CN115105201A - 基于全息影像的骶神经孔定位方法、定位系统及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于全息影像技术的骶神经孔定位方法，所述方法包括确定骶神经孔在人体内立体空间中的位置，以及确定骶神经孔在体表投影的位置；本发明还涉及基于全息影像的骶神经孔定位系统以及所述基于全息影像的骶神经孔定位系统的应用。
Description
本发明要求中国专利申请CN202110500790.X的优先权，该优先权文件的说明书、说明书附图和权利要求书所记载的内容全文引入本发明的说明书并被作为本发明说明书原始记载的一部分。申请人进一步声明，申请人拥有基于该优先权文件修改本发明的说明书和权利要求书的权利。
技术领域
本发明涉及一种基于全息影像技术的骶神经孔定位方法，所述方法包括确定骶神经孔在人体内立体空间中的位置，以及确定骶神经孔在体表投影的位置；本发明还涉及基于全息影像的骶神经孔定位系统以及所述基于全息影像的骶神经孔定位系统的应用。
背景技术
随着我国社会日益老龄化，排尿功能障碍的发病率逐渐上升，接受骶N调控治疗的患者越来越多。
骶神经调控术是利用介入技术将低频电脉冲连续施加于特定骶神经，兴奋或抑制神经通路，调节异常的骶神经反射弧，进而影响并调节膀胱、尿道/肛门括约肌、盆底等骶神经支配靶器官的功能，从而达到治疗效果的一种神经调节技术。骶神经调控术作为难治性膀胱过度活动症、急迫性尿失禁、非梗阻性尿潴留和排便功能障碍、间质性膀胱炎、盆底疼痛综合征、神经源性膀胱等的一种行之有效的治疗手段，近年来越来越多的得到临床应用。
骶骨由5个骶椎融合而成,各自的椎上、下切迹形成了4对骶前孔和4对骶后孔。骶神经孔在骶骨的背面，分布骶正中嵴的两侧,基本上呈对称分布，有骶神经后支通过。骶神经调控术的手术方法首要步骤为安装测试电极，其中第3骶神经孔穿刺是关键环节。该骶神经孔位置较深，孔径狭小，角度多变，体表特征不明显，使得盲穿定位困难。
目前多用X射线、B型超声波或使用3D打印模型进行骶孔定位，但这些方法都存在不同程度的缺陷。例如，B型超声波存在穿透力较低、反射中可出现重复反射等问题；3D打印存在成本高、准备时间长等问题，目前难以普及；此外，目前临床上普遍应用的x射线定位方法则因辐射量较大，会给医生和患者带来伤害。
此外，骶神经孔的准确定位对于中医推拿、针灸、自我康复训练以及经骶后孔的骶后神经阻滞或骶管硬膜外麻醉补充麻醉有着较大的应用价值。实践中,在体表准确找到骶后孔的位置,对于麻醉或者封闭的效果起到决定性作用。
因此，现有技术中对于精准快速方便地定位骶神经孔的方法存在着迫切的需求。
发明内容
本发明人出乎意料地发现，应用全息影像技术进行骶神经孔定位，可以有效地实现对骶神经孔的准确方便定位。
在此方面，本发明人创造性地提出了“双平面定位法”，从而可以实现对骶神经孔的准确定位。根据立体几何相关原理，可以通过两个空间平面定义一条线，再通过两条相交线定义一个点，或者用鼠标直接拾取三维坐标点等方法来定义解剖特征点，并测量空间两点间的直线距离及其在另一基准平面上的投影长度，此外，还可以很方便的测量空间线线成角和线面成角等，由此，三维重建测量与其他测量工具相比在精度方面有明显的优势。但由于人体脊椎骨骼是一个复杂而多变的特殊结构，三维重建模型同样很难确切的依据某些解剖特征点来量化和制定测量规范，因此，对于复杂且目前无法用数学函数度量的人体骨骼三维图像的测量，仍然是三维测量中的一个热点和难点。
具体来说，本发明人发现，通过CT或MRI获取对象的盆腔数据，并通过全息影像处理对数据进行三维重建获取虚拟影像，通过对全息影像进行特定处理从而获得骶神经孔中心点在体表的投影点，从而可以确定投影点和真实点的相对位置关系，并进而实现通过全息影像进行骶神经孔定位的目的。
基于上述发现，在第一个方面，本发明提供了一种骶神经孔定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤A.确定骶神经孔中心点在人体内立体空间中的位置；
步骤B.确定骶神经孔中心点在体表投影点A’的位置，具体包括：
1)对俯卧位的对象进行盆腔CT或MRI检查，获取数据；
2)利用CT或MRI获取的数据制作盆腔全息影像；
3)对俯卧位的对象进行应用处理，包括以臀部为中心，利用工作站将全息图像旋转至观察人体背侧的步骤；
4)在人体尾骨尖部标记为A点，过A点做一竖直纵切面A面，其中所述A面通过脊柱骶骨中线；
5)从全息影像中移除皮肤和皮下组织，暴露出骶骨；
6)利用全息影像将左右第三骶神经孔的中心点分别标记为B点和B’点，将直线BB’与脊柱骶骨中线的垂直交点记作C点，测量BC距离，并过直线BC做一横断面BC，所述横断面BC垂直于所述竖直纵切面A面；
7)利用全息影像矢状面图测量第三骶神经孔的中心点B到臀部皮肤表面的垂直距离。
在本发明的骶神经孔定位方法中，可以根据横断面BC和竖直纵切面A以及第三骶神经孔的中心点B到臀部皮肤表面的垂直距离确定骶神经孔的位置。
优选地，利用全息影像，基于虚拟垂直孔，可以测量真实骶孔相对于虚拟垂直孔的倾斜角度，并将该角度关系辅助用药确定骶神经孔的位置。
在本发明的骶神经孔定位方法中，优选地，所述工作站安装在个人电脑、手机或平板电脑上；更优选地，所述工作站安装在手机或平板电脑上；所述平板电脑例如可以是iPad。
在本发明的一个优选的实施方案中，在所述步骤B的3)步骤中，在对象腹部放置腹垫，以使所述对象保持在与骶神经孔定位之前进行CT/MRI检查时相同的体位。优选地，所受腹垫包括大小两种规格，每个规格包括两个同样的腹垫，分别适用于应用在CT/MRI检查中和手术室中。
在本发明的一个优选的实施方案中，在步骤B的步骤2)中，利用CT的DICOM数据制作盆腔全息影像。
在本发明的一个优选的实施方案中，所受骶神经孔定位方法还包括对图像进行形态学处理的步骤，具体包括：
对图像进行中值滤波；
对中值滤波后的图像进行开操作，获得特定的骶孔区域图像；
对所述特定的骶孔区域图像进行高斯平滑；
对高斯平滑后的骶孔区域图像进行开操作，获得骶孔区域图像。
在本发明的第二方面，还提供了一种骶神经孔定位系统，其特征在于，所述系统包括：图形测量模块、CT系统或MRI系统、三维重构模块、全息影像眼镜以及全息影像处理模块。
优选地，所述骶骨定位系统还包括用于标记的定位标记贴或体表定位二维码贴。在一些优选的实施方案中，所述定位标记贴为体表定位标记贴，优选地所述体表定位标记贴有3个；在另一些优选的实施方案中，所述定位标记贴为体表定位二维码贴，优选地所述体表定位二维码贴有3个。
本发明的骶神经孔定位系统中使用的全息影像眼镜优选地为HoloLens2眼镜。
特别优选的，本发明所述的骶神经孔定位系统是用于骶神经穿刺定位导引的目的。与之相应地，所述系统可以另外包括手术演示模块和/或术前规划模块。
本发明的骶神经孔定位系统还可以用于麻醉、针灸、自我康复训练、骶后孔阻滞麻醉或骶管硬膜外麻醉补充麻醉中。
因此，在第三个方面，本发明提供了本发明所述的骶骨定位系统用于骶神经穿刺定位导引、骶神经调控手术培训、麻醉、针灸、自我康复训练、骶后孔阻滞麻醉或骶管硬膜外麻醉补充麻醉中的用途。
在本发明的方法中，还可以利用MRI获取患者背部的扫描图像，根据所得扫描图像，测量得到患者的脊柱长度和骶骨宽度。可以以患者的骶骨宽度为底边构建等边三角形，所述等边三角形(BB’C)的顶点位于腰段脊柱上
附图说明
图1是骶神经孔中心点在体表投影于A’点位置的示意图；
图2是尾骨尖部标记为A点位置的示意图；
图3是本发明确定的通过尾骨尖部A点的竖直纵切面A面示意图；
图4是本发明中左右第三骶神经孔的中心点分别标记为B点和B’点的示意图；
图5是表明本发明的定位方法中确定直线BB’及其与脊柱骶骨中线的垂直交点C点的示意图；
图6是本发明的定位方案中通过直线BC所做的垂直于所述竖直纵切面A面的BC横断面的示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在本发明的范围之列。
除非另外说明，本公开中使用的术语具有所属领域普通技术人员理解的一般含义。
下面结合附图对本发明做进一步描述和说明。
在本发明的一个具体实施方案中，首先确定骶神经孔中心点在人体内立体空间中的位置；然后通过以下步骤确定骶神经孔中心点在体表投影点A’的位置，具体包括：
1)使临床患者采取俯卧位，采用CT进行盆腔检查，获取CT扫描数据；
2)将上述CT扫描的DICOM数据上传至数据处理模块(三维重构模块)，制作盆腔全息影像；
3)对俯卧位患者进行应用处理，以臀部为中心，利用工作站将全息影像旋转至观察人体背侧的步骤；实际处理时，所述全息影像可以进行立体、直观、多角度地观察，还可以进行放大、缩小、移动和透明度调整等多种操作；
4)将患者人体尾骨尖部标记为A点，过A点做一竖直纵切面A面，使得所述A面通过脊柱骶骨中线(参见图3)；
5)从上述盆腔全息影像中移除皮肤和皮下组织，暴露出骶骨；
6)利用全息影像将左右第三骶神经孔的中心点分别标记为B点和B’点，做直线BB’，所述直线BB’与脊柱骶骨中线的垂直交点记作C点，测量BC的距离，过直线BC做一横断面BC，使其垂直于所述竖直纵切面A面(参见图4和图5)；
7)利用全息影像矢状面图测量第三骶神经孔的中心点B到臀部皮肤表面的垂直距离。
根据横断面BC和竖直纵切面A以及第三骶神经孔的中心点B到臀部皮肤表面的垂直距离可以确定骶神经孔的位置。
在本发明的另一个具体实施方案中，首先确定骶神经孔中心点在人体内立体空间中的位置；然后通过以下步骤确定骶神经孔中心点在体表投影点A’的位置，具体包括：
1)使临床患者采取俯卧位，采用CT进行盆腔检查，获取CT扫描数据；
2)将上述CT扫描的DICOM数据上传至数据处理模块(三维重构模块)，制作盆腔全息影像；
3)对俯卧位患者进行应用处理，以臀部为中心，利用工作站将全息影像旋转至观察人体背侧的步骤；实际处理时，所述全息影像可以进行立体、直观、多角度地观察，还可以进行放大、缩小、移动和透明度调整等多种操作；
4)将患者人体尾骨尖部标记为A点，过A点做一竖直纵切面A面，使得所述A面通过脊柱骶骨中线(参见图3)；
5)从上述盆腔全息影像中移除皮肤和皮下组织，暴露出骶骨；
6)利用全息影像将左右第三骶神经孔的中心点分别标记为B点和B’点，做直线BB’，所述直线BB’与脊柱骶骨中线的垂直交点记作C点，测量BC的距离，过直线BC做一横断面BC，使其垂直于所述竖直纵切面A面(参见图4和图5)；
7)利用全息影像矢状面图测量第三骶神经孔的中心点B到臀部皮肤表面的垂直距离；
8)利用全息影像，基于虚拟垂直孔，测量真实骶孔相对于虚拟垂直孔的倾斜角度。
根据横断面BC和竖直纵切面A以及第三骶神经孔的中心点B到臀部皮肤表面的垂直距离，并参考实骶孔相对于虚拟垂直孔的倾斜角度，确定骶神经孔的位置。
根据上述实施方案确定的骶神经孔位置，经过多次手术实践验证，可以非常好地实现骶神经孔定位，完成手术预期目的。本发明的方法准确、方便，有利于实现骶神经调控术等手术的规划和演示，并将规划演示结果用作手术操作的导航。
将上述处理所得的全息影像信息与患者真实患处进行融合，从而可以实现术前规划、术中演示和导航的目的。
Claims (11)
1.一种骶神经孔定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤A.确定骶神经孔中心点在人体内立体空间中的位置；
步骤B.确定骶神经孔中心点在体表投影点A’的位置，具体包括：
1)对俯卧位的对象进行盆腔CT或MRI检查，获取数据；
2)利用CT或MRI获取的数据制作盆腔全息影像；
3)对俯卧位的对象进行应用处理，包括以臀部为中心，利用工作站将全息图像旋转至观察人体背侧的步骤；
4)在人体尾骨尖部标记为A点，过A点做一竖直纵切面A面，其中所述A面通过脊柱骶骨中线；
5)从全息影像中移除皮肤和皮下组织，暴露出骶骨；
6)利用全息影像将左右第三骶神经孔的中心点分别标记为B点和B’点，将直线BB’与脊柱骶骨中线的垂直交点记作C点，测量BC距离，并过直线BC做一横断面BC，所述横断面BC垂直于所述竖直纵切面A面；
7)利用全息影像矢状面图测量第三骶神经孔的中心点B到臀部皮肤表面的垂直距离。
2.如权利要求1所述的骶神经孔定位方法，其中根据横断面BC和竖直纵切面A以及第三骶神经孔的中心点B到臀部皮肤表面的垂直距离确定骶神经孔的位置。
3.如权利要求1或2所述的骶神经孔定位方法，其中所述工作站安装在手机或平板电脑上。
4.如权利要求1至3中任一项所述的骶神经孔定位方法，其中所述步骤B的3)步骤中在对象腹部放置腹垫，以使所述对象保持在与骶神经孔定位之前进行CT检查时相同的体位。
5.如权利要求1至4中任一项所述的骶神经孔定位方法，还包括对图像进行形态学处理，具体包括：
对图像进行中值滤波；
对中值滤波后的图像进行开操作，获得特定的骶孔区域图像；
对所述特定的骶孔区域图像进行高斯平滑；
对高斯平滑后的骶孔区域图像进行开操作，获得骶孔区域图像。
6.一种骶神经孔定位系统，其特征在于，所述系统包括：图形测量模块、CT系统或MRI系统、三维重构模块、全息影像眼镜以及全息影像处理模块。
7.根据权利要求6所述的骶骨定位系统，其还包括用于标记的定位标记贴。
8.根据权利要求6或7的骶骨定位系统，其用于骶神经穿刺定位导引。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的骶骨定位系统，其中所述全息影像眼镜为HoloLens 2眼镜。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的骶骨定位系统，其还包括术前规划模块。
11.权利要求6至10中任一项所述的骶骨定位系统用于骶神经穿刺定位导引、骶神经调控手术培训、麻醉、针灸、自我康复训练、骶后孔阻滞麻醉或骶管硬膜外麻醉补充麻醉中的用途。
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2022
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