(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210639634.6 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 武汉联影智融 医疗科技有限公司 地址 430206 湖北省武汉市武汉东湖新 技 术开发区高科园路99 号联影医疗武汉 总部基地A区 (72)发明人 杨飞　何雄一　王莹珑　贾俊华　 汪国强　陈科　 (74)专利代理 机构 上海弼兴律师事务所 31283 专利代理师 林嵩　周奕君 (51)Int.Cl. A61B 34/10(2016.01) G06F 30/20(2020.01) G06T 7/33(2017.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 手术路径 规划方法、 系统、 设备、 介质和手术 操作系统 (57)摘要 本发明公开了一种手术路径规划方法、 系 统、 设备、 介质和手术操作系统， 该方法包括： 基 于目标对象的关联参数构建数字孪生人体模型； 获取目标对象的当前轮廓信息构建人体三维模 型； 对数字孪生人体模型和人体三维模型进行配 准， 获取配准结果； 确定数字孪生人体模型中目 标器官的初始 手术路径规划； 将初始 手术路径规 划转换为人体三维模型中目标器官对应的目标 手术路径 规划。 本发明采用基于元宇宙的3D数字 孪生人体模 型的介入手术规划， 有效地提高了介 入手术路径 规划确定的精度和效率， 保障了后续 实际手术执行的安全性和可靠性， 简化了从手术 规划到手术执行的介入手术全工作流程， 提升了 医生手术规划的观感和体验， 避免了不必要的误 差和辐射危害。 权利要求书2页 说明书11页 附图6页 CN 115005981 A 2022.09.06 CN 115005981 A 1.一种基于元宇宙的介入手术路径规划方法， 其特征在于， 所述介入手术路径规划方 法包括： 基于目标对象的关联参数， 构建所述目标对象的数字孪生人体模型， 所述数字孪生人 体模型对应所述目标对象的实际状态； 获取所述目标对象的当前轮廓信息， 构建人体三维模型； 对所述数字 孪生人体模型和所述人体三维模型进行配准， 获取配准结果； 基于所述关联参数， 确定配准后的所述数字孪生人体模型中目标器官对应的初始手术 路径规划； 根据所述配准结果， 将所述初始手术路径规划转换为所述人体三维模型中所述目标器 官对应的目标手术路径规划。 2.如权利要求1所述的基于元宇宙的介入手术路径规划方法， 其特征在于， 所述基于目 标对象的关联参数， 构建所述目标对象的数字 孪生人体模型的步骤 包括： 基于所述目标对象的各个组织器官的影像数据和/或生理状态数据， 构建所述目标对 象的初始人体模型； 获取所述目标对象的动作状态数据； 将所述动作状态数据融合至所述初始人体模型， 构建所述目标对象的所述数字孪生人 体模型； 和/或， 所述获取 所述目标对象的当前轮廓信息， 构建人体三维模型的步骤 包括： 采用结构光相机采集所述目标对象的所述当前轮廓信息； 基于所述当前轮廓信息构建所述人体三维模型。 3.如权利要求2所述的基于元宇宙的介入手术路径规划方法， 其特征在于， 所述基于所 述关联参数， 构建所述目标对象的初始人体模型的步骤 包括： 基于所述关联参数， 采用容积重建方法构建所述目标对象的所述初始人体模型。 4.如权利要求1 ‑3中任一项所述的基于元宇宙的介入手术路径规划方法， 其特征在于， 所述对所述数字 孪生人体模型和所述人体三维模型进行配准， 获取配准结果的步骤 包括： 对所述数字孪生人体模型和所述人体三维模型进行刚性变换， 直至将所述数字孪生人 体模型和所述人体三维模型刚性变换至同一 位置和姿态； 对所述人体三维模型进行弹性形变处 理； 将所述数字孪生人体模型和弹性形变处理后的所述人体三维模型进行弹性配准， 获取 所述配准结果。 5.如权利要求4所述的基于元宇宙的介入手术路径规划方法， 其特征在于， 所述对所述 人体三维模型进行弹性形变处 理的步骤 包括： 采用径向基函数对所述人体三维模型进行弹性形变处 理； 和/或， 所述对所述数字孪生人体模型和弹性形变处理后的所述人体三维模型进行弹性配准， 获取所述配准结果的步骤 包括： 采用非刚性配准算法将所述数字孪生人体模型和弹性形变处理后的所述人体三维模 型进行弹性配准， 获取 所述配准结果。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115005981 A 26.如权利要求1 ‑3中任一项所述的基于元宇宙的介入手术路径规划方法， 其特征在于， 所述确定配准后的所述数字孪生人体模型中目标器官对应的初始手术路径规划的步骤之 后、 所述根据所述配准结果， 将所述初始手术路径规划 转换为所述人体三维模型中所述 目 标器官对应的目标手术路径规划的步骤之前还 包括： 基于所述初始手术路径规划模拟手术执 行过程并获取模拟结果； 在所述模拟结果表征模拟成功时， 则执行所述根据所述配准结果， 将所述初始手术路 径规划转换为所述人体三维模型中所述目标器官对应的目标手术路径规划的步骤； 在所述模拟结果表征模拟不成功时， 则修正所述初始手术路径规划， 直至对应的所述 模拟结果表征模拟成功。 7.一种基于元宇宙的介入手术路径规划系统， 其特征在于， 所述介入手术路径规划系 统包括： 数字孪生模型构建模块， 用于基于目标对象的关联参数， 构建所述目标对象的数字孪 生人体模型， 所述数字 孪生人体模型对应所述目标对象的实际状态； 人体三维模型构建模块， 用于获取 所述目标对象的当前轮廓信息， 构建人体三维模型； 配准结果获取模块， 用于对所述数字孪生人体模型和所述人体三维模型进行配准， 获 取配准结果； 初始手术路径规划模块， 用于基于所述关联参数， 确定配准后的所述数字孪生人体模 型中目标器官对应的初始手术路径规划； 目标手术路径规划模块， 用于根据所述配准结果， 将所述初始手术路径规划转换为所 述人体三维模型中所述目标器官对应的目标手术路径规划。 8.一种介入手术操作系统， 其特征在于， 所述介入手术操作系统包括服务器， 以及与 所 述服务器通信连接的影 像设备、 结构光相机、 显示终端和手术机器人； 所述影像设备用于采集目标对象的各个组织器官的影 像数据； 所述结构光相机用于获取 所述目标对象的当前轮廓信息； 所述服务器包括权利要求7所述的基于元宇宙 的介入手术路径规划系统， 所述服务器 用于输出人体三维模型中目标器官对应的目标手术路径规划； 所述显示终端用于 显示所述目标手术路径规划； 所述手术机器人用于在接收到所述服务器基于所述目标手术路径规划生成的控制指 令后执行对应的手术操作。 9.一种电子设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算 机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求 1‑6中任一项 所述的 基于元宇宙的介入手术路径规划方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序 被处理器执行时实现权利要求1 ‑6中任一项所述的基于元宇宙的介入手术路径规划方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115005981 A 3