基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统技术方案

本发明专利技术公开了基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统，包括用于CT影像与术中的实时超声影像进行配准，并通过插值补点形成点云图的配准系统，用于确定软组织形变场的形变场确定系统，用于根据术前规划的真实穿刺引导线，结合软组织形变场和配准系统形成新的术前规划穿刺引导线的引导线模拟系统，用于将新的术前规划线与真实穿刺引导线的偏差与设置的偏差阈值进行比对的比对系统。本发明专利技术能够自动判断术前的穿刺路径是否可行，为手术的进行提升了效率，将术前规划的路径转换到实时术中的场景中，也方便了医生的操作，能够对局部的软组织变形进行精确的配准，减轻了医生的手术负担。担。

【技术实现步骤摘要】
基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统


[0001]本专利技术涉及穿刺治疗引导评价
，尤其涉及基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统。

技术介绍

[0002]穿刺，医学常用手术用语，是将穿刺针刺入体腔抽取分泌物做化验，向体腔注入气体或造影剂做造影检查，或向体腔内注入药物的一种诊疗技术。穿刺的目的是抽血化验，输血、输液及置入导管做血管造影等。
[0003]穿刺手术对于医生的经验与状态有很大的依赖性，因此纯手动穿刺正在被穿刺支架所取代，利用穿刺支架的方式往往是在进行穿刺手术前，通过查看CT的方式规划出穿刺路径，术中调整穿刺支架位置到之前规划的路径进行穿刺，而由于人的软组织会不可避免地产生形变，所以往往需要依靠实时的超声影像判断路径是否发生偏移。
[0004]目前缺少一种对实时穿刺引导的评价系统，依赖于医生去判断穿刺路径是否可行。

技术实现思路

[0005]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统。
[0006]本专利技术提出的基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统，包括：
[0007]用于CT影像与术中的实时超声影像进行配准，并通过插值补点形成点云图的配准系统；
[0008]用于确定软组织形变场的形变场确定系统；
[0009]用于根据术前规划的真实穿刺引导线，结合软组织形变场和配准系统形成新的术前规划穿刺引导线的引导线模拟系统；
[0010]用于将新的术前规划线与真实穿刺引导线的偏差与设置的偏差阈值进行比对的比对系统。
[0011]本专利技术提出的基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统的运行方法，包括如下步骤：
[0012]S1：通过配准系统进行配准,将术前的CT影像与术中的实时超声影像进行配准,提供浮动图像与目标图像，将超声影像点云图转换到CT点云图的坐标系下，在转换之后的超声影像点之间通过插值的方式填充点，用于形变组织的像素恢复；
[0013]S2：通过形变场确定系统进行软组织形变场确认,利用CT图像、超声图像的灰度值分别作为随机变量，并结合其对应的概率分布，得到相似性标准值，通过相似性标准值评价是否配准成功，优化形变场，使得相似性标准值变大，基于相似性标准值，收敛最佳形变场；
[0014]S3：通过引导线模拟系统，将术前规划的真实穿刺引导线表示在形变后的真实模型中，形成新的术前规划穿刺引导线；
[0015]S4：通过比对系统将新的术前规划线与真实穿刺引导线的偏差E,设置偏差阈值，并将偏差E与偏差阈值进行对比。
[0016]作为本技术方案的进一步优化，本专利技术基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统的运行方法，所述S1在配准的过程中，在图像上盖上网络，网络的交叉点就是图像的控制点，将超声图像网格上的控制点转换为CT图像上的点。
[0017]作为本技术方案的进一步优化，本专利技术基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统的运行方法，所述S1中，在转换之后的超声图像点之间通过插值的方式填充。
[0018]作为本技术方案的进一步优化，本专利技术基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统的运行方法，所述S3中，将术前规划的真实穿刺引导线利用形变场，转换到超声实时的影像中，成为新的术前规划穿刺引导线。
[0019]作为本技术方案的进一步优化，本专利技术基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统的运行方法，所述S4中偏差distance(x)为曲线上的点到另一个曲线的最短距离，若E不大于设定的偏差阈值，则规划的穿刺路径可以被用来进行穿刺，反之，规划的路径不利于穿刺，应在术中基于超声重新规划路径。
[0020]综上可知，本专利技术中的有益效果为：
[0021]1、本评价方法能够自动判断术前的穿刺路径是否可行，为手术的进行提升了效率。
[0022]2、通过形变场的方式，将术前规划的路径转换到实时术中的场景中，也方便了医生的操作。
[0023]3、利用形变场的方式，能够对局部的软组织变形进行精确的配准，减轻了医生的手术负担。
附图说明
[0024]图1为本专利技术中CT图像示意图；
[0025]图2为本专利技术中超声图像示意图；
[0026]图3为本专利技术中转换坐标后的超声图像示意图；
[0027]图4为本专利技术中真实穿刺引导线L和新的术前规划穿刺引导线L
’
示意图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图1
‑
图4，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]本专利技术提出的基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统，包括：
[0030]用于CT影像与术中的实时超声影像进行配准，并通过插值补点形成点云图的配准系统；
[0031]用于确定软组织形变场的形变场确定系统；
[0032]用于根据术前规划的真实穿刺引导线，结合软组织形变场和配准系统形成新的术
前规划穿刺引导线的引导线模拟系统；
[0033]用于将新的术前规划线与真实穿刺引导线的偏差与设置的偏差阈值进行比对的比对系统。
[0034]参照图1
‑
4，本专利技术提出的基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统的运行方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0035]S1：进行配准，将术前的CT影像与术中的实时超声影像进行配准；
[0036]S1.1：获取术前CT影像如图1与术中实时的超声影像如图2,提供浮动图像与目标图像；
[0037]S1.2：将超声影像点云图转换到CT点云图的坐标系下；
[0038]S1.2.1：在配准的过程中，在图像上盖上网络，网络的交叉点就是图像的控制点；
[0039]S1.2.2：将超声图像网格上的点转换为CT图像上的点，坐标公式如下：
[0040][0041]其中，为CT图像网格上的点，为超声图像网格上的点，R为旋转矩阵，T为平移矩阵，经过转换坐标后的图像变为如图3所示，坐标系的转换，软组织内部的细节会出现局部形变，利用不发生形变的点将超声图像拉齐到CT图像上；
[0042]S1.3：在转换之后的超声图像点之间通过插值的方式填充
[0043]S1.3.1：给定n个三维控制点,三维控制点坐标计算公式如下：
[0044][0045]其中c
i
(x
i
,y
i
,z
i
),i＝1,2,
…
n为控制点的坐标；
[0046]S1.3.2：给定正则化参数λ，求解插值函数，计算插值函数的参数值w和a,公式如下：
[0047][0048]其中K,P,O是子矩阵，w,a,v和o是列向量，由下式给出：
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统，其特征在于，包括：用于CT影像与术中的实时超声影像进行配准，并通过插值补点形成点云图的配准系统；用于确定软组织形变场的形变场确定系统；用于根据术前规划的真实穿刺引导线，结合软组织形变场和配准系统形成新的术前规划穿刺引导线的引导线模拟系统；用于将新的术前规划线与真实穿刺引导线的偏差与设置的偏差阈值进行比对的比对系统。2.根据权利要求1所述的基于软组织形变场的实时穿刺引导评价系统的运行方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：通过配准系统进行配准,将术前的CT影像与术中的实时超声影像进行配准,将超声影像点云图转换到CT点云图的坐标系下，在转换之后的超声影像点之间通过插值的方式填充点；S2：通过形变场确定系统进行软组织形变场确认,利用CT图像、超声图像的灰度值分别作为随机变量，并结合其对应的概率分布，得到相似性标准值，通过相似性标准值评价是否配准成功，优化形变场，使得相似性标准值变大；S3：通过引导线模拟系统，将术前规划的真实穿刺引导线表示在形变后的真实模型中，形成新的术前规划穿刺引导线...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐善，张博，陈奎，
申请(专利权)人：无锡艾米特智能医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：