[發明專利]應用于肝臟消融術后評估的配準方法及裝置

在審

• 申請號: 202210375797.8
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114757982A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 艾丹妮;劉定坤;楊健;范敬凡
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33
• 代理公司: 北京市中聞律師事務所 11388
• 代理人: 馮夢洪

應用于肝臟消融術后評估的配準方法及裝置，能夠防止消融區和腫瘤的錯誤匹配，并量化消融區的外部收縮，補償消融區內部收縮，將微波消融手術前圖像與微波消融手術后圖像對齊，并且可以評估消融邊界。方法包括：(1)獲取微波消融術前和術后的3D圖像作為運動圖像和固定圖像；執行優化、正則化和交替更新，以量化消融區外部收縮場，并估計呼吸運動場；求解BHE以基于消融針位置和功率計算穩態溫度場，求解TWE以獲得基于穩態溫度場和消融區外部收縮場的穩態收縮場，合并穩態收縮場和消融區外部收縮場并獲得總組織收縮場；(4)對運動圖像進行呼吸運動的順序校正，并對組織收縮進行補償，以獲得被補償的圖像。

技術領域

本發明涉及醫學圖像處理的技術領域，尤其涉及一種應用于肝臟消融術后評估的配準方法，以及應用于肝臟消融術后評估的配準裝置。

背景技術

傳統的配準方法(LogDemons)旨在找到一個微分同胚變換，它將運動圖像(m)與固定圖像(f)對齊。該空間變換φ由通過指數的微分同胚速度場v編碼。φ＝exp(v)。通常，v通過最小化能量函數進行優化：

其中相似性標準衡量f、的相似性。R_d(v)是通過高斯核σ_v平滑v來確保速度場v的微分同胚性的正則性準則。微分同胚僅適用于在兩個圖像中具有一致灰度并且可以建立像素級對應關系的同源組織。然而，在消融邊界的評估中，腫瘤由于細胞毒性溫度導致灰度變化而變得與消融區灰度不一致，而傳統的配準方法無法正確對齊消融區和腫瘤，因為它們不是同源組織。

發明內容

為克服現有技術的缺陷，本發明要解決的技術問題是提供了一種應用于肝臟消融術后評估的配準方法，其能夠防止消融區和腫瘤的錯誤匹配，并量化消融區的外部收縮，補償消融區內部收縮，將微波消融手術前圖像與微波消融手術后圖像對齊，并且可以評估消融邊界。

本發明的技術方案是：這種應用于肝臟消融術后評估的配準方法，其包括以下步驟：

(1)獲取微波消融術前和術后的3D圖像作為運動圖像m和固定圖像f；

(2)執行優化、正則化和交替更新，以量化消融區外部收縮場并估計呼吸運動場

(3)求解生物熱方程BHE(Bio-heat Equation)以基于消融針位置和功率計算穩態溫度場T，求解熱彈性波動方程TWE(Thermoelastic Wave Equation)以獲得基于穩態溫度場T和消融區外部收縮場的穩態收縮場合并穩態收縮場和消融區外部收縮場并獲得總組織收縮場

(4)對運動圖像進行呼吸運動的順序校正，并對組織收縮進行補償，以獲得被補償的圖像m_t。

本發明的步驟(2)側重于外部消融區區域，即未縮小的區域，微波消融手術前后圖像可以通過灰度建立對應關系，在外部消融區區域估計變形并分解，以量化外部收縮并校正呼吸運動；步驟(3)側重于內部消融區區域，即燒蝕區域，并且無法通過灰度從消融區到微波消融手術前的圖像找到對應關系，在內部消融區，提出了一種生物力學模型來補償內部收縮；在連續呼吸運動校正和組織收縮補償后，將微波消融手術前圖像與微波消融手術后圖像對齊，并且可以評估消融邊界；因此能夠防止消融區和腫瘤的錯誤匹配，并量化消融區的外部收縮，補償消融區內部收縮，將微波消融手術前圖像與微波消融手術后圖像對齊，并且可以評估消融邊界。

還提供了應用于肝臟消融術后評估的配準裝置，其包括：

獲取模塊，其配置來獲取微波消融術前和術后的3D圖像作為m和f；

執行模塊，其配置來執行優化、正則化和交替更新，以量化消融區外部收縮場并估計呼吸運動場

求解模塊，其配置來求解BHE以基于消融針位置和功率計算穩態溫度場T，求解TWE以獲得基于T和的穩態收縮場合并和并獲得總組織收縮場