[發明專利]基于多模式增敏成像融合的早期腫瘤定位跟蹤方法

無效

• 申請號: 200710040755.4
• 申請日: 2007-05-17
• 公開（公告）號: CN101053531A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 秦斌杰;羅肖
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00;A61B5/055;A61B8/13;G06T5/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種醫學圖像處理技術領域的方法，具體涉及一種基于多模式增敏成像融合的早期腫瘤定位跟蹤方法。

背景技術

圖像導向微創介入治療，是現代生物醫學工程、生物物理、生物化學、現代信息處理、微電子技術、分子醫學及臨床醫學等交叉學科發展的產物，代表了臨床疾病治療技術的必然發展方向。圖像導向治療根本目的是用術前或術中醫學圖像指導目標病灶的靶向治療，幫助醫生在治療過程中了解目標病灶及其周圍組織的形狀結構及相互關系。對腫瘤病灶的精確跟蹤定位是圖像導向治療的核心問題，當前國際上圖像導向治療研究的發展趨勢就是努力提高目標病灶的靶向定位跟蹤精度，這也是衡量一個圖像導向治療系統性能優劣的根本指標。現階段臨床早期腫瘤的介入治療對早期腫瘤的定位及靶向動態跟蹤精度還很不足。由于受呼吸、術中軟組織形變、體位改變等因素影響，術中腫瘤的位置會動態改變，因此治療中需要實時精確定位及動態跟蹤早期腫瘤及周圍組織結構的位置變化。而提高早期腫瘤的靶向跟蹤精度，需要解決術中和術前增敏多模式醫學圖像的配準及形變補償問題。

在圖像導向治療系統中，國內外還沒有報道使用多模式增敏成像融合的早期腫瘤定位跟蹤方法，使其應用于圖像導向治療中，利用術前術中靶向成像增敏劑的作用，增強術前醫學成像和術中超聲成像對腫瘤等病灶的成像效果；再引入基于聯合顯著區域的非剛性形變配準融合，完成早期腫瘤干預過程中的靶向精確定位和跟蹤。

經對現有技術文獻的檢索發現，美國專利公開號：US2001/0007919?A1，公開日：Jul.12，2001，專利名稱：“Method?and?Apparatus?for?Volumetric?ImageNavigation”。該專利強調了利用術前核磁共振、CT圖像和術中被跟蹤的內窺鏡、超聲圖像進行配準，并結合圖像分割和三維模型重建技術，用于手術導航。但該專利沒有提到利用多種模式造影劑對腫瘤目標病灶進行術前和術中成像靶向增敏，在對腫瘤目標病灶的治療過程中，也沒有考慮基于腫瘤目標病灶感興趣顯著區域，對多模式圖像進行非剛性配準，以準確實時地對腫瘤靶向區域的治療改變進行動態跟蹤。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種基于多模式增敏成像融合的早期腫瘤定位跟蹤方法，使其應用于圖像導向治療中，利用術前術中成像增敏劑的作用，增強術前醫學成像和術中超聲成像對腫瘤等病灶的成像效果；再引入術前和術中增敏圖像基于聯合顯著區域的形變配準融合方法，進而對腫瘤目標病灶感興趣區域進行精確跟蹤定位。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括以下步驟：

第一步，獲得術前增敏圖像

通過術前成像增敏劑與腫瘤的靶向結合，利用核磁共振醫學成像手段，獲得對目標病灶區域及周圍組織結構進行成像增敏的術前核磁共振醫學圖像。選定該圖像為配準的浮動圖像；

第二步，獲得術中增敏圖像

術中增敏圖像的獲得是通過超聲成像儀實現的。通過術中超聲成像增敏劑與腫瘤的靶向結合，配合術中可控頻率超聲場對超聲成像增敏劑的激發作用，獲得能有效增敏目標病灶成像效果的術中三維超聲圖像；選定該圖像為參考圖像，用于實時跟蹤術中目標病灶的改變；

第三步，在圖像導向治療時，利用全局剛性變換和腫瘤目標病灶四周局部非剛性變換組合作為形變配準的幾何變換模型，對術前和術中增敏圖像進行基于聯合顯著區域的形變配準，而后對術前和術中圖像進行融合，重建出腫瘤病灶區域的三維可視化模型，對術中腫瘤目標病灶進行精確治療定位；

第四步，利用上述基于聯合顯著區域的形變配準方法，結合術中超聲成像的運動分析手段，完成對術前核磁共振圖像的運動形變補償，實時更新術中超聲成像和術前核磁共振圖像的配準關系，實時顯示三維超聲成像和術前醫學圖像在腫瘤病灶及周圍組織結構四周的成像融合效果，進而自動完成腫瘤目標病灶的靶向跟蹤。

所述的術前成像增敏劑，是指根據所采用的術前成像方法，選用對腫瘤目標病灶進行成像增敏的不同模式造影劑。選用核磁共振成像，可以采用磁性物質組成的、能對腫瘤目標病灶進行成像增敏的核磁共振成像造影劑。

所述的術中超聲成像增敏劑，是指微膠囊造影劑，包括蛋白質空氣微膠囊超聲造影劑、氟碳氣體微膠囊超聲造影劑、可生物降解高分子微膠囊超聲造影劑；微泡超聲造影劑；包膜超聲造影劑等。該成像增敏劑都能與腫瘤病灶精確主動或被動靶向結合，并且能有效提高超聲成像效果。