基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统、方法和介质与流程

1.本发明涉及超声穿刺导航技术领域，具体涉及基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统、方法和介质。


背景技术：

2.随着计算机技术和医学影像技术的发展，临床上除了使用数字化x-ray，ct，mri和超声等高清晰度医学图像联网诊断外，也对手术中实时采集跨模态图像、动态追踪病理位置和手术导航提出更多要求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统、方法和介质，解决现有技术中手术导航技术相对欠缺的技术问题。
4.为达到上述技术目的，第一方面，本发明的技术方案提供一种基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统，包括：
5.图像采集设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的图像数据；
6.超声探头，与所述图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的超声影像；
7.标识点，粘贴于需要进行手术区域；
8.ct成像设备，与所述图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的ct影像；
9.图像融合设备，获取包含标识点的需要进行手术区域的所述图像数据、所述超声影像和所述ct影像，并融合得到合成影像；
10.三维空间坐标系建立模块，根据所述合成影像建立三维空间坐标系；
11.路径规划模块，在所述三维空间坐标系根据病理位置和所需要进行的手术进行超声穿刺导航路径规划得到规划路径；
12.射频穿刺治疗针，根据所述规划路径进行穿刺治疗。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
14.本发明提供的基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统，包括：图像采集设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的图像数据；超声探头，与所述图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的超声影像；标识点，粘贴于需要进行手术区域；ct成像设备，与所述图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的ct影像；图像融合设备，获取包含标识点的需要进行手术区域的所述图像数据、所述超声影像和所述ct影像，并融合得到合成影像；三维空间坐标系建立模块，根据所述合成影像建立三维空间坐标系；路径规划模块，在所述三维空间坐标系根据病理位置和所需要进行的手术进行超声穿刺导航路径规划得到规划路径；射频穿刺治疗针，根据所述规划路径进行穿刺治疗。
本技术能够实时采集手术区域的图像数据、所述超声影像和所述ct影像，并融合得到合成影像，再结合三维空间坐标系进行手术的路径规划，实时引导射频穿刺治疗针进行穿刺治疗，具有很好的实用价值，能够提升手术的准确性和可靠性，提升手术的效率。
15.根据本发明的一些实施例，所述射频穿刺治疗针设置有磁定位仪，通过所述磁定位仪获取所述射频穿刺治疗针的当前空间位置信息。
16.根据本发明的一些实施例，还包括：上位机，与所述图像融合设备通信连接，用于显示所述图像数据、所述超声影像、所述ct影像和所述合成影像。
17.根据本发明的一些实施例，所述射频穿刺治疗针设置有姿态角传感器，用于获取所述射频穿刺治疗针的当前姿态角。
18.根据本发明的一些实施例，还包括：动脉造影模块，用于生成纳米级别微气泡对手术区域进行动脉造影，以提升手术区域病理位置的超声影像和ct影像的清晰度。
19.根据本发明的一些实施例，还包括：手术流程引导模块，用于实时播放当前手术进程的语音提示。
20.根据本发明的一些实施例，所述标识点至少包括以下任意一项：
21.电磁标记物、光反射标记物或荧光标记物。
22.第二方面，本发明提供了一种基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航方法，应用于如第一方面中任意一项所述的基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统，包括以下步骤：
23.在需要进行手术区域按照手术需求粘贴标志点；
24.获取需要进行手术区域的所述图像数据、所述超声影像和所述ct影像，并融合得到合成影像；
25.根据所述合成影像建立三维空间坐标系；
26.在所述三维空间坐标系根据病理位置和所需要进行的手术进行超声穿刺导航路径规划得到规划路径；
27.根据所述规划路径引导射频穿刺治疗针进行穿刺治疗。
28.根据本发明的一些实施例，根据所述规划路径引导射频穿刺治疗针进行穿刺治疗，包括步骤：获取所述射频穿刺治疗针的当前空间位置信息和姿态角信息，根据所述射频穿刺治疗针的当前空间位置信息和姿态角信息及所述规划路径引导所述射频穿刺治疗针进行穿刺治疗。
29.第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第二方面中任意一项所述的基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航方法。
30.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
31.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中摘要附图要与说明书附图的其中一幅完全一致：
32.图1为本发明一个实施例提供的基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统的示
意图；
33.图2为本发明另一个实施例提供的基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航方法的流程图。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
35.需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
36.本发明提供了一种基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统，能够实时采集手术区域的图像数据、所述超声影像和所述ct影像，并融合得到合成影像，再结合三维空间坐标系进行手术的路径规划，实时引导射频穿刺治疗针进行穿刺治疗，具有很好的实用价值，能够提升手术的准确性和可靠性，提升手术的效率。
37.下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
38.参照图1，图1为本发明一个实施例提供的基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统的示意图。
39.在一实施例中，基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统包括：图像采集设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的图像数据；超声探头，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的超声影像；标识点，粘贴于需要进行手术区域；ct成像设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的ct影像；图像融合设备，获取包含标识点的需要进行手术区域的图像数据、超声影像和ct影像，并融合得到合成影像；三维空间坐标系建立模块，根据合成影像建立三维空间坐标系；路径规划模块，在三维空间坐标系根据病理位置和所需要进行的手术进行超声穿刺导航路径规划得到规划路径；射频穿刺治疗针，根据规划路径进行穿刺治疗。
40.超声检查存在一些不能检出的病灶。超声检查中，有时由于肿瘤的位置、病人进食、肺气干扰或者手术疤痕等，超声图像模糊不清。这时ct/mri由于具有不受影响，图像清晰的特点此时的导航过程就可以使用ct/mri进行比对。对于超声图像局部可见的病灶。当病灶太大时，超声图像往往可见局部，这时参照超声图像，对于穿刺和介入治疗就可能面临困难。但借助大视野的ct/mri图像，就可以综观全局，计划多次治疗的介入路径等。超声融合影像导航技术具有快速、简单实用和低成本的优点:能够结合实时的超声图像和发挥ct/mri高分辨率的优势:在介入影像引导中发挥精准的定位功能也能在介入治疗中减少治疗次数，提高治疗效果等。在已经获得的临床反馈中，超声融合影像导航技术能够在超声检查时表现为困难的病人中发挥较大的对照导航作用。除此之外，在消融治疗计划和前列腺穿刺应用中前景看好。
41.在一实施例中，基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统包括：图像采集设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的图像数据；超声探头，与图像融合
设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的超声影像；标识点，粘贴于需要进行手术区域；ct成像设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的ct影像；图像融合设备，获取包含标识点的需要进行手术区域的图像数据、超声影像和ct影像，并融合得到合成影像；三维空间坐标系建立模块，根据合成影像建立三维空间坐标系；路径规划模块，在三维空间坐标系根据病理位置和所需要进行的手术进行超声穿刺导航路径规划得到规划路径；射频穿刺治疗针，根据规划路径进行穿刺治疗。射频穿刺治疗针设置有磁定位仪，通过磁定位仪获取射频穿刺治疗针的当前空间位置信息，结合规划路径和射频穿刺治疗针的当前空间位置信息进行穿刺治疗能够有效提升穿刺的准确性和可靠性，具有较好的实用价值。
42.在一实施例中，基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统包括：图像采集设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的图像数据；超声探头，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的超声影像；标识点，粘贴于需要进行手术区域；ct成像设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的ct影像；图像融合设备，获取包含标识点的需要进行手术区域的图像数据、超声影像和ct影像，并融合得到合成影像；三维空间坐标系建立模块，根据合成影像建立三维空间坐标系；路径规划模块，在三维空间坐标系根据病理位置和所需要进行的手术进行超声穿刺导航路径规划得到规划路径；射频穿刺治疗针，根据规划路径进行穿刺治疗。上位机，与图像融合设备通信连接，用于显示图像数据、超声影像、ct影像和合成影像。在上位机显示图像数据、超声影像、ct影像和合成影像，能够让医生实时观察到手术区域的图像，以很好地进行穿刺治疗能够提升实时互相性。
43.在一实施例中，基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统包括：图像采集设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的图像数据；超声探头，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的超声影像；标识点，粘贴于需要进行手术区域；ct成像设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的ct影像；图像融合设备，获取包含标识点的需要进行手术区域的图像数据、超声影像和ct影像，并融合得到合成影像；三维空间坐标系建立模块，根据合成影像建立三维空间坐标系；路径规划模块，在三维空间坐标系根据病理位置和所需要进行的手术进行超声穿刺导航路径规划得到规划路径；射频穿刺治疗针，根据规划路径进行穿刺治疗。射频穿刺治疗针设置有磁定位仪和姿态角传感器，通过磁定位仪获取射频穿刺治疗针的当前空间位置信息和当前姿态角，结合规划路径和射频穿刺治疗针的当前空间位置信息和当前姿态角进行穿刺治疗能够有效提升穿刺的准确性和可靠性，具有较好的实用价值。
44.在一实施例中，基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统包括：图像采集设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的图像数据；超声探头，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的超声影像；标识点，粘贴于需要进行手术区域；ct成像设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的ct影像；图像融合设备，获取包含标识点的需要进行手术区域的图像数据、超声影像和ct影像，并融合得到合成影像；三维空间坐标系建立模块，根据合成影像建立三维空间坐标系；路径规划模块，在三维空间坐标系根据病理位置和所需要进行的手术进行超声穿刺导航路径规划得到规划路径；射频穿刺治疗针，根据规划路径进行穿刺治疗。动脉造影模块，用于生成纳米级别
微气泡对手术区域进行动脉造影，以提升手术区域病理位置的超声影像和ct影像的清晰度。
45.在一实施例中，基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统包括：图像采集设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的图像数据；超声探头，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的超声影像；标识点，粘贴于需要进行手术区域；ct成像设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的ct影像；图像融合设备，获取包含标识点的需要进行手术区域的图像数据、超声影像和ct影像，并融合得到合成影像；三维空间坐标系建立模块，根据合成影像建立三维空间坐标系；路径规划模块，在三维空间坐标系根据病理位置和所需要进行的手术进行超声穿刺导航路径规划得到规划路径；射频穿刺治疗针，根据规划路径进行穿刺治疗。手术流程引导模块，用于实时播放当前手术进程的语音提示。
46.在一实施例中，基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航系统包括：图像采集设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的图像数据；超声探头，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的超声影像；标识点，粘贴于需要进行手术区域；ct成像设备，与图像融合设备通信连接，用于采集需要进行手术区域的ct影像；图像融合设备，获取包含标识点的需要进行手术区域的图像数据、超声影像和ct影像，并融合得到合成影像；三维空间坐标系建立模块，根据合成影像建立三维空间坐标系；路径规划模块，在三维空间坐标系根据病理位置和所需要进行的手术进行超声穿刺导航路径规划得到规划路径；射频穿刺治疗针，根据规划路径进行穿刺治疗。标识点至少包括以下任意一项：电磁标记物、光反射标记物或荧光标记物。
47.参照图2，图2为本发明另一个实施例提供的基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航方法的流程图。基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航方法包括但是不仅限于以下步骤：
48.步骤s210，在需要进行手术区域按照手术需求粘贴标志点；
49.步骤s220，获取需要进行手术区域的图像数据、超声影像和ct影像，并融合得到合成影像；
50.步骤s230，根据合成影像建立三维空间坐标系；
51.步骤s240，在三维空间坐标系根据病理位置和所需要进行的手术进行超声穿刺导航路径规划得到规划路径；
52.步骤s250，根据规划路径引导射频穿刺治疗针进行穿刺治疗。
53.在一实施例中，基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航方法包括以下步骤：在需要进行手术区域按照手术需求粘贴标志点；获取需要进行手术区域的图像数据、超声影像和ct影像，并融合得到合成影像；根据合成影像建立三维空间坐标系；在三维空间坐标系根据病理位置和所需要进行的手术进行超声穿刺导航路径规划得到规划路径；根据规划路径引导射频穿刺治疗针进行穿刺治疗。
54.本实施例提供的基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航方法，能够实时采集手术区域的图像数据、超声影像和ct影像，并融合得到合成影像，再结合三维空间坐标系进行手术的路径规划，实时引导射频穿刺治疗针进行穿刺治疗，具有很好的实用价值，能够提升手术的准确性和可靠性，提升手术的效率。
55.在一实施例中，基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航方法包括以下步骤：在需要进行手术区域按照手术需求粘贴标志点；获取需要进行手术区域的图像数据、超声影像和ct影像，并融合得到合成影像；根据合成影像建立三维空间坐标系；在三维空间坐标系根据病理位置和所需要进行的手术进行超声穿刺导航路径规划得到规划路径；根据规划路径引导射频穿刺治疗针进行穿刺治疗。根据规划路径引导射频穿刺治疗针进行穿刺治疗，包括步骤：获取射频穿刺治疗针的当前空间位置信息和姿态角信息，根据射频穿刺治疗针的当前空间位置信息和姿态角信息及规划路径引导射频穿刺治疗针进行穿刺治疗。
56.处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。
57.存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
58.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
59.此外，本发明的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，例如，被上述终端实施例中的一个处理器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的基于跨模态图像精准配准超声穿刺导航方法。
60.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
61.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。
62.以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。