[发明专利]一种用于图像引导的肿瘤精准穿刺活检的方法

说明书

本发明公开了一种用于图像引导肿瘤精准穿刺活检方法，用以提高肿瘤外科穿刺活检手术的成功率及肿瘤病理结果精准术前判断。具体步骤包括，患者术前CT重建（1），目标肿瘤图像分割（2），肿瘤内部异质性四维热图重建（3），穿刺路径规划（4），三维图像配准（5），术中AR导航（6）；本发明针对肿瘤生长过程中内部的空间和时间的异质性特点，针对现有的肿瘤穿刺活检手术中随机抽小部分病变组织，不能代表完整肿瘤表型这一问题，通过定量影像学分析，发掘了肿瘤术前精准穿刺活检手术的新方法，为肿瘤术前规划及手术方案定制等提供了一体化的辅助方案。

技术领域

本发明属计算机图形学及外科医学领域，具体涉及基于图像引导的肿瘤精准穿刺活检的方法。

背景技术

肿瘤个体化诊疗研究进入瓶颈阶段，需要结合新的研究思路和方向。目前，分子医学及个体化治疗方案主要是通过基因组学（Genomics）和蛋白组学（Proteomics）来检测肿瘤个体化特性。这类方法的最大局限性是：需要通过穿刺活检方式抽取部分肿瘤组织作为病理检测标本，由于肿瘤生长过程中内部的空间和时间的异质性，随机抽的小部分组织不能代表完整肿瘤组织的特性。因此，迫切需要发掘肿瘤术前精准穿刺活检手术的新方法，为肿瘤术前规划及手术方案定制等提供了一体化的辅助方案。

常规的肿瘤穿刺活检手术，是根据不同的肿瘤病变情况，通过内窥镜钳取、手术切除或穿刺针吸取的方法从患者的病变部位取出一小块组织，做一定的病理学切片处理后，通过显微镜观察病灶细胞和组织的形态结构变化，做出病理诊断。在这过程中，医生需要通过一些图像辅助操作确定出肿瘤的位置，如CT引导穿刺、超声引导穿刺、MRI引导穿刺等，这些辅助操作用来帮助医生来判断肿瘤的空间位置、穿刺活检的部位、穿刺的方向和深度，从而规划出穿刺的路径，引导穿刺针进行穿刺，抽取病灶的小部分组织进行活检。但现有的引导及导航设备，都只是针对肿瘤整体进行穿刺，穿刺引导图像也只限于二维的灰度图像引导，无法呈现肿瘤内部特征及三维影像学特征。

发明内容

本发明公开了一种用于图像引导肿瘤精准穿刺活检方法，用以提高肿瘤外科穿刺活检手术的成功率及肿瘤病理结果精准术前判断。

具体步骤包括，患者术前影像重建（1），目标肿瘤图像分割（2），肿瘤内部异质性四维热图重建（3），穿刺路径规划（4），三维图像配准（5），术中AR导航（6）；本发明针对肿瘤生长过程中内部的空间和时间的异质性特点，针对现有的肿瘤穿刺活检手术中随机抽小部分病变组织，不能代表完整肿瘤表型这一问题，通过定量影像学分析，发掘了肿瘤术前精准穿刺活检手术的新方法，为肿瘤术前规划及手术方案定制等提供了一体化的辅助方案。

作为优选，所述的患者术前影像重建模块包括面绘制和体绘制两种方案；所述的影像包括CT/PETCT/MRI等模式医学图像；面绘制过程包括区域生长、阈值设定、手动设定、marching cube重建、拉普拉斯平滑处理，体绘制包括raying casting重建、手动划分、alpha设定、纹理映射。

作为进一步优选，所述的重建后人体模型主要保留皮肤轮廓、穿刺手术部位毗邻骨骼、上下腔主动脉、肿瘤脏器、肿瘤脏器内部动、静脉血管。

作为优选，所述的目标肿瘤图像分割采用手动加阈值分割方法。通过观察图像的灰度值及各器官组织的区域分布，使用手动分割的方法，先粗略的提取出完整的肿瘤区域，从而减少处理的数据量，再通过阈值分割更进一步的对手动分割提取的区域细化处理，去除多余的邻近组织和血管，得到更精确的肿瘤区域。

作为优选，所述的肿瘤整体的异质性分布，细化为肿瘤表面和肿瘤内部异质性。

作为进一步优选，通过分析重建后三维肿瘤表面的法线特征获取肿瘤纹理特征，获得其表面平滑程度和与周围组织的粘连范围，从而表征肿瘤外表面异质性，为引导穿刺活检提供肿瘤表面的最优穿刺平面。