(jī)構(gòu)7進(jìn)行穿刺手術(shù)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5可接收控制系統(tǒng)所傳遞的控制信息，并自動(dòng)根據(jù)該控制信息，驅(qū)動(dòng)穿刺機(jī)構(gòu)完成整個(gè)穿刺過程。
[0058]在一實(shí)施例中，傳動(dòng)裝置6設(shè)置于本體20，在電機(jī)4的驅(qū)動(dòng)力下，可帶動(dòng)穿刺機(jī)構(gòu)7做往返運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)裝置6,包括第一齒輪61、第二齒輪62、第三齒輪63。第一齒輪61與第二齒輪62嚙合連接，設(shè)置與本體20的同一端，第三齒輪63設(shè)置于本體20的另一端。傳動(dòng)裝置6控制弧形臂51上的大手臂53沿弧形臂51運(yùn)動(dòng)。
[0059]在一實(shí)施例中，弧形臂51包括弧形部511和水平部512，水平部512附設(shè)于第二齒輪62和第三齒輪63上，弧形部511與水平部512相接?；⌒尾?11位于第二齒輪62和第三齒輪63的之間且遠(yuǎn)離底座3設(shè)置，弧形部511的直徑大于乳腺固定罩I的直徑，這樣弧形部511于弧形和水平方向的移動(dòng)范圍可以完全覆蓋住乳腺固定罩1，以便于將穿刺機(jī)構(gòu)7帶動(dòng)至適于實(shí)施活檢穿刺手術(shù)的位置?；⌒伪?1上固定連接有大手臂53，大手臂53可在傳動(dòng)裝置6的控制下沿弧形臂51做往返運(yùn)動(dòng)。具體地，第一齒輪61在電機(jī)4的驅(qū)動(dòng)下可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而同步帶動(dòng)第二齒輪62運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而弧形臂5上的大手臂53以及第三齒輪63在第二齒輪62的帶動(dòng)下分別作水平往返運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 [0060]在一實(shí)施例中，大手臂52，固定于弧形部511上，可隨著傳動(dòng)裝置6作弧形和水平方向的運(yùn)動(dòng)，還可隨著旋轉(zhuǎn)裝置8繞Z軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在一實(shí)施例中，弧形部511的外表面為皮帶，該皮帶的寬度正好與設(shè)置于其上大手臂52相匹配，在皮帶上開有安裝孔，在大手臂52底部有尖刺，尖刺透過安裝孔固定于皮帶上，這樣就可以固定大手臂52，也可以隨著傳動(dòng)結(jié)構(gòu)6運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)大手臂52于弧形部511上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。但本發(fā)明不以此為限，根據(jù)具體應(yīng)用情況的不同，弧形部511還可以為其他的材料，或大手臂52還可固定于弧形臂51的其他位置上。
[0061]在一實(shí)施例中，小手臂53 —端可擺動(dòng)并滑動(dòng)地設(shè)置于大手臂52上，另一端與活檢槍71連接，且活檢槍71可擺動(dòng)并滑動(dòng)地設(shè)置于小手臂53上。其中，小手臂53可在大手臂52的控制下運(yùn)動(dòng)，小手臂53控制活檢槍71的運(yùn)動(dòng)。例如，小手臂53可沿大手臂52做上下滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)小手臂53運(yùn)動(dòng)至大手臂52的頂點(diǎn)時(shí)，可沿著大手臂52的頂點(diǎn)做旋轉(zhuǎn)。
[0062]在一實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)裝置8設(shè)置于本體20與底座3之間，可繞自身于平行于底座3的水平面做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)設(shè)置于旋轉(zhuǎn)裝置8上以及設(shè)置于本體20上的弧形臂51、大手臂52、小手臂53、穿刺機(jī)構(gòu)7以及旋轉(zhuǎn)裝置8繞Z軸做旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。
[0063]在一實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)裝置8采用電機(jī)帶動(dòng)蝸輪蝸桿使本體沿Z軸旋轉(zhuǎn)，但本發(fā)明不以此為限，為機(jī)械穿刺系統(tǒng)提供還可以為其他裝置。在一實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)8包括支撐立柱、滾珠球軸承內(nèi)圈、渦輪與蝸桿以及滾珠球軸承外圈。支撐立柱頂部緊密配合滾珠球軸承內(nèi)圈，支撐立柱中部過盈配合有渦輪，渦輪與蝸桿之間機(jī)械配合，支撐立柱設(shè)置于傳動(dòng)裝置6底部，滾珠球軸承外圈固定于底盤3中部。
[0064]在蝸桿的頂端配合有90°錐齒輪一組，其中一個(gè)錐齒輪與電機(jī)固定配合，電機(jī)在得電后旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸桿的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)弧形臂圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)。
[0065]在弧形臂兩端分別放置有限位裝置，限位裝置可以是限位開關(guān)、光柵傳感器等，限位裝置用于防止大手臂52過度旋轉(zhuǎn)；
[0066]在一實(shí)施例中，穿刺機(jī)構(gòu)7，包括活檢針72和活檢槍71，活檢槍71固定活檢針71并控制活檢針71的運(yùn)動(dòng)。如圖3A所示，活檢針72可伸縮地套設(shè)于活檢槍71，活檢槍71可例如為長條狀或圓筒狀?；顧z槍71可沿小手臂53做短距離的滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)穿刺活檢。
[0067]在一實(shí)施例中，活檢針72上設(shè)置有可于醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)中顯相的標(biāo)記點(diǎn)，該標(biāo)記點(diǎn)可位于活檢針72的頂點(diǎn)，并可于三維圖像中顯示其圖像及位置，因而，在手術(shù)過程中，可以于三維圖像中實(shí)時(shí)觀測其運(yùn)動(dòng)軌跡，本發(fā)明實(shí)施例中的標(biāo)記點(diǎn)除了可位于活檢針72的頂點(diǎn)，還可以位于活檢針72的其他部位，本發(fā)明不以此為限?；顧z針72上設(shè)置有微型壓力傳感器(比如醫(yī)用光纖壓力傳感器)，可將手術(shù)中的情況反饋回計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以便及時(shí)調(diào)整?；顧z針72上還配置一針孔攝像頭(未示出)，可以實(shí)時(shí)觀測乳腺的物理情況。在一實(shí)施例中，可以設(shè)定一閾值，當(dāng)該微型壓力傳感器所感測的壓力大于或小于該閾值時(shí)，說明活檢針72進(jìn)行穿刺手術(shù)時(shí)發(fā)生了偏移，會(huì)發(fā)出報(bào)警以重新調(diào)整穿刺路徑。
[0068]通過這一系列的運(yùn)動(dòng)，穿刺機(jī)構(gòu)7就可以移動(dòng)至合適的穿刺位置，并在控制模塊34的控制下進(jìn)行活檢手術(shù)。
[0069]圖5示意性 示出本發(fā)明實(shí)施例的乳腺全自動(dòng)活檢穿刺方法，包括步驟SlOO至步驟S107。
[0070]SlOO:通過乳腺固定罩固定住患者的待測乳腺。在進(jìn)行活檢手術(shù)的過程中，患者采取俯臥體位，乳腺自然下垂，將待檢測一側(cè)的乳腺固定于乳腺固定罩內(nèi)，保持身體不動(dòng)。其中，該乳腺固定罩上設(shè)置有定位標(biāo)記物或定位圖案，用于空間定位，某一實(shí)施例中，該定位標(biāo)記物可顯像、該可定位的圖案為環(huán)狀或柵格狀的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不以此為限。
[0071]SlOl:采集乳腺固定罩及其內(nèi)待測乳腺的三維圖像。其中，進(jìn)行圖像采集的醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)是乳腺癌早期診斷掃描儀(Positron Emission Mammography, PEM),但本發(fā)明并不以此為限，也可以是PET、CT、MRI或SPECT中的至少一種。
[0072]S102:在所述三維圖像中確定出乳腺的病灶。根據(jù)待測乳腺的三維圖像，醫(yī)生可以在其中自主勾畫出乳腺的病灶，并將該勾畫出的病灶信息發(fā)送給控制模塊34，但本發(fā)明不以此為限，除了可以通過醫(yī)生人工勾畫出的病灶外，還可以根據(jù)醫(yī)生勾畫的人工可疑病灶，控制模塊會(huì)自動(dòng)搜索匹配，然后人機(jī)交互模塊31將相近灰度值的地方自動(dòng)圈出來，作為對(duì)應(yīng)的欲穿刺區(qū)域，可以避免醫(yī)生漏勾畫病灶或誤差較大的問題。另外，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，醫(yī)生還可以自由對(duì)控制系統(tǒng)3自動(dòng)選擇的病灶進(jìn)行修改。但是最終，需要醫(yī)生確定欲穿刺區(qū)域。
[0073]S103:計(jì)算出該欲穿刺病灶作為靶點(diǎn)，并輸出該靶點(diǎn)的位置信息，在進(jìn)行活檢穿刺手術(shù)時(shí)，需要從病灶中確定出靶點(diǎn)，并對(duì)該靶點(diǎn)出進(jìn)行采樣和檢測，其中，在一實(shí)施例中，醫(yī)生還可自主改動(dòng)或挑選欲穿刺的靶點(diǎn)，控制系統(tǒng)3也會(huì)輸出其對(duì)應(yīng)的位置信息。
[0074]S104:調(diào)節(jié)灰度值，自動(dòng)識(shí)別乳腺的邊界及邊界的位置信息?？筛鶕?jù)預(yù)設(shè)灰度值以及乳腺固定罩，自動(dòng)識(shí)別出乳腺的邊界及計(jì)算出該邊界的位置信息。其中，該預(yù)設(shè)閾值可以人為調(diào)節(jié)改變，而不一定是固定不變的。例如，一實(shí)施方案預(yù)設(shè)灰度值采用23，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，用戶可設(shè)定的新的預(yù)設(shè)灰度閾值，然后將原預(yù)設(shè)閾值替換為該新的預(yù)設(shè)閾值，根據(jù)該新的預(yù)設(shè)閾值，重新計(jì)算出乳腺的邊界及邊界的位置信息。
[0075] S105:采用最優(yōu)化算法計(jì)算最優(yōu)直線穿刺路徑。以靶點(diǎn)(xO，yO, zO)為起始點(diǎn)，邊界上的各柵格頂點(diǎn)為終點(diǎn)，先求出一個(gè)最短路徑的柵格頂點(diǎn)，然后在它附近尋找一個(gè)最優(yōu)穿刺點(diǎn)。優(yōu)化算法可以采用現(xiàn)有的最優(yōu)化算法，比如迪科斯徹(dijkstra)算法、蟻群算法、模擬退火算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等，或者采用各算法相結(jié)合的方式。算法都是現(xiàn)有算法，在此不再贅述。
[0076]S106:將該三維圖像與乳腺的物理空間數(shù)據(jù)相配準(zhǔn)得到的配準(zhǔn)位置信息。具體地，使用常用配準(zhǔn)算法，某一實(shí)施例中，以乳腺固定罩I的定位標(biāo)記物121作為坐標(biāo)參考點(diǎn)，根據(jù)乳腺固定罩I上位置已知的環(huán)狀或柵格狀圖案，利用在最簡單的構(gòu)成中基于校正坐標(biāo)系的適當(dāng)配準(zhǔn)方法，配準(zhǔn)乳腺的三維圖像與乳腺的實(shí)際物理空間數(shù)據(jù)，得到配準(zhǔn)位置信息。
[0077]S107:根據(jù)配準(zhǔn)位置信息，控制機(jī)械穿刺系統(tǒng)自動(dòng)完成活檢穿刺手術(shù)。該配準(zhǔn)位置信息通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊傳輸至機(jī)械穿刺系統(tǒng)，而該機(jī)械穿刺系統(tǒng)能夠自動(dòng)根據(jù)該控制信息完成活檢穿刺手術(shù)。具體地，機(jī)械穿刺系統(tǒng)進(jìn)行如下操作中的至少一種:旋轉(zhuǎn)操作；傳動(dòng)操作；水平移動(dòng)操作；垂直移動(dòng)操作。
[0078]圖6示意性示出本發(fā)明實(shí)施例的乳腺全自動(dòng)活檢穿刺方法中的步驟S107的流程圖。其中，機(jī)械系統(tǒng)包括傳動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)裝置、穿刺機(jī)構(gòu)以及電機(jī)，電機(jī)為傳動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)裝置和穿刺機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)提供電能。傳動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)裝置、穿刺機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及功能在上文已有記載，在此不再贅述。
[0079]S200:旋轉(zhuǎn)裝置在控制信息的控制下于水平面繞Z軸旋轉(zhuǎn)；
[0080]S201:傳動(dòng)裝置在控制信息的控制下使穿刺機(jī)構(gòu)于弧形臂內(nèi)移動(dòng)；
[0081]S202:穿刺機(jī)構(gòu)在控制信息的控制下移動(dòng)至預(yù)定位置；
[0082]S203:穿刺機(jī)構(gòu)在控制信息的控制下根據(jù)直線最優(yōu)路徑對(duì)所述乳腺進(jìn)行穿刺手術(shù)。
[0083]綜上所述，本發(fā)明手術(shù)時(shí)間短，進(jìn)針角度多，給病人造成的疼痛低，操作簡單效率高。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單小巧，運(yùn)動(dòng)方式靈活，可多角度穿刺。該穿刺活檢方法的掃描和活檢采用相同的體位，避免了常規(guī)活檢乳腺在受壓拍片時(shí)的病灶位置與平臥手術(shù)臺(tái)上時(shí)差異很大，導(dǎo)致的定位不準(zhǔn)確。其機(jī)械自動(dòng)化的設(shè)計(jì)，具有更高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，并能降低醫(yī)生的勞動(dòng)強(qiáng)度，可以大大緩解醫(yī)生在手術(shù)過程中由疲憊手抖引起的穿刺不準(zhǔn)確現(xiàn)象，進(jìn)而提高精確度，減少穿刺次數(shù)，同時(shí)提高病人的舒適度。該裝置對(duì)醫(yī)生的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)要求較低，便于大中小醫(yī)院的普及使用。因此，該穿刺活檢方法和裝置具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。
[0084]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到在不脫離本發(fā)明所附的權(quán)利要求所揭示的本發(fā)明的范圍和精神的情況下所作的更動(dòng)與潤飾，均屬本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種乳腺的全自動(dòng)活檢穿刺方法，其特征在于，所述方法包括: 用乳腺固定罩固定乳腺，通過醫(yī)學(xué)影像采集所述乳腺固定罩內(nèi)乳腺的三維圖像，定位所述三維圖像中的病灶，調(diào)節(jié)閾值識(shí)別出所述乳腺的邊界，通過最優(yōu)化算法計(jì)算從所述病癥到所述邊界的最優(yōu)穿刺路徑；配準(zhǔn)所述乳腺的物理空間與所述三維圖像，生成控制信息，控制機(jī)械穿刺系統(tǒng)進(jìn)行穿刺手術(shù)。
2.一種乳腺的全自動(dòng)活檢穿刺裝置，其特征在于，所述裝置包括: 乳腺固定罩，用于固定俯臥式乳腺； 醫(yī)學(xué)影像裝置，用于采集所述乳腺的三維圖像； 控制系統(tǒng)，用于根據(jù)所述三維圖像產(chǎn)生所述乳腺的直線最優(yōu)穿刺路徑，配準(zhǔn)所述乳腺的物理空間位置數(shù)據(jù)與所述三維圖像，并產(chǎn)生控制信息； 機(jī)械穿刺裝置，在所述控制信息的控制下對(duì)所述乳腺固定罩內(nèi)的乳腺進(jìn)行穿刺手術(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活檢穿刺裝置，其特征在于，所述乳腺固定罩用于固定單側(cè)俯臥式自然下垂的乳腺，包括:本體、定位物，所述定位物設(shè)置于所述醫(yī)學(xué)影像裝置的視野內(nèi)，作為空間標(biāo)志物用于空間定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的活檢穿刺裝置，其特征在于，所述定位物為可定位的圖案和定位標(biāo)記物其中至少之 一，所述可定位的圖案設(shè)置于所述本體上，為具有位置預(yù)定的多個(gè)柵格、多個(gè)圓環(huán)、多個(gè)圓孔、多個(gè)三角形、多個(gè)多邊形其中至少之一的圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活檢穿刺裝置，其特征在于，醫(yī)學(xué)影像裝置是PEM、PET、CT、MRI或SPECT中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活檢穿刺裝置，其特征在于，控制系統(tǒng)包括: 穿刺路徑計(jì)算模塊，通過醫(yī)學(xué)影像定位病灶，調(diào)節(jié)閾值識(shí)別出乳腺的邊界，根據(jù)所述病灶和所述邊界信息，采用最優(yōu)化算法計(jì)算所述直線最優(yōu)穿刺路徑； 空間配準(zhǔn)模塊，配準(zhǔn)所述三維圖像與所述乳腺的物理空間數(shù)據(jù)而得到配準(zhǔn)位置信息； 控制模塊，根據(jù)所述直線最優(yōu)穿刺路徑以及所述配準(zhǔn)位置信息產(chǎn)生控制信息，并發(fā)送至機(jī)械穿刺系統(tǒng)，以控制所述機(jī)械穿刺系統(tǒng)動(dòng)作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的活檢穿刺裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括: 安全模塊，當(dāng)檢測到穿刺深度超過一預(yù)設(shè)深度時(shí)，發(fā)出警報(bào)或卡死所述機(jī)械穿刺裝置，以保障整個(gè)穿刺過程的安全； 人機(jī)交互模塊，所述人機(jī)交互模塊可接收外部指令并反饋至所述控制系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活檢穿刺裝置，其特征在于，所述機(jī)械穿刺裝置包括: 穿刺機(jī)構(gòu)，包括活檢針和活檢槍，所述活檢槍固定所述活檢針并控制所述活檢針的運(yùn)動(dòng)； 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括手臂、傳動(dòng)裝置和旋轉(zhuǎn)裝置，所述穿刺機(jī)構(gòu)固定連接于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于移動(dòng)所述穿刺機(jī)構(gòu)進(jìn)行穿刺手術(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的活檢穿刺裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可自動(dòng)根據(jù)所述控制信息，移動(dòng)穿刺機(jī)構(gòu)行穿刺手術(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的活檢穿刺裝置，其特征在于，所述穿刺機(jī)構(gòu)可活動(dòng)地設(shè)置于所述手臂上，所述手臂固定設(shè)置于所述傳動(dòng)裝置和所述旋轉(zhuǎn)裝置上，所述傳動(dòng)裝置和所述旋轉(zhuǎn)裝置控制所述手臂于水平面和垂直平面運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】A61B6/03GK103976762SQ201410219933
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】尹鵬飛, 李琳, 顧笑悅, 于源, 贠明凱, 黃先超, 魏龍 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院高能物理研究所