一种X光和术前CT引导下的肺穿刺手术定位方法技术

本发明专利技术涉及一种X光和术前CT引导下的肺穿刺手术定位方法，包括：第一步，建立肺部图像的三维形状模型和形变模型；第二步，将患者手术前CT图像与三维形状模型进行配准，配准结果结合形变模型计算患者肺部形变模型；第三步，生成模拟的X光图像；第四步，手术中采集X光图像与模拟的X光图像进行配准，计算术中肺部的二维位移场，计算穿刺针位置坐标信息；第五步，使用二维的位移场和肺部形变模型计算术中的三维图像的位移场信息；第六步，使用得到的三维位移场和术前CT图像生成配准后的三维图像，计算三维图像中病灶的位置信息；第七步，调整穿刺针位置直至完成穿刺定位。与现有技术相比，本发明专利技术具有快速、准确、适合实际应用等优势。

A X light and preoperative CT guided lung puncture surgery localization method

The present invention relates to lung puncture positioning method, a X light and preoperative CT guided comprises the following steps: first, to establish the model of deformation model and lung image three-dimensional shape; the second step, the patients before CT image and 3D shape model for registration, the registration results combined with the deformation model with lung deformation model; third step X optical image generation simulation; the fourth step, the registration of X image and optical image acquisition X simulation operation, calculation of two-dimensional displacement field of the lungs, calculate the position of the puncture needle coordinate information; the fifth step, the displacement information computation of three dimensional image of intraoperative displacement and deformation using two-dimensional model of lung; sixth step, obtained by using the three-dimensional displacement field and preoperative CT images after registration of 3D images, the location information in 3D images were calculated; the seventh step, adjust the puncture Needle position until puncture location is completed. Compared with the existing technology, the invention has the advantages of fast, accurate, suitable for practical application, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种X光和术前CT引导下的肺穿刺手术定位方法
本专利技术涉及医学图像处理技术，尤其是涉及一种X光和术前CT引导下的肺穿刺手术定位方法，将术前CT图像精确的解剖信息和术中X光图像实时的信息相结合，直接目的不是获得诊断结果或健康状况，而只是从活的人体或动物体获取作为中间结果的信息处理方法，给医生提供快速、准确的可视化手术过程。
技术介绍
随着医学影像、计算机科学等技术的不断发展，计算机辅助医疗在临床检查与治疗中应用愈加广泛。本专利技术主要应用于X光图像引导下，结合患者术前CT图像和肺区平均形变模型，通过快速的图像配准方法计算出穿刺针和病灶的准确位置，实时提供医生可视化的手术过程。穿刺手术是一种微创介入手术，目前在临床上广泛用于癌症的检查和治疗，比如穿刺活检和消融等。无论是检查或是治疗，准确的定位到病灶部位都是最为关键的一步，所以在计算机医学影像的辅助下帮助医生进行病灶定位的技术十分关键。随着社会科学的发展，医疗技术也在不断的创新和突破。传统上，医学影像引导下的肺穿刺手术主要使用CT图像进行引导，医生根据CT图像规划穿刺路径，根据设定的穿刺方向和入针深度插入肺区，之后再次拍摄CT图像查看穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X光和术前CT引导下的肺穿刺手术定位方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，根据临床生理学特征建立肺部图像的三维形状模型和形变模型；第二步，将患者手术前CT图像与三维形状模型进行配准，配准结果结合形变模型计算患者肺部形变模型；第三步，将患者手术前CT图像进行投影计算，生成模拟的X光图像；第四步，手术中采集X光图像与模拟的X光图像进行配准，计算术中肺部的二维位移场，计算穿刺针位置坐标信息；第五步，使用二维的位移场和肺部形变模型计算术中的三维图像的位移场信息；第六步，使用得到的三维位移场和术前CT图像生成配准后的三维图像，计算三维图像中病灶的位置信息；第七步，在可视化的三维图像引导下调整穿刺针...

【技术特征摘要】
1.一种X光和术前CT引导下的肺穿刺手术定位方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，根据临床生理学特征建立肺部图像的三维形状模型和形变模型；第二步，将患者手术前CT图像与三维形状模型进行配准，配准结果结合形变模型计算患者肺部形变模型；第三步，将患者手术前CT图像进行投影计算，生成模拟的X光图像；第四步，手术中采集X光图像与模拟的X光图像进行配准，计算术中肺部的二维位移场，计算穿刺针位置坐标信息；第五步，使用二维的位移场和肺部形变模型计算术中的三维图像的位移场信息；第六步，使用得到的三维位移场和术前CT图像生成配准后的三维图像，计算三维图像中病灶的位置信息；第七步，在可视化的三维图像引导下调整穿刺针位置直至完成穿刺定位。2.根据权利要求1所述的一种X光和术前CT引导下的肺穿刺手术定位方法，其特征在于，所述的肺部图像的三维形状模型和形变模型定义具体为：三维形状模型和形变模型是采用普通CT图像样本作为输入，通过统计学处理得到肺部CT的图像特征和形变特征；使用M组包含最小呼吸相位Iexhale和最大呼吸相位Iinhale的CT图像样本，其中每组图像的最小和最大呼吸相位为同一患者数据，其中M≥10，形状模型：用最小呼吸相位作为配准的浮动相位，最大呼吸相位作为配准的参考相位，首先对M组CT图像之间的参考相位进行仿射配准，去除不同图像样本的大小和位置差异，以第M组为参考图像，剩余M-1组配准得到转换系数：T＝{T1,T2,…,TM-1,TM}，TM补充为单位变换，最后形状模型为：其中对第i个图像进行仿射配准后的结果，取平均样本作为形状模型来描述肺部的最小呼吸相位特征；形变模型：将最大呼吸相位作为非刚体配准的参考相位，最小呼吸相位作为浮动相位，对M组图像进行基于自由形变的三维图像配准，得到M组相位间形变的位移场表示为：DVF＝{D1,D2,…,DM}，其中配准的位移场满足形变变换：最后形变模型为：其中，Di分别为第i个最大呼吸相位图像、最小呼吸相位图像、最小呼吸相位到最大呼吸相位的形变位移场，Ti(Di)为对第i个形变的位移场Di进行仿射配准后的结果，去除大小和位置差异。3.根据权利要求1所述的一种X光和术前CT引导下的肺穿刺手术定位方法，其特征在于，所述的计算患者肺部形变模型的方法具体为：通过配准最小呼吸相位的图像来细化形变模型，首先得到的是患者术前的最小呼吸相位的CT图像对肺部形状模型进行非刚体形变配准得到位移场使得将形状模型对应的形变模型Dmean在此位移场下形变得到即为患者肺部形变模型。4.根据权利要求1所述的一种X光和术前CT引导下的肺穿刺手术定位方法，其特征在于，所述的生成模拟的X光图像方法具体为：对术前得到的CT图像进行投影计算，使用GPU加速的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾力栩，王涛，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31