本申請涉及醫(yī)療技術領域，尤其涉及一種醫(yī)療路徑導航方法及系統(tǒng)。

背景技術：

肺部結節(jié)的診斷和治療對于肺癌的早期發(fā)現(xiàn)和治療已經(jīng)具有越來越重要的意義。常規(guī)的肺部結節(jié)活檢方式是采用經(jīng)皮穿刺的方式將穿刺針直接插入肺部獲取活檢樣本，這種穿刺方式有產生氣胸的風險。有研究表明，在肺部經(jīng)皮穿刺，有20-40％的氣胸發(fā)生率，而氣胸是一種嚴重的不良反應，有可能致命。更安全的方式是采用支氣管鏡經(jīng)自然氣道對肺部結節(jié)進行活檢，可以降低不良反應發(fā)生的風險。

但是，有些病變位置比較特殊，例如沒有明顯的自然氣道通達，導致支氣管鏡無法到達病變位置，無法實施活檢或治療。

技術實現(xiàn)要素：

本申請的多個方面提供一種醫(yī)療路徑導航方法及系統(tǒng)，用以將定位導管或治療導管導航至沒有明顯自然氣道通達的病變位置。

本申請實施例提供一種醫(yī)療路徑導航方法，包括：

根據(jù)由CT數(shù)據(jù)重建出的支氣管樹的三維模型及肺內血管的三維模型，確定通往病變區(qū)域路徑上的穿刺起始點和穿刺目標點，并規(guī)劃由主隆突經(jīng)自然氣道到所述穿刺起始點的主導航路徑和從所述穿刺起始點到所述穿刺目標點的穿刺路徑；

在所述主導航路徑的引導下，基于帶有定位傳感器的定位導管將指引導管送入通往所述穿刺起始點的自然氣道中；

在所述指引導管在所述自然氣道中移動的過程中，基于所述定位導管上的定位傳感器定位所述指引導管在所述自然氣道中的位置和方向，并根據(jù)所述指引導管在所述自然氣道中的位置和方向與所述規(guī)劃的主導航路徑的偏離關系，調整所述指引導管在所述自然氣道中的位置和方向，直到將所述指引導管導航至所述穿刺起始點；

將帶有定位傳感器的穿刺導管送入所述指引導管以到達所述穿刺起始點，基于所述穿刺導管上的定位傳感器定位所述穿刺導管的方向，調整所述穿刺導管的方向直到所述穿刺導管朝向所述穿刺目標點為止，并控制所述穿刺導管沿著所述穿刺路徑刺向所述穿刺目標點，以獲得穿刺創(chuàng)口；

取出所述穿刺導管后，將球囊導管送入所述指引導管以到達所述穿刺創(chuàng)口，并控制所述球囊導管擴張所述穿刺創(chuàng)口；

取出所述球囊導管后，將帶定位傳感器的后續(xù)處理用工具送入所述指引導管，基于所述后續(xù)處理用工具上的定位傳感器定位所述指引導管在所述擴張后的穿刺創(chuàng)口中的位置和方向，調整所述指引導管在所述擴張后的穿刺創(chuàng)口中的位置和方向，直到將所述指引導管導航至所述病變區(qū)域。

本申請實施例還提供一種醫(yī)療路徑導航系統(tǒng)，包括：路徑規(guī)劃裝置、路徑導航裝置、指引導管、帶定位傳感器的定位導管、帶定位傳感器的穿刺導管以及球囊導管；

所述路徑規(guī)劃裝置，用于根據(jù)由CT數(shù)據(jù)重建出的支氣管樹的三維模型及肺內血管的三維模型，確定通往病變區(qū)域路徑上的穿刺起始點和穿刺目標點，并規(guī)劃由主隆突經(jīng)自然氣道到所述穿刺起始點的主導航路徑和從所述穿刺起始點到所述穿刺目標點的穿刺路徑；

所述指引導管，用于在通往所述病變區(qū)域的氣道中，承載所述定位導管、所述穿刺導管或所述球囊導管；

所述路徑導航裝置，包括：路徑導航模塊、穿刺控制模塊以及擴張控制模塊；

所述路徑導航模塊，用于在所述指引導管在所述自然氣道中移動的過程中，基于穿設于所述指引導管內的所述定位導管上的定位傳感器定位所述指引導管在所述自然氣道中的位置和方向，并根據(jù)所述指引導管在所述自然氣道中的位置和方向與所述主導航路徑的偏離關系，調整所述指引導管在所述自然氣道中的位置和方向，直到將所述指引導管導航至所述穿刺起始點；

所述穿刺控制模塊，用于基于穿設于所述指引導管內的所述穿刺導管上的定位傳感器定位所述穿刺導管的方向，調整所述穿刺導管的方向直到所述穿刺導管朝向所述穿刺目標點為止，并控制所述穿刺導管沿著所述穿刺路徑刺向所述穿刺目標點，以獲得穿刺創(chuàng)口；

所述擴張控制模塊，用于控制穿設于所述指引導管內的所述球囊導管擴張所述穿刺創(chuàng)口；

所述路徑導航模塊，還用于基于穿設于所述指引導管內的后續(xù)處理用工具上的定位傳感器定位所述指引導管在所述擴張后的穿刺創(chuàng)口中的位置和方向，調整所述指引導管在所述擴張后的穿刺創(chuàng)口中的位置和方向，直到將所述指引導管導航至所述病變區(qū)域。

在本申請實施例中，在路徑規(guī)劃階段，確定通過病變區(qū)域路徑上的穿刺起始點和穿刺目標點；在導航過程中，將電磁導航與穿刺、球囊擴張相結合，打通通往病變區(qū)域的通道，從而將指引導管導航至病變區(qū)域，解決了無法到?jīng)]有明顯自然氣道通達的病變位置的問題，可以將指引導管導航至肺部的任何病變區(qū)域。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：

圖1a為本申請一實施例提供的醫(yī)療路徑導航方法的流程示意圖；

圖1b-圖1i為本申請一實施例提供的醫(yī)療路徑導航過程的示意圖；

圖2a為本申請另一實施例提供的醫(yī)療路徑導航方法的流程示意圖；

圖2b為本申請另一實施例提供的輔助點及輔助導航路徑的示意圖；

圖3為本申請又一實施例提供的對穿刺目標點進行消融治療的示意圖；

圖4為本申請又一實施例提供的醫(yī)療路徑導航系統(tǒng)的結構示意圖；

圖5為本申請又一實施例提供的醫(yī)療路徑導航系統(tǒng)的結構示意圖。

具體實施方式

為使本申請的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本申請具體實施例及相應的附圖對本申請技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。

本申請實施例提供一種醫(yī)療路徑導航方法，在由CT數(shù)據(jù)重建出的支氣管樹的三維模型及肺內血管的三維模型的基礎上，將基于定位傳感器的路徑導航與穿刺、球囊擴張相結合，為一些特殊病變位置，例如沒有明顯自然氣道通達的病變位置，提供一條可達通道，使得指引導管可以到達這些病變位置，為這些病變位置的治療提供條件。

在本申請以下各實施例中，會涉及定位傳感器，例如設置于定位導管上的定位傳感器、設置于穿刺導管上的定位傳感器等。首先，對本申請各實施例涉及的定位傳感器進行介紹說明：

這些定位傳感器采用電磁導航(Electromagnetic Navigation)原理，不同于普通的磁導航(Magnetic Navigation)原理。磁導航原理主要是：依靠外部磁場吸引或排斥消融導管中的永磁體以影響消融導管的移動方向。本申請實施例中的定位傳感器的工作原理主要是：響應于其所在空間的磁場而向外部控制系統(tǒng)輸出電流，以供控制系統(tǒng)定位相應導管的位置。詳細地來說，定位傳感器與控制系統(tǒng)通過導線進行電氣連接。該控制系統(tǒng)包括磁場發(fā)生器，用以在一定范圍的定位空間中產生磁場；定位傳感器本身沒有磁性，定位傳感器中的線圈用于感受磁場發(fā)生器所產生的磁場。其中，磁場發(fā)生器在一定范圍的定位空間中產生變化的磁場，并保證定位空間中每一點的磁場特性是唯一的。定位傳感器中的線圈在變化磁場中產生電流，由定位傳感器的導線傳導至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)轉換和分析定位傳感器傳輸來的電流以確定相應導管的精確位置和方向。

圖1a為本申請一實施例提供的醫(yī)療路徑導航方法的流程示意圖。如圖1a所示，該方法包括：

101、根據(jù)由CT數(shù)據(jù)重建出的支氣管樹的三維模型及肺內血管的三維模型，確定通往病變區(qū)域路徑上的穿刺起始點和穿刺目標點，并規(guī)劃由主隆突經(jīng)自然氣道到所述穿刺起始點的主導航路徑和從所述穿刺起始點到所述穿刺目標點的穿刺路徑。

102、在主導航路徑的引導下，基于帶有定位傳感器的定位導管將指引導管送入通往穿刺起始點的自然氣道中。

103、在指引導管在所述自然氣道中移動的過程中，基于定位導管上的定位傳感器定位指引導管在所述自然氣道中的位置和方向，并根據(jù)指引導管在所述自然氣道中的位置和方向與主導航路徑的偏離關系，調整指引導管在所述自然氣道中的位置和方向，直到將指引導管導航至所述穿刺起始點。

104、將帶有定位傳感器的穿刺導管送入指引導管以到達穿刺起始點，基于穿刺導管上的定位傳感器定位穿刺導管的方向，調整穿刺導管的方向直到穿刺導管朝向穿刺目標點為止，并控制穿刺導管沿著穿刺路徑刺向穿刺目標點，以獲得穿刺創(chuàng)口。

105、取出穿刺導管后，將球囊導管送入指引導管以到達穿刺創(chuàng)口，并控制球囊導管擴張穿刺創(chuàng)口。

106、取出球囊導管后，將帶有定位傳感器的后續(xù)處理用工具送入指引導管，基于后續(xù)處理用工具上的定位傳感器定位指引導管在擴張后的穿刺創(chuàng)口中的位置和方向，調整指引導管在擴張后的穿刺創(chuàng)口中的位置和方向，直到將指引導管導航至病變區(qū)域。

對病變器官進行治療之前，需要將指引導管導航至病變器官的病變區(qū)域，后續(xù)處理用工具可以通過指引導管到達病變區(qū)域。所述病變器官可以是肺部，或結構類似肺部的其它器官等。對于一些特殊病變區(qū)域，例如沒有明顯自然腔道通達的病變區(qū)域，有時指引導管無法直接到達病變區(qū)域。

針對那些指引導管無法直接到達的特殊病變區(qū)域，本實施例提供一種將指引導管導航至病變區(qū)域的方法，該方法包括以下幾個階段：路徑規(guī)劃階段、第一路徑導航階段、路徑打通階段以及第二路徑導航階段。

路徑規(guī)劃階段：

首先，導入病變器官的CT數(shù)據(jù)，由CT數(shù)據(jù)構建支氣管樹的三維模型，如圖1b所示；基于支氣管樹的三維模型，確定病變器官上的病變區(qū)域。在圖1b中，灰色區(qū)域表示病變區(qū)域。在本實施例中，病變區(qū)域可以定義為任意形狀的單連通封閉三維區(qū)域，例如可以是規(guī)則形狀的單連通封閉三維區(qū)域，例如橢球形；或者，也可以定義為任何不規(guī)則形狀的單連通封閉三維區(qū)域。

在本實施例中，指引導管無法直接到達所確定的病變區(qū)域，例如通常病變區(qū)域的路徑上有些阻擋，或者沒有明顯自然氣道通達。對于此，基于支氣管樹的三維模型及肺部血管的三維模型，確定通往病變區(qū)域路徑上的穿刺起始點和穿刺目標點，所述穿刺起始點和穿刺目標點標識通往病變區(qū)域路徑上的障礙區(qū)域。對于障礙區(qū)域可以是不能直接通過或難以通過的區(qū)域，例如肺實質，需要采用一定方式將穿刺起始點和穿刺目標點打通。在本實施例中，采用穿刺和球囊擴張的方式。

為了能夠將指引導管導航至病變區(qū)域，需要規(guī)劃通往病變區(qū)域的路徑。在本實施例中，規(guī)劃通往病變區(qū)域的路徑，主要包括經(jīng)自然氣道通往穿刺起始點的主導航路徑以及從穿刺起始點到穿刺目標點的穿刺路徑，但并不限于此。在一可選實施方式中，可以采用如下方式來確定穿刺起始點和穿刺目標點：

根據(jù)支氣管樹的三維模型，規(guī)劃病變區(qū)域；從病變區(qū)域內，選擇一點作為穿刺目標點；根據(jù)肺內血管的三維模型，在避開血管的支氣管內選擇一點，作為穿刺起始點。如圖1c所示，為采用該實施方式確定穿刺起始點和穿刺目標點的一種示例圖。在圖1c中，位于灰色病變區(qū)域中的“+”表示穿刺目標點，位于靠近病變區(qū)域的支氣管內的“+”表示穿刺起始點。

在上述可選實施方式中，可以選擇病變區(qū)域內中最方便后續(xù)操作的點作為穿刺目標點。例如，如果需要做活檢，則可以選擇活檢時最不容易取到病變區(qū)域范圍之外的點。又例如，如果需要治療，可以選擇治療時最容易覆蓋整個病變區(qū)域的點，一般是病變區(qū)域的中心點。

在上述可選實施方式中，可以在病變區(qū)域附近支氣管中選擇穿刺起始點。例如，可以在通往病變區(qū)域方向的上級支氣管中，這些上級支氣管相對較粗，便于指引導管、定位導管、穿刺導管等前端方便地對準穿刺目標點?？紤]到穿刺的特殊性，為了防止在穿刺過程中損傷血管造成大量出血，可以結合肺內血管的三維模型來選擇穿刺起始點。例如，以穿刺起始點到穿刺目標點的連線(直線段)方便導管到達并且盡量遠離能分辨出的血管為選擇目標，來選擇穿刺起始點。在具體實施過程中，可以結合CT數(shù)據(jù)，構建肺內血管的三維模型，主要包括動脈和靜脈三維模型；在病變區(qū)域附近的支氣管中，選擇后續(xù)穿刺步驟可以避開血管的支氣管；在所選擇的避開血管的支氣管內，選擇便于后續(xù)穿刺步驟實施的一點，如與穿刺目標點的連線遠離可辨識血管且更容易對準目標點的點(例如支氣管的分叉處)，作為穿刺起始點。所述可辨識血管可以是血管CT影像及基于CT影像重建的三維模型中可被人肉眼識別出的血管，主要是指動脈血管和靜脈血管，但并不限于此。

優(yōu)選的，可以將支氣管樹的三維模型和肺內血管的三維模型疊加在同一三維模型中，并通過不同的屬性值(例如顏色或透明度)來區(qū)分支氣管和血管，這樣便于觀察。

在確定穿刺起始點、穿刺目標點并規(guī)劃好到穿刺起始點的主導航路徑以及從穿刺起始點到穿刺目標點的穿刺路徑之后，可進入第一路徑導航階段。

第一路徑導航階段：

在規(guī)劃出到穿刺起始點的主導航路徑之后，可以在該主導航路徑的引導下，通過帶有定位傳感器的定位導管將指引導管送入通往穿刺起始點的自然氣道中，指引導管會在氣道中移動。其中，定位導管穿設于指引導管內部。

上述通往穿刺起始點的自然氣道包括主氣管、支氣管以及下級支氣管等。

為了能夠準確地沿著規(guī)劃出的主導航路徑到達穿刺起始點，在主導航路徑的基礎上，結合定位導管自帶的定位傳感器對指引導管進行導航。具體的，在指引導管在氣道中移動的過程中，定位導管上的定位傳感器處于工作狀態(tài)，可以基于定位傳感器定位指引導管在氣道中的位置和方向；根據(jù)指引導管在氣道中的位置和方向與基于支氣管樹的三維模型所規(guī)劃出的主導航路徑的偏離關系，調整指引導管在氣道中的位置和方向，直到將指引導管導航至穿刺起始點，如圖1d所示。圖1d所示為將指引導管導航至穿刺起始點后的結果狀態(tài)。在圖1d中，位于支氣管中的是指引導管，指引導管露出的圓滑頭部為定位導管的頭部。

值得說明的是，病變器官處于磁場發(fā)生器發(fā)射的定位磁場中，該磁場具有自己的坐標系，稱之為磁場坐標系。指引導管在氣道中的位置和方向可通過指引導管頭部在磁場坐標系中的位置坐標來表示。相應地，由CT數(shù)據(jù)重建出的支氣管樹的三維模型也有自己的坐標系，稱之為CT/影像坐標系?；谥夤軜涞娜S模型所規(guī)劃的各種路徑(包括主導航路徑、穿刺路徑)等可通過這些路徑在CT/影像坐標系中的位置坐標來表示。

基于上述說明，指引導管在氣道中的位置和方向與基于支氣管樹的三維模型所規(guī)劃出的主導航路徑的偏離關系，可以通過指引導管頭部在磁場坐標系中的位置坐標與主導航路徑在CT/影像坐標系中的位置坐標來體現(xiàn)。

磁場坐標系與CT/影像坐標系是不同的坐標系，則可以先對兩個坐標系進行配準，以建立兩個坐標系之間的映射關系，基于該映射關系將兩者的位置坐標映射到同一坐標系中，然后在所映射到的坐標系中進行比較，從而確定上述偏離關系。

由此可見，基于上述配準過程，可以將規(guī)劃的導航路徑與支氣管相對應，根據(jù)導航路徑可以調整指引導管在氣道中的位置和方向，直到將指引導管導航至穿刺起始點。當指引導管到達穿刺起始點后，將定位導管從指引導管中撤出，并將穿刺導管送入指引導管，之后進入路徑打通階段。

路徑打通階段：

穿刺導管被送入指引導管后，可通過指引導管到達穿刺起始點，并準備執(zhí)行穿刺操作。在本實施例中，穿刺導管需要沿著穿刺路徑刺向穿刺目標點，所以需要了解穿刺導管的方向。本實施例的穿刺導管也帶有定位傳感器，基于該定位傳感器可以定位穿刺導管的位置和方向，并且可以調整穿刺導管的方向直到穿刺導管朝向穿刺目標點為止，進而控制穿刺導管沿著穿刺路徑刺向穿刺目標點，以獲得穿刺創(chuàng)口，如圖1e所示。在圖1e中，指引導管露出的為穿刺導管的穿刺針，該穿刺針正刺向穿刺目標點?？蛇x的，可以通過(多腔)導管內的鋼絲操控的手段來控制穿刺導管頭部的彎曲，更容易對準穿刺目標點。

值得說明的是，穿刺導管可以在刺到穿刺目標點時停止，或者可以在未到達穿刺目標點時停止，或者可以在穿過穿刺目標點之后停止，可以根據(jù)應用需求適應性控制。穿刺創(chuàng)口相對較小，指引導管一般仍無法通過。

在獲得穿刺創(chuàng)口后，將穿刺導管從指引導管中撤出，并將球囊導管送入指引導管，以便對該穿刺創(chuàng)口進行擴張，如圖1f所示。在圖1f中，指引導管露出的為球囊導管的頭部。通過指引導管，球囊導管可以到達穿刺創(chuàng)口處，控制球囊導管可以擴張穿刺創(chuàng)口。例如，可以向球囊導管充氣以擴張球囊，進而達到擴張穿刺創(chuàng)口的目的，如圖1g所示。在圖1g中，球囊導管的頭部正在被擴張?？蛇x的，根據(jù)應用需求，可以是一次一定時間的擴張，也可以是按不同壓力分次擴張，分階段逐步增加壓力使球囊逐漸擴大的擴張，從而獲得足夠指引導管通過的創(chuàng)口。擴張后的穿刺創(chuàng)口相對較大，以便指引導管通過。

第二路徑導航階段：

在該導航階段，需要取出球囊導管，如圖1h所示，為取出球囊導管后的狀態(tài)。將帶定位傳感器的后續(xù)處理用工具送入指引導管，指引導管需要在擴張后的穿刺創(chuàng)口中移動。在指引導管在擴張后的穿刺創(chuàng)口中移動的過程中，可基于后續(xù)處理用工具上的定位傳感器定位指引導管在擴張后的穿刺創(chuàng)口中的位置和方向，調整指引導管在擴張后的穿刺創(chuàng)口中的位置和方向，直到將指引導管導航至病變區(qū)域。

其中，后續(xù)處理用工具是指后續(xù)需要對病變區(qū)域進行診斷或治療用的導管，例如可以是但不限于：消融導管、給藥導管或活檢工具等。

在一可選實施方式中，若球囊擴張后的穿刺創(chuàng)口足夠深，指引導管可以到達病變區(qū)域，則在球囊擴張后，可以直接將帶定位傳感器的后續(xù)處理用工具，如消融導管、給藥導管或活檢工具送入指引導管，并引導指引導管進入擴張后的創(chuàng)口中，直到到達病變區(qū)域，并由后續(xù)處理用工具對病變區(qū)域進行后續(xù)處理，例如消融、給藥或活檢取樣。值得說明的是，活檢工具可以帶有定位傳感器，也可能不帶有定位傳感器。對于不帶有定位傳感器的活檢工具，可以先通過帶有定位傳感器的定位導管將指引導管導航至病變區(qū)域，取出定位導管后，再將活檢工具送入指引導管，執(zhí)行活檢取樣。

在一可選實施方式中，根據(jù)后續(xù)處理用工具的特性可能需要比穿刺目標點更深入，例如如果后續(xù)需要進行消融，則需要讓消融電極中心到達穿刺目標點，此時消融導管前端會超過穿刺目標點，更深入，這樣才能使消融導管產生的消融區(qū)域有效地覆蓋整個病變區(qū)域?；诖?，若球囊擴張后的穿刺創(chuàng)口不夠深，未到達穿刺目標點或未能更深入，則在取出球囊導管之后，并在將后續(xù)處理用工具送入指引導管之前，可以將穿刺導管再次送入指引導管，基于穿刺導管上的定位傳感器定位穿刺導管的方向，調整穿刺導管的方向直到穿刺導管朝向穿刺目標點為止，并控制穿刺導管沿著穿刺路徑二次刺向穿刺目標點，以便插入深處到達穿刺目標點或超過穿刺目標點，為后續(xù)處理用工具進行診斷或治療提供條件。如圖1i所示，為二次穿刺時的狀態(tài)示意圖。

可選的，穿刺目標點可以是病變區(qū)域中的一點，則將指引導管導航至病變區(qū)域，也可以理解為將指引導管導航至穿刺目標點或其附近。

可選的，穿刺目標點位于病變區(qū)域之外，且位于病變區(qū)域前方，則將指引導管導航至病變區(qū)域，可以理解為指引導管需要經(jīng)過穿刺目標點，繼續(xù)移動到病變區(qū)域。

由上述可見，在本實施例中，對于一些路徑上有阻礙，或者沒有明顯自然氣道通達的病變區(qū)域，在路徑規(guī)劃階段，確定通過病變區(qū)域路徑上的穿刺起始點和穿刺目標點；在導航過程中，將電磁導航與穿刺、球囊擴張相結合，打通通往病變區(qū)域的通道，從而將指引導管導航至病變區(qū)域，解決了無法到達沒有明顯的(或足夠粗的)自然氣道通達的病變位置的問題，可以將指引導管導航至任何病變區(qū)域。

圖2a為本申請另一實施例提供的醫(yī)療路徑導航方法的流程示意圖。如圖2a所示，該方法包括：

201、根據(jù)由CT數(shù)據(jù)重建出的支氣管樹的三維模型及肺內血管的三維模型，確定通往病變區(qū)域路徑上的穿刺起始點和穿刺目標點，并規(guī)劃由主隆突經(jīng)自然氣道到穿刺起始點的主導航路徑和從穿刺起始點到穿刺目標點的穿刺路徑。

202、根據(jù)支氣管樹的三維模型，從病變區(qū)域周圍的支氣管內選擇輔助點，并規(guī)劃從穿刺起始點到輔助點的輔助導航路徑。

203、在主導航路徑的引導下，基于帶有定位傳感器的定位導管將指引導管送入通往穿刺起始點的自然氣道中。

204、在指引導管在所述自然氣道中移動的過程中，基于定位導管上的定位傳感器定位指引導管在所述自然氣道中的位置和方向，并根據(jù)指引導管在所述自然氣道中的位置和方向與主導航路徑的偏離關系，調整指引導管在所述自然氣道中的位置和方向，直到將指引導管導航至穿刺起始點。

205、基于定位導管上的定位傳感器將指引導管從穿刺起始點導航至輔助點，以獲得所述自然氣道與輔助導航路徑對應的實際支氣管路徑，并根據(jù)實際支氣管路徑與規(guī)劃的輔助導航路徑的對比，修正穿刺起始點和穿刺目標點的位置。

206、將帶有定位傳感器的穿刺導管送入指引導管以到達穿刺起始點，基于穿刺導管上的定位傳感器定位穿刺導管的方向，調整穿刺導管的方向直到穿刺導管朝向穿刺目標點為止，并控制穿刺導管沿著穿刺路徑刺向穿刺目標點，以獲得穿刺創(chuàng)口。

207、取出穿刺導管后，將球囊導管送入指引導管以到達穿刺創(chuàng)口，并控制球囊導管擴張所述穿刺創(chuàng)口。

208、取出球囊導管后，將帶定位傳感器的后續(xù)處理用工具送入指引導管，基于后續(xù)處理用工具上的定位傳感器定位指引導管在擴張后的穿刺創(chuàng)口中的位置和方向，調整指引導管在擴張后的穿刺創(chuàng)口中的位置和方向，直到將指引導管導航至病變區(qū)域。

值得說明的是，所述在氣道中的位置，或者實際支氣管路徑等都是在氣道所在磁場坐標系中的位置坐標。相應地，主導航路徑、輔助導航路徑一般是指CT/影像坐標系中的位置坐標。

對病變器官進行治療之前，需要將指引導管導航至病變器官的病變區(qū)域，后續(xù)處理用工具可以通過指引導管到達病變區(qū)域。所述病變器官可以是肺部，或結構類似肺部的其它器官等。對于一些特殊病變區(qū)域，例如沒有明顯自然氣道通達的病變區(qū)域，有時指引導管無法直接到達病變區(qū)域。

針對那些指引導管無法直接到達的特殊病變區(qū)域，本實施例提供一種將指引導管導航至病變區(qū)域的方法，該方法包括以下幾個階段：路徑規(guī)劃階段、第一路徑導航階段、路徑打通階段以及第二路徑導航階段。

本實施例中的路徑規(guī)劃階段，與圖1a所示實施例中的路徑規(guī)劃階段基本相同，區(qū)別在于：還包括基于支氣管樹的三維模型，確定病變區(qū)域周圍的支氣管，并從所述病變區(qū)域周圍的支氣管內選擇輔助點，規(guī)劃從穿刺起始點到輔助點的輔助導航路徑的操作。

在上述規(guī)劃操作中，可以根據(jù)應用需求，可以選擇在病變位置附近但與穿刺起始點和穿刺目標點相比方向更加深入的支氣管，從所確定的支氣管內選擇輔助點，并規(guī)劃從穿刺起始點到此輔助點的路徑，稱之為輔助導航路徑。其中，所選擇的輔助點要盡量從不同方向包圍病變區(qū)域，這樣輔助導航路徑就可以包圍病變區(qū)域，以便于幫助確定需要到達的穿刺目標點的坐標范圍。如圖2b所示，除穿刺目標點和穿刺起始點之外，在灰色病變區(qū)域周圍比穿刺起始點和穿刺目標點更深入的方向還有兩個輔助點，如圖2b中支氣管末端處的“+”所示；另外，圖2b中，從穿刺起始點到兩個輔助點之間的虛線表示輔助導航路徑。

關于路徑規(guī)劃階段的其它描述，可參見圖1a所示實施例，在此不再贅述。

第一路徑導航階段：

本實施例中的路徑規(guī)劃階段，與圖1a所示實施例中的第一路徑導航階段基本相同，區(qū)別在于：在將指引導管導航至穿刺起始點之后，還包括修正穿刺起始點和穿刺目標點的位置的操作。

在將指引導管導航至穿刺起始點之后，在將穿刺導管送入指引導管之前，可以根據(jù)定位導管上的定位傳感器將指引導管從穿刺起始點導航至輔助點，以獲得從穿刺起始點到輔助點的實際支氣管路徑，該實際支氣管路徑對應于輔助導航路徑。實際支氣管路徑與輔助導航路徑的區(qū)別在于：實際支氣管路徑是氣道中實實在在的一條路徑，該路徑可通過氣道所在磁場坐標系中位置坐標來表示；而輔助導航路徑是基于支氣管樹的三維模型所規(guī)劃出的路徑，該路徑可通過三維模型所在CT/影像坐標系中的位置坐標來表示。對穿刺起始點和穿刺目標點來說，也是基于支氣管樹的三維模型所規(guī)劃出來的，所以需要根據(jù)實際支氣管路徑，修正穿刺起始點和穿刺目標點的位置。于是，可以根據(jù)實際支氣管路徑與輔助導航路徑的對比，調整磁場坐標系與CT/影像坐標系的映射關系，進而修正穿刺起始點和穿刺目標點的位置，為后續(xù)穿刺導管執(zhí)行穿刺提供依據(jù)。

關于第一路徑導航階段的其它描述以及路徑打通階段、第二路徑導航階段，可參見圖1a所示實施例，在此不再贅述。

在本實施例中，在路徑規(guī)劃階段，除了確定通過病變區(qū)域路徑上的穿刺起始點和穿刺目標點之外，還確定從不同方向包圍病變區(qū)域的輔助點并規(guī)劃輔助導航路徑；在路徑導航階段，除了將電磁導航與穿刺、球囊擴張相結合，打通通往病變區(qū)域的通道之外，還基于輔助導航路徑與實際支氣管路徑之間的對比，修正穿刺起始點和穿刺目標點的位置，不僅解決了無法到達沒有明顯自然氣道通達的病變位置的問題，而且有利于減少定位誤差和之后穿刺步驟的誤差，提高整個導航過程的準確度。

在上述各實施例的基礎上，將指引導管導航至病變區(qū)域后，還需要使用后續(xù)處理用工具對病變區(qū)域進行后續(xù)處理，例如消融、給藥或活檢取樣?；诖耍趯⒅敢龑Ч軐Ш街敛∽儏^(qū)域后，還包括：基于后續(xù)處理用工具上的定位傳感器調整后續(xù)處理用工具的位置和方向，直到后續(xù)處理用工具到達穿刺目標點，控制后續(xù)處理用工具對穿刺目標點進行后續(xù)處理，例如消融、給藥或活檢取樣。如果進行活檢取樣，則可以使用細胞刷、細胞鉗、活檢針等。如果治療性導管為消融導管，則可以控制消融導管對穿刺目標點進行消融，如圖3所示。治療結束后，可依次撤出治療性導管和指引導管。

圖4為本申請又一實施例提供的醫(yī)療路徑導航系統(tǒng)的結構示意圖。如圖4所示，該系統(tǒng)包括：路徑規(guī)劃裝置41、路徑導航裝置42、指引導管43、帶定位傳感器的定位導管44、帶定位傳感器的穿刺導管45以及球囊導管46。

路徑規(guī)劃裝置41，用于根據(jù)由CT數(shù)據(jù)重建出的支氣管樹的三維模型及肺內血管的三維模型，確定通往病變區(qū)域路徑上的穿刺起始點和穿刺目標點，并規(guī)劃由主隆突經(jīng)自然氣道到穿刺起始點的主導航路徑和從穿刺起始點到穿刺目標點的穿刺路徑。

指引導管43，用于在通往病變區(qū)域的氣道中，承載定位導管44、穿刺導管45或球囊導管46。

路徑導航裝置42，包括：路徑導航模塊421、穿刺控制模塊422以及擴張控制模塊423。

其中，路徑導航模塊421，用于在指引導管43在氣道中移動的過程中，基于穿設于指引導管43內的定位導管44上的定位傳感器定位指引導管43在氣道中的位置和方向，并根據(jù)指引導管43在氣道中的位置和方向與主導航路徑的偏離關系，調整指引導管43在氣道中的位置和方向，直到將指引導管43導航至穿刺起始點。

穿刺控制模塊422，用于基于穿設于指引導管43內的穿刺導管45上的定位傳感器定位穿刺導管45的方向，調整穿刺導管45的方向直到穿刺導管45朝向穿刺目標點為止，并控制穿刺導管45沿著穿刺路徑刺向穿刺目標點，以獲得穿刺創(chuàng)口。

擴張控制模塊423，用于控制穿設于指引導管43內的球囊導管46擴張穿刺創(chuàng)口。

路徑導航模塊421，還用于基于穿設于指引導管43內的后續(xù)處理用工具上的定位傳感器定位指引導管43在擴張后的穿刺創(chuàng)口中的位置和方向，調整指引導管43在擴張后的穿刺創(chuàng)口中的位置和方向，直到將指引導管43導航至病變區(qū)域。

在一可選實施方式中，路徑規(guī)劃裝置41在確定穿刺起始點和穿刺目標點時，具體用于：根據(jù)支氣管樹的三維模型，規(guī)劃病變區(qū)域；從病變區(qū)域內，選擇一點作為穿刺目標點；根據(jù)肺內血管的三維模型，在避開血管的支氣管內選擇一點，作為穿刺起始點。

進一步，路徑規(guī)劃裝置41在選擇穿刺起始點時，具體用于：在所述病變區(qū)域附近的支氣管中，選擇后續(xù)穿刺步驟可以避開血管的支氣管；從所述避開血管的支氣管內，選擇便于后續(xù)穿刺步驟實施的一點(例如支氣管的分叉處)，作為所述穿刺起始點。

在一可選實施方式中，路徑規(guī)劃裝置41還用于：根據(jù)支氣管樹的三維模型，從病變區(qū)域周圍的支氣管內選擇輔助點，并規(guī)劃從穿刺起始點到輔助點的輔助導航路徑。

相應地，路徑導航模塊421還用于：在指引導管43在氣道中移動到的過程中，基于定位導管44上的定位傳感器將指引導管43從穿刺起始點導航至輔助點，以獲得與輔助導航路徑對應的實際支氣管路徑，并根據(jù)實際支氣管路徑與輔助導航路徑的映射關系，修正穿刺起始點和穿刺目標點的位置。

在一可選實施方式中，穿刺控制模塊422還用于：基于穿設于指引導管43內的穿刺導管45上的定位傳感器定位穿刺導管45的方向，調整穿刺導管45的方向直到穿刺導管45朝向穿刺目標點為止，并控制穿刺導管45沿著穿刺路徑二次刺向穿刺目標點。

在一可選實施方式中，如圖5所示，路徑導航裝置42還包括：治療控制模塊425。

治療控制模塊425，用于基于后續(xù)處理用工具上的定位傳感器調整后續(xù)處理用工具的位置和方向直到后續(xù)處理用工具到達穿刺目標點，并控制后續(xù)處理用工具針對穿刺目標點進行后續(xù)處理。

可選的，后續(xù)處理用工具為消融導管、給藥導管或活檢工具，相應地，后續(xù)處理可以是消融、給藥或活檢取樣。

本實施例提供的醫(yī)療路徑導航系統(tǒng)，可用于執(zhí)行上述方法實施例提供的醫(yī)療路徑導航方法的流程。

本實施例提供的醫(yī)療路徑導航系統(tǒng)，在路徑規(guī)劃階段，確定通過病變區(qū)域路徑上的穿刺起始點和穿刺目標點；在導航過程中，將電磁導航與穿刺、球囊擴張相結合，打通通往病變區(qū)域的通道，從而將指引導管導航至病變區(qū)域，解決了無法到達沒有明顯自然氣道通達的病變位置的問題，可以將指引導管導航至肺部的任何病變區(qū)域。

本領域內的技術人員應明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、設備(系統(tǒng))、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器執(zhí)行的指令產生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行一系列操作步驟以產生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

在一個典型的配置中，計算設備包括一個或多個處理器(CPU)、輸入/輸出接口、網(wǎng)絡接口和內存。

內存可能包括計算機可讀介質中的非永久性存儲器，隨機存取存儲器(RAM)和/或非易失性內存等形式，如只讀存儲器(ROM)或閃存(flash RAM)。內存是計算機可讀介質的示例。

計算機可讀介質包括永久性和非永久性、可移動和非可移動媒體可以由任何方法或技術來實現(xiàn)信息存儲。信息可以是計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結構、程序的模塊或其他數(shù)據(jù)。計算機的存儲介質的例子包括，但不限于相變內存(PRAM)、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、其他類型的隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、快閃記憶體或其他內存技術、只讀光盤只讀存儲器(CD-ROM)、數(shù)字多功能光盤(DVD)或其他光學存儲、磁盒式磁帶，磁帶磁磁盤存儲或其他磁性存儲設備或任何其他非傳輸介質，可用于存儲可以被計算設備訪問的信息。按照本文中的界定，計算機可讀介質不包括暫存電腦可讀媒體(transitory media)，如調制的數(shù)據(jù)信號和載波。

還需要說明的是，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設備中還存在另外的相同要素。

本領域技術人員應明白，本申請的實施例可提供為方法、系統(tǒng)或計算機程序產品。因此，本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。

以上所述僅為本申請的實施例而已，并不用于限制本申請。對于本領域技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的權利要求范圍之內。