[發(fā)明專利]用于血管內(nèi)動(dòng)脈瘤手術(shù)的血管配準(zhǔn)方法、系統(tǒng)和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011161676.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN112348860B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉市祺;謝曉亮;周小虎;侯增廣;劉暴;來(lái)志超;張勃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所;中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院
• 主分類號(hào): G06T7/33
• 分類號(hào): G06T7/33;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京市恒有知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會(huì)

本發(fā)明屬于圖像數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體涉及了一種用于血管內(nèi)動(dòng)脈瘤手術(shù)的血管配準(zhǔn)方法、系統(tǒng)和裝置，旨在解決現(xiàn)有的圖像配準(zhǔn)技術(shù)生成的配準(zhǔn)圖像較為模糊，耗時(shí)長(zhǎng)干擾多的問題。本發(fā)明包括：將獲取的CTA圖像轉(zhuǎn)化為主動(dòng)脈血管三維圖像，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為主動(dòng)脈血管二維圖像，同時(shí)將DSA圖像轉(zhuǎn)化為主動(dòng)脈血管二值圖像，通過(guò)基于回歸器子網(wǎng)絡(luò)、空間變換子網(wǎng)絡(luò)和重采樣子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的基于深度學(xué)習(xí)的血管配準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)獲取配準(zhǔn)后的圖像。本發(fā)明僅可以解決術(shù)中DSA影像模糊的問題，還能夠在目前X光透射圖像中更快速和準(zhǔn)確的找到腹主動(dòng)脈瘤位置，可以達(dá)到在血管內(nèi)動(dòng)脈瘤修復(fù)手術(shù)中實(shí)時(shí)協(xié)助醫(yī)生的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體涉及了一種用于血管內(nèi)動(dòng)脈瘤手術(shù)的血管配準(zhǔn)方法、系統(tǒng)和裝置。

背景技術(shù)

腹部主動(dòng)脈瘤(Abdominal aortic aneurysm,AAA)是最常見的一種動(dòng)脈瘤。通常腹部主動(dòng)脈瘤在破裂之前不會(huì)伴隨其他癥狀，因此會(huì)導(dǎo)致85％到90％的患者去世。臨床研究表明，血管內(nèi)動(dòng)脈瘤修復(fù)(Endovascular aneurysm repair，EVAR)可以有效降低患者在圍手術(shù)期的發(fā)病率和死亡率。同時(shí)，近年來(lái)科技的發(fā)展也使得血管內(nèi)動(dòng)脈瘤修復(fù)可以成為大多數(shù)病人治療腹部主動(dòng)脈瘤的一個(gè)選擇。

血管內(nèi)動(dòng)脈瘤修復(fù)的關(guān)鍵步驟是醫(yī)生在一個(gè)復(fù)雜的介入通道內(nèi)將介入器械(例如導(dǎo)絲)送至病變處。通常，介入通道往往是在血管中輸入造影劑并在X射線下顯影出來(lái)，經(jīng)過(guò)多次造影劑注入及X光顯影，導(dǎo)絲導(dǎo)管等手術(shù)器械才能送往目標(biāo)位置。因此，在手術(shù)中對(duì)介入路徑的顯示非常重要。然而，介入路徑血管的顯影有以下幾部分難點(diǎn)：

(1)X光圖像有較低的信噪比，背景噪音會(huì)血管顯影有較強(qiáng)的干擾；

(2)由于DSA影像為投射影像，只能顯示二維信息，產(chǎn)生大量血管信息丟失；(3)多次打入造影劑對(duì)人體傷害較大。

目前針對(duì)血管內(nèi)動(dòng)脈瘤修復(fù)治療方法中血管配準(zhǔn)的研究相對(duì)較少。Dibildox G提出了3D-3D之間的血管配準(zhǔn)方法，通過(guò)術(shù)前CTA影像對(duì)血管進(jìn)行三維重建并提取中心線，然后與術(shù)中的雙邊造影的血管模型通過(guò)高斯混合模型算法進(jìn)行配準(zhǔn)。該方法以雙邊造影的DSA影像作為配準(zhǔn)影像，雖然能夠獲得精確的血管三維影像，但由于儀器成本高，不適合普遍使用。

Ghoshhajra B通過(guò)現(xiàn)有的技術(shù)手段提取術(shù)前CTA影像血管三維模型的中心線和DSA影像中心線，通過(guò)全局仿射變換進(jìn)行配準(zhǔn)。在配準(zhǔn)過(guò)程中，通過(guò)正交的ECG信號(hào)以提高配準(zhǔn)精度，并且著重驗(yàn)證了使用配準(zhǔn)后對(duì)血管鈣化斑塊的影響。雖然通過(guò)ECG信號(hào)對(duì)準(zhǔn)減少血管移動(dòng)，但其配準(zhǔn)方法需要大量時(shí)間，不能滿足實(shí)時(shí)配準(zhǔn)的臨床需求。

Tony C.W.Mok等人提出了使用快速對(duì)稱微分同胚的算法改進(jìn)輸入圖像需要標(biāo)注固定圖像和配準(zhǔn)圖像的問題，并通過(guò)引入局部懲罰項(xiàng)進(jìn)一步提高配準(zhǔn)精度。雖然通過(guò)深度學(xué)習(xí)的方法大大提高了配準(zhǔn)速度，但是由于醫(yī)生通常以DSA影像作為臨床手術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其同時(shí)改變了兩幅圖像的形狀，并不能適用此配準(zhǔn)需求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即現(xiàn)有的血管圖像配準(zhǔn)方法得出的配準(zhǔn)圖噪音過(guò)多、精確度不足、生成圖像時(shí)間過(guò)長(zhǎng)無(wú)法滿足手術(shù)的實(shí)時(shí)性需要和不能標(biāo)注固定圖像的問題，本發(fā)明提供了一種用于血管內(nèi)動(dòng)脈瘤手術(shù)的血管配準(zhǔn)方法，所述方法包括：

步驟S100，獲取CTA序列圖像和DSA序列圖像；

步驟S200，基于所述CTA序列圖像，通過(guò)種子點(diǎn)法及區(qū)域生長(zhǎng)方法獲取主動(dòng)脈血管三維圖像，基于所述主動(dòng)脈血管三維圖像獲取主動(dòng)脈血管二維圖像；

基于所述DSA序列圖像，通過(guò)第一合成方法獲取主動(dòng)脈血管造影二值圖像；

步驟S300，基于所述主動(dòng)脈血管二維圖像和主動(dòng)脈血管造影二值圖像，通過(guò)訓(xùn)練好的基于深度學(xué)習(xí)的血管配準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)獲取配準(zhǔn)后圖像；