[发明专利]HIFU系统对病灶观察诊断的三维重建肿瘤轮廓方法

权利要求书

1.一种HIFU系统对病灶观察诊断的三维重建肿瘤轮廓方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

a、通过HIFU系统中换能器正上方中央孔内安装的定位B超探头对肿瘤组织部位进行精确B超图像扫描；

b、对HIFU系统所采集到一组B超超声二维图像，在二维B超超声图像背景上进行肿瘤区、敏感区的手动勾边；

c、HIFU系统通过勾边后，构建的三维轮廓体，根据精确扫描的一系列B超图像和冠状面的深度，进行线性差值计算，获取冠状面的图像信息，生成不同深度的可视化冠状面图像；

d、根据三维轮廓体和切面，选择角度，进行切面规划，并保存数据；

所述步骤c具体步骤为：首先，将二维B超图像多层切面图像列表转化为三维数组，列表中任意一个点p(x,y,z)处的图像灰度值为Gray(x,y,z)，其中y代表采样图像编号，x和z为整数，并代表当前编号图像上的点py(x,z)；此时定义采样图像列表像素坐标系A，对于每一副图像，其坐标系零点为图像左上角，X轴沿图像向右，Y坐标为图像在采样列表中的编号，Z轴沿图像向下，单位均为像素；

考虑到B超图像的可变探测深度因素影响，通过像素尺寸与物理单位转换运算，得到采样图像列表物理坐标系B；采样图像列表物理坐标系定义：零点的z坐标设为0，其零点处于采样起点，X轴沿图像指向右方，Y轴指向采样方向θ，Z轴沿图像指向上方，Y方向单位为图像索引，X和Z方向单位为mm；

HIFU实际运行坐标系C方向定义：站在其面前向内看，X轴指向右方，Y轴指向前方，Z轴指向上方，单位均为mm，范围均为±50；

任意方位角度切割图像浏览切割面所拥有的坐标系为D；切割面的方程为a×x+b×y+c×z+d＝0，它的法向量N＝Vector3(a,b,c)，指定切割面与HIFU实际运行坐标系立方体的边界四方体相交多边形的中心vCore为零点，眼睛的位置vEye＝vCore，行程范围为100×100×100；眼睛垂直于平面向里看，眼睛的方向为-N，指定一个上方向vUp，给切割面定义一个坐标系，其Z轴为平面法向量N，其X轴为vUp和Z的矢量积，其Y轴为Z轴和X轴的矢量积，这样浏览的图像其实就处在我们构造的坐标系中z＝0的位置；

显示任意方位角度切割图像是建立在切割面图像的像素坐标系E上；通过坐标变换矩阵合并为一个矩阵运算，最终矩阵为MatrixFinal＝M_D→E×M_C→D×M_B→C×M_A→B；

这样，对于最终浏览的任意角度切面a×x+b×y+c×z+d＝0上的一点p＝D3DXVECTOR2(x,y)，得到它在采样图像列表中所处的像素位置：

pl＝D3DXVECTOR3(fx,fy,fz)＝D3DXVECTOR3(x,y,0)×MatrixFinal；

其中fy表示对应的采样序列，fx和fz表示采样图像上的点位置，但是由于图像为离散存储，需要使用一个三线性差值方法，通过这个点周围八个整数位置点的灰度来线性拟合出这个点的实际像素灰度值，定义：

dx为fx的最小接近整数，Δx＝fx-dx，

dy为fy的最小接近整数，Δy＝fy-dy，

dz为fz的最小接近整数，Δz＝fz-dz，

图像列表中，编号为dy的图像上处于(dx,dz)处的图像灰度为Gray(dx,dz)，则点pl(fx,fy,fz)处的灰度Gray(fx,fy,fz)如下：

Gray(fx,dy,dz)＝Gray(dx,dy,dz)+Δx×[Gray(dx+1,dy,dz)-Gray(dx,dy,dz)]；

Gray(fx,fy,dz)＝Gray(fx,dy,dz)+Δy×[Gray(fx,dy+1,dz)-Gray(fx,dy,dz)]；

Gray(fx,fy,fz)＝Gray(fx,fy,dz)+Δz×[Gray(fx,fy,dz+1)-Gray(fx,fy,dz)]；

将图像上所有点的灰度计算出来，就得到这个角度和位置切割的最终图像。

2.根据权利要求1所述的HIFU系统对病灶观察诊断的三维重建肿瘤轮廓方法，其特征在于，所述步骤d中进行切面规划具体步骤为：HIFU设置参数，根据三维轮廓体的结构图像，对肿瘤区由点至线，由线至面、由面至体的精确自动的点阵规划。

3.根据权利要求1或2所述的HIFU系统对病灶观察诊断的三维重建肿瘤轮廓方法，其特征在于，所述步骤d中保存数据具体步骤为：

三维顶点数组Vertexes有n个，n＝1，2，3…，存储了n个顶点每个顶点i计为Vi(x,y,z)；

三角形索引数组Indexes有m个，m＝0，3，6…，每三个为一组，分别存储了三角形的三个顶点索引；

法向量数组Normals有n个；

相邻三角索引数组Adjacencies有m个，m＝0，3，6…，记录了每个三角形的三个相邻三角的索引，如果某个边没有邻三角，则这个地方存储减1；

在三维重建匹配勾边轮廓顶点时，根据计算结果，依次在Vertexes和Indexes中加入数据，完成数据存储。