模拟系统及可读存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种模拟系统及可读存储介质，所述模拟系统用于模拟植入电极于目标组织区域的植入情况，所述模拟系统包括：通信连接的图像算法模块与显示模块；所述图像算法模块包括电极提取单元和配准单元，所述电极提取单元用于从术后影像中提取得到植入电极的三维坐标；所述配准单元用于配准所述植入电极的三维坐标与标准脑图谱；所述显示模块包括三维重建单元和显示单元，所述三维重建单元用于根据配准后的所述植入电极的三维坐标和所述标准脑图谱，对目标组织和所述植入电极进行三维重建；所述显示单元用于显示所述三维重建单元三维重建得到的虚拟三维模型。维重建得到的虚拟三维模型。维重建得到的虚拟三维模型。

【技术实现步骤摘要】
模拟系统及可读存储介质


[0001]本专利技术涉及模拟辅助手术系统和方法领域，特别涉及一种模拟系统及可读存储介质。

技术介绍

[0002]深部脑刺激(Deep Brain Stimulation)手术是许多重症神经、精神系统疾病的唯一有效治疗手段，而刺激电极植入的准确性是决定手术成功与否的关键因素。深部脑刺激手术电极植入靶点核团如丘脑底核(STN)和苍白球内侧部(GPi)，两者均是大脑皮层下控制运动的神经中枢，但因体积较小给刺激电极精确植入带来比较大的困难。目前，临床上通常采用核磁共振影像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)或者计算机断层扫描影像(Computed Tomography，CT)来辅助手术电极定位。一般的，靶点核团仅能在高分辨率核磁共振影像下清晰显示，而术中、术后电极位置确认由于受金属材质电极影响，仅可采用低分辨率核磁共振设备或计算机断层扫描设备扫描，同时电极伪迹较大亦会给术中、术后电极定位带来很大的困难。因此，如何以术中、术后影像为基础，实现深部脑刺激手术清晰、直观、准确的电极定位对于临床手术治疗效果的提高具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种模拟系统及可读存储介质，以解决现有的临床二维医学影像无法为医生提供患者的立体影像图像，无法精确提供植入电极的位置以便医生确认的问题。
[0004]为解决上述技术问题，根据本专利技术的第一个方面，提供了一种模拟系统，用于模拟植入电极于目标组织区域的植入情况，所述模拟系统包括：通信连接的图像算法模块与显示模块；
[0005]所述图像算法模块包括电极提取单元和配准单元，所述电极提取单元用于从术后影像中提取得到植入电极的三维坐标；所述配准单元用于配准所述植入电极的三维坐标与标准脑图谱；
[0006]所述显示模块包括三维重建单元和显示单元，所述三维重建单元用于根据配准后的所述植入电极的三维坐标和所述标准脑图谱，对目标组织和所述植入电极进行三维重建；所述显示单元用于显示所述三维重建单元三维重建得到的虚拟三维模型。
[0007]可选的，所述配准单元配准所述植入电极的三维坐标与标准脑图谱的步骤包括：配准术前影像与术后影像，以及配准所述术前影像与标准脑图谱，将所述植入电极的三维坐标和所述标准脑图谱变换到统一坐标系下，实现所述植入电极的三维坐标与标准脑图谱的配准。
[0008]可选的，所述配准单元配准所述术前影像与所述术后影像的步骤包括：
[0009]将术后影像坐标系与术前影像坐标系配准得到第一变换矩阵；
[0010]将所述术后影像*所述第一变换矩阵，使所述术后影像变换到所述术前影像坐标
系下。
[0011]可选的，所述配准单元配准所述术前影像与所述标准脑图谱的步骤包括：
[0012]将术前影像坐标系与标准脑图谱坐标系配准得到第二变换矩阵；
[0013]将所述术前影像*所述第二变换矩阵，使所述术前影像变换到所述标准脑图谱坐标系下。
[0014]可选的，所述显示模块还包括电场刺激模拟单元，所述电场刺激模拟单元用于根据输入所述植入电极的电流或电压参数、以及所述目标组织的导电率，模拟得到有效电刺激范围；所述显示单元用于显示所述有效电刺激范围。
[0015]可选的，所述有效电刺激范围的获取步骤包括：获取电刺激，将所述电刺激与预设的阈值比较，将大于或等于所述阈值的区域确定为有效电刺激范围；其中，所述电刺激根据输入所述植入电极的电流或电压参数以及所述目标组织的导电率得到。
[0016]可选的，所述电极提取单元使用阈值分割、动态三维区域增长或多层卷积的深度神经网络，提取得到所述植入电极的三维坐标。
[0017]可选的，所述模拟系统还包括数据库模块，所述数据库模块包括数据存储单元和数据分拣单元；
[0018]所述数据存储单元用于存放不同模态的影像数据；
[0019]所述数据分拣单元用于基于标签信息对所述影像数据进行分类整理；
[0020]所述图像算法模块所提取和配准的术前影像和术后影像均由所述数据分拣单元分类整理后的影像数据中得到。
[0021]可选的，所述模拟系统还包括图像解析模块，所述图像解析模块包括图像分析单元和图像获取单元；
[0022]所述图像分析单元用于解析所述标签信息，以供操作者按所述标签信息对所述影像数据进行检索；
[0023]所述图像获取单元用于根据输入的关键信息，从所述数据库模块中抽取出需要的影像数据，输入到所述图像算法模块，以供所述图像算法模块提取和配准。
[0024]可选的，所述配准单元基于互信息迭代、提取关键点和三维点云中的至少一者进行配准。
[0025]为解决上述技术问题，根据本专利技术的第二个方面，还提供了一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时，实现：
[0026]从术后影像中提取得到植入电极的三维坐标；
[0027]配准所述植入电极的三维坐标与标准脑图谱；
[0028]根据配准后的所述植入电极的三维坐标和所述标准脑图谱，对目标组织和所述植入电极进行三维重建；以及
[0029]显示三维重建得到的虚拟三维模型。
[0030]可选的，所述可读存储介质上的程序被执行时，还实现：
[0031]根据输入所述植入电极的电流或电压参数、以及所述目标组织的导电率，模拟得到有效电刺激范围；以及
[0032]显示所述有效电刺激范围。
[0033]可选的，所述可读存储介质上的程序被执行时，还实现：
[0034]基于标签信息对影像数据进行分类整理；
[0035]根据输入的关键信息，从分类整理后的所述影像数据中抽取出需要的影像数据，以供提取和配准。
[0036]综上所述，在本专利技术提供的模拟系统及可读存储介质中，所述模拟系统用于模拟植入电极于目标组织区域的植入情况，所述模拟系统包括：通信连接的图像算法模块以及显示模块；所述图像算法模块包括电极提取单元和配准单元，所述电极提取单元用于从术后影像中提取得到植入电极的三维坐标；所述配准单元用于配准所述植入电极的三维坐标与标准脑图谱；所述显示模块包括三维重建单元和显示单元，所述三维重建单元用于根据配准后的所述植入电极的三维坐标和所述标准脑图谱，对目标组织和所述植入电极进行三维重建；所述显示单元用于显示所述三维重建单元三维重建得到的虚拟三维模型。
[0037]如此配置，以术前影像以及术后影像为基础重建得到的虚拟三维模型，实现了深部脑刺激手术空间结构三维可视化，为医生提供具有真实感的立体图像，便于植入电极的位置确认，弥补了临床二维医学影像无法精确显示植入电极与基底神经核团的三维空间位置关系的缺陷，在保证精度和速度的前提下，可以满足临床深部脑刺激手术中，植入电极定位的需求，为深部脑刺激手术的功能区定位、最优靶点的选择提供指导，为深部脑刺激手术后的调控参数优化提供依据，能有效地提高植入电极的植入精度、改善临床治疗效果、减少副作用和节省电池使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟系统，其特征在于，用于模拟植入电极于目标组织区域的植入情况，所述模拟系统包括：通信连接的图像算法模块与显示模块；所述图像算法模块包括电极提取单元和配准单元，所述电极提取单元用于从术后影像中提取得到植入电极的三维坐标；所述配准单元用于配准所述植入电极的三维坐标与标准脑图谱；所述显示模块包括三维重建单元和显示单元，所述三维重建单元用于根据配准后的所述植入电极的三维坐标和所述标准脑图谱，对目标组织和所述植入电极进行三维重建；所述显示单元用于显示所述三维重建单元三维重建得到的虚拟三维模型。2.根据权利要求1所述的模拟系统，其特征在于，所述配准单元配准所述植入电极的三维坐标与标准脑图谱的步骤包括：配准术前影像与术后影像，以及配准所述术前影像与标准脑图谱，将所述植入电极的三维坐标和所述标准脑图谱变换到统一坐标系下，实现所述植入电极的三维坐标与标准脑图谱的配准。3.根据权利要求2所述的模拟系统，其特征在于，所述配准单元配准所述术前影像与所述术后影像的步骤包括：将术后影像坐标系与术前影像坐标系配准得到第一变换矩阵；将所述术后影像*所述第一变换矩阵，使所述术后影像变换到所述术前影像坐标系下。4.根据权利要求2所述的模拟系统，其特征在于，所述配准单元配准所述术前影像与所述标准脑图谱的步骤包括：将术前影像坐标系与标准脑图谱坐标系配准得到第二变换矩阵；将所述术前影像*所述第二变换矩阵，使所述术前影像变换到所述标准脑图谱坐标系下。5.根据权利要求1所述的模拟系统，其特征在于，所述显示模块还包括电场刺激模拟单元，所述电场刺激模拟单元用于根据输入所述植入电极的电流或电压参数、以及所述目标组织的导电率，模拟得到有效电刺激范围；所述显示单元用于显示所述有效电刺激范围。6.根据权利要求5所述的模拟系统，其特征在于，所述有效电刺激范围的获取步骤包括：获取电刺激，将所述电刺激与预设的阈值比较，将大于或等于所述阈值的区域确定为有效电刺激范围；其中，所述电刺激根据输入所述植入电极的电流或电压参数以及所述目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨君荣，杨溪，
申请(专利权)人：上海微创卜算子医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：