【技术实现步骤摘要】
针对肿瘤热消融的术中动态路径优化方法及装置
[0001]本专利技术涉及医学图像处理的
，尤其涉及一种针对肿瘤热消融的术中动态路径优化方法，以及针对肿瘤热消融的术中动态路径优化装置，主要适用于消融手术动态规划。
技术介绍
[0002]肝脏热消融手术作为一种临床常规肝癌治疗方法，在医学影像引导下，将消融针经皮穿刺插入肿瘤内部，通过高温加热肿瘤及周围组织一定时间，使病灶组织完全凝固坏死，实现肿瘤的治疗。
[0003]穿刺手术主要依赖医生临床经验，在医疗影像如超声或CT的引导下，对肿瘤组织与周围、血管之间空间关系进行判断，参考术前制定的手术方案，根据影像中针尖位置不断调整进针路径，操作过程主观性强且无法量化，治疗过程和效果与理想情况也有一定差距。
[0004]随着计算机辅助规划方法不断发展，现在已经出现多种术前模拟穿刺消融方法，为医生提供充足时间和机会，在计算机软件上确定消融针加热功率及加热时间等治疗参数，最终实现术前图像下的最佳路径规划。
[0005]但是在实际穿刺过程中，人体呼吸带动膈肌运动，使得肝...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.针对肿瘤热消融的术中动态路径优化方法，其特征在于：其包括以下步骤：(1)从术前CT图像中获得肝脏、肝脏上肿瘤、肝脏内部血管、肝脏附近重要组织器官的分割结果；(2)根据重要组织位置大小，获得肝脏可穿刺区域，在此基础上构建术前最佳进针路径L；(3)根据术前四维超声影像，获得肝脏运动形变场以及对应的呼吸信号，构建呼吸模型，使肝脏运动与呼吸相位匹配，呼吸频率不同引起肝脏运动变化不同，因此将呼吸信号离散成k个相位片段；(4)针对每个相位片段，在术前CT图像上构建马尔科夫决策模型：此模型表示为一个五元组，包括状态集合S、动作集合A、状态转移概率矩阵P
sa
、折扣因子γ、奖励集合R；在不同片段根据肝脏运动位移量为状态转移概率P
sa
精准赋值；通过值迭代方法完成马尔科夫决策优化过程，获得肝脏穿刺最佳策略图。2.根据权利要求1所述的针对肿瘤热消融的术中动态路径优化方法，其特征在于：该方法还包括步骤(5)，在术中，将消融针经皮从肝脏可穿刺区域插到肝脏表面，确定消融针针尖所处肝脏相对位置，同时根据实时影像或者电磁检测获取当前呼吸信号，确定呼吸相位。3.根据权利要求2所述的针对肿瘤热消融的术中动态路径优化方法，其特征在于：该方法还包括步骤(6)，结合穿刺最佳策略图引导消融针到达肿瘤区域。4.根据权利要求3所述的针对肿瘤热消融的术中动态路径优化方法，其特征在于：所述步骤(2)中，在术前CT图像上构建最佳进针路径L＝{l1，l2，...，l
n
，n∈N
+
}作为术中进针路径指导；在图像中将肝脏平面分割结果划分为边长为1mm的网格，根据肝脏热消融手术中遵循的约束，以肿瘤区域Γ0的质心为中心，出射线段将肝脏Γ分为三部分：肝脏可穿刺区域Γ1，由人体结构决定的不可穿刺区域Γ2，以及肝脏内部血管与周围组织结构组成的危险区域Γ3，将肝外不可穿刺区域Γ2与危险区域Γ3重合的部分设为Γ3。5.根据权利要求4所述的针对肿瘤热消融的术中动态路径优化方法，其特征在于：所述步骤(2)中，为了给手术留出安全裕度，认为穿刺针进入肝脏后，在深入肝脏通向肿瘤的过程中针尖可以经过部分不可穿刺区域，但是绝对不能经过危险区域，最佳进针路径L在图像所占网格为Γ
′
＝{Γ
′1，Γ
′2，...，Γ
′
m
，m∈N
+
}。6.根据权利要求5所述的针对肿瘤热消融的术中动态路径优化方法，其特征在于：所述步骤(4)中，所构建的马尔可夫决策模型包含五元组：状态S＝{s0，s1，s2，...，s
i
，i∈N
+
}表示消融针尖在肝脏区域所处的位置；动作A＝{a1，a2，...，a8}包括八个方向：上、右上、右、右下、下、左下、左、左上，认为每个动作只通向当前所处网格的相邻的八个网格之一；状态转移概率P
sa
表示为表示为phase表示进行穿刺的时刻所处呼吸相位，T
si
表示进行穿刺的时刻所处位置，表示进行穿刺的时刻进针方向与穿刺动作a
i+1
之间夹角，β表示进行穿刺的时刻针尖分别到距离最近的肝脏边界网格和距离最近的肿瘤网格两条线...
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