[發(fā)明專利]基于多模式增敏成像融合的早期腫瘤定位跟蹤方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710040755.4
• 申請日: 2007-05-17
• 公開（公告）號: CN101053531A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦斌杰;羅肖
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00;A61B5/055;A61B8/13;G06T5/00
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1.一種基于多模式增敏成像融合的早期腫瘤定位跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，獲得術(shù)前增敏圖像：通過術(shù)前成像增敏劑與腫瘤的靶向結(jié)合，利用核磁共振醫(yī)學(xué)成像手段，獲得對目標(biāo)病灶區(qū)域及周圍組織結(jié)構(gòu)進行成像增敏的術(shù)前核磁共振醫(yī)學(xué)圖像，選定該圖像為配準(zhǔn)的浮動圖像；

第二步，獲得術(shù)中增敏圖像：術(shù)中增敏圖像是采用超聲成像儀獲得的，通過術(shù)中超聲成像增敏劑與腫瘤的靶向結(jié)合，配合術(shù)中可控頻率超聲場對超聲成像增敏劑的激發(fā)作用，獲得能有效增敏目標(biāo)病灶成像效果的術(shù)中三維超聲圖像，選定該圖像為參考圖像，用于實時跟蹤術(shù)中目標(biāo)病灶的改變；

第三步，在圖像導(dǎo)向治療時，利用全局剛性變換和腫瘤目標(biāo)病灶四周局部非剛性變換組合作為形變配準(zhǔn)的幾何變換模型，對術(shù)前和術(shù)中增敏圖像進行基于聯(lián)合顯著區(qū)域的形變配準(zhǔn)，而后對術(shù)前和術(shù)中圖像進行融合，重建出腫瘤病灶區(qū)域的三維可視化模型，對術(shù)中腫瘤目標(biāo)病灶進行定位；

第四步，利用上述基于聯(lián)合顯著區(qū)域的形變配準(zhǔn)方法，結(jié)合術(shù)中超聲成像的運動分析手段，完成對術(shù)前核磁共振圖像的運動形變補償，實時更新術(shù)中超聲成像和術(shù)前圖像的配準(zhǔn)關(guān)系，實時顯示三維超聲成像和術(shù)前醫(yī)學(xué)圖像在腫瘤病灶及周圍組織結(jié)構(gòu)四周的成像融合效果，進而自動完成腫瘤目標(biāo)病灶的靶向跟蹤。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多模式增敏成像融合的早期腫瘤定位跟蹤方法，其特征是，所述第三步中，利用全局剛體變換和多層B樣條自由形變模型組合構(gòu)成形變的幾何變換模型，然后利用術(shù)前和術(shù)中多模式成像灰度信息提取聯(lián)合顯著區(qū)域，再基于聯(lián)合顯著區(qū)域的灰度相似性測度，進行非剛性圖像配準(zhǔn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多模式增敏成像融合的早期腫瘤定位跟蹤方法，其特征是，所述的圖像配準(zhǔn)，具體實現(xiàn)如下：

(a)粗配準(zhǔn)：利用圖像體素為整體特征，采用傳統(tǒng)的圖像配準(zhǔn)方法，對兩幅圖像進行粗配準(zhǔn)；

(b)獲取多分辨率顯著測度圖：對獲取的兩種圖像數(shù)據(jù)進行多分辨率金字塔構(gòu)建，并選用一種測度度量顯著性程度，得到待配準(zhǔn)圖像各自的顯著測度圖；

(c)對當(dāng)前分辨率尺度，利用相似性分析度量術(shù)前和術(shù)中多分辨率顯著測度圖中公共顯著區(qū)域的位置和程度，得到待配準(zhǔn)圖像之間的聯(lián)合顯著圖；

(d)利用(c)得到的聯(lián)合顯著圖，融合到聯(lián)合灰度直方圖的統(tǒng)計中，增強公共顯著區(qū)域在聯(lián)合直方圖統(tǒng)計中的權(quán)重，再定義一個基于聯(lián)合灰度直方圖統(tǒng)計計算的灰度相似性測度，得到聯(lián)合顯著圖下的最優(yōu)幾何匹配參數(shù)；

(e)利用聯(lián)合顯著圖對兩幅圖像進行配準(zhǔn)；

(f)配準(zhǔn)后兩種模式的圖像在同一坐標(biāo)系下將兩幅圖像的腫瘤病灶區(qū)域融合表達(dá)成三維的圖像模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多模式增敏成像融合的早期腫瘤定位跟蹤方法，其特征是，所述聯(lián)合顯著圖給出了兩幅圖像間的公共顯著區(qū)域，公共顯著區(qū)域即為術(shù)前和術(shù)中超聲成像增敏后的腫瘤目標(biāo)病灶區(qū)域，如果該位置點對應(yīng)圖像的公共顯著區(qū)域，就被設(shè)定為目標(biāo)感興趣區(qū)域，接下來作為重點配準(zhǔn)區(qū)域。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于多模式增敏成像融合的早期腫瘤定位跟蹤方法，其特征是，所述聯(lián)合顯著圖，其值域被歸一化到[0，1]，即歸一化聯(lián)合顯著值，如果歸一化聯(lián)合顯著值接近于1，表示待配準(zhǔn)圖像在該點具有相似的顯著特征分布，則認(rèn)定該點是屬于公共顯著區(qū)域，這些公共顯著區(qū)域繼續(xù)參與進一步的配準(zhǔn)；如果歸一化聯(lián)合顯著值接近于0，則表示在該點兩幅圖像沒有相對應(yīng)的顯著特征分布，此點是異常信號，不屬于公共顯著區(qū)域，被排除參與下一步的配準(zhǔn)過程。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多模式增敏成像融合的早期腫瘤定位跟蹤方法，其特征是，在進行配準(zhǔn)時，設(shè)定一閾值，將待配準(zhǔn)圖像各自的顯著測度值低于閾值的點在聯(lián)合顯著圖中直接賦為0。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多模式增敏成像融合的早期腫瘤定位跟蹤方法，其特征是，所述的將聯(lián)合顯著圖融合到聯(lián)合灰度直方圖的統(tǒng)計中，具體融合方法為：使用歸一化聯(lián)合顯著值確定圖像上的每對體素對聯(lián)合灰度直方圖的貢獻權(quán)重，即在得到了浮動圖像F與參考圖像R的灰度對(f，r)后，用歸一化聯(lián)合顯著值計入直方圖頻數(shù)h(f，r)中；如果其歸一化聯(lián)合顯著權(quán)值很小，這些被判為異常信號或顯著性很小的點就被自動地排除在聯(lián)合灰度直方圖的計算，進而也自適應(yīng)的排除在配準(zhǔn)過程之外。